Bedeutung des Mikrotubuli-Zytoskeletts für die Oozytenkompetenz

Eine erfolgreiche Befruchtung hängt stark von den inhärenten Eigenschaften der Eizellen ab und hängt somit von der Genauigkeit der Eizellreifung ab. Eine reduzierte Oozytenentwicklungsfähigkeit ist einer der Hauptgründe für das verringerte Potenzial von in-vitro-produzierten Embryonen. Etwa 8,6 % bis 15 % aller Unfruchtbarkeitspatientinnen produzieren mindestens eine meiotisch inkompetente Eizelle. Es gibt auch extreme Fälle von Frauen, die Eizellen mit vollständigem oder überwiegendem Versagen der abgeschlossenen Meiose erzeugen. Diese Eizellen stoppen und beenden die Meiose nicht als Reaktion auf die exogene endgültige Reifung und das Auslösen der Ovulation. Die Häufigkeit ist unbekannt, und angesichts der Komplexität der Prozesse, die an der Oozytenreifung beteiligt sind, war es schwierig, die Schlüsselereignisse oder morphologischen Merkmale zu definieren, die der Oozytenkompetenz zugrunde liegen.

In den letzten Jahren haben immer mehr Beweise darauf hingedeutet, dass das Zytoskelett der Mikrotubuli (MT) eine wichtige Rolle bei der Bereitstellung des Kompetenzpotentials der Eizelle spielen könnte. Die Oozytenreifung beinhaltet größere Umlagerungen des MT-Zytoskeletts. Es ist allgemein bekannt, wie wichtig es ist, eine geeignete meiotische Mikrotubulusspindel für die Chromosomensegregation bei der Meiose zu bilden. Darüber hinaus scheinen MTs für die Umverteilung verschiedener Organellen bei der Reifung wichtig zu sein. Die genaue funktionelle Bedeutung dieser Reorganisation und wie MTs die Kompetenz durch die Neupositionierung dieser Organellen beeinflussen, ist jedoch weitgehend unbekannt.

Das wichtigste MT-Organisationszentrum in eukaryotischen Zellen ist das Zentrosom. Tatsächlich sind Zentrosomen für die Bildung der mitotischen MT-Bipolarspindel unerlässlich. Interessanterweise sind diese Strukturen in der überwiegenden Mehrheit der weiblichen Eier eliminiert, und die meiotische Spindel enthält keine Zentrosomen. Eine kürzlich durchgeführte Studie am Labororganismus Drosophila melanogaster (Fruchtfliege) zeigte, dass die Unterbrechung dieser Eliminierung, die die Aufrechterhaltung der Zentrosomen bis zur Meiose erzwingt, zu weiblicher Unfruchtbarkeit führte. Sowohl die Meiose als auch die ersten Kernteilungen nach der Befruchtung zeigten abnormale MT-Spindeln mit abnormaler Chromosomenkongression. Dies zeigt, dass die richtige räumlich-zeitliche MT-Organisation wahrscheinlich wichtige Auswirkungen auf die Oozytenkompetenz hat.

Das langfristige Ziel dieser Forschungsgruppe ist die Analyse des MT-Zytoskeletts von Eizellen von Frauen, die bei assistierten Reproduktionstechniken einen hohen Prozentsatz an arretierten Embryonen erzeugen. Dazu werden die MT-Merkmale bereits verfügbarer überschüssiger und unbenutzter Eizellen, die vitrifiziert und für Forschungszwecke zur Verfügung stehen, verglichen. Diese Eizellen wurden aus Zyklen gespendet, in denen eine geringe (< 20 % der befruchteten Embryonen) und eine hohe (> 20 % der befruchteten Embryonen) Inzidenz von arretierten Embryonen beobachtet wurde. Frühere Studien haben postuliert, dass die Vitrifikation und Erwärmung der Eizelle die Eizelle einer Vielzahl von physikalischen und chemischen Prozessen aussetzen kann, die sich auf ihre strukturelle und genomische Integrität auswirken können. Daher werden in dieser ersten Machbarkeits-Pilotstudie mögliche strukturelle Konsequenzen des im Haus verwendeten Vitrifikationsverfahrens für die Eizellen untersucht.

Daher wird beurteilt, ob das Cryotop® - Open System spezifische MT-Merkmale induziert, die in frischen Eizellen möglicherweise fehlen. Für den Fall, dass sowohl frische als auch vitrifizierte Eizellen (von derselben Patientin stammend - Geschwister-Oozytenstudie) eine ähnliche Organisation des MT-Zytoskeletts aufweisen, wird eine zu Forschungszwecken gespendete Sammlung kryokonservierter Eizellen in den geplanten zukünftigen Studien dieser Forschungsgruppe verwendet.