Der Einfluss assistierter Reproduktionstechniken auf die epigenetische Reprogrammierung in der fruehen Embryogenese und Gametogenese im Mausmodell

Seit der Geburt von Louise J. Brown (1978) als erstem künstlich erzeugtem Kind hat sich die Nachfrage nach assistierten Reproduktionstechniken (ART) stark erhöht. Der Anteil der nach In-vitro-Fertilisation (IVF) oder Intrazytoplasmatischer Spermieninjektion (ICSI) geborenen Kinder macht mittlerweile abhängig vom betrachteten Industrieland zwischen 1-4% an der Gesamtgeburtenzahl aus. In zahlreichen Studien korreliert eine erhöhte Prävalenz für seltene Imprinting-Erkrankungen, wie z.B. Beckwith-Wiedemann oder Angelman-Syndrom, mit der Geburt nach assistierten Reproduktionstechniken. Es ist bekannt, dass die medizinischen Interventionen zur Behandlung von Sub- und Infertilität in sehr sensitive Phasen der epigenetischen Reprogrammierung des Embryos und der Keimzellen eingreifen. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob die ovarielle Stimulation einen Einfluss auf die epigenetische Integrität von geprägten Genen in murinen Präimplantationsembryonen hat. Die in diesem Zusammenhang entwickelte digitale Bisulfitpyrosequenzierung gewährleistet die Analyse der DNA-Methylierung auf Einzelallelebene durch eine adäquate Verdünnung der Probe im Vorfeld der PCR. Die ovarielle Induktion führte zu einem erhöhten Rate an Epimutationen des paternalen H19-Allels, sowie des maternalen Snrpn-Allels. Zudem konnte festgestellt werden, dass die Expression von drei potentiellen Reprogrammierungsgenen (Apex1, Polb, Mbd3) in Embryonen aus hormonell stimulierten Muttertieren dereguliert ist. Whole-Mount Immunfluoreszenzfärbungen für APEX1 korrelierten dessen differentielle Genexpression mit dem Proteinlevel. Anzeichen früher apoptotischer Vorgänge äußerten sich in Embryonen aus hormonell induzierten Muttertieren in der hohen Rate an Embryonen, die keines der drei Transkripte exprimierten oder weniger APEX1-positive Blastomeren aufwiesen.In einer weiteren Fragestellung wurde untersucht, ob die Kryokonservierung muriner Spermatozoen den epigenetischen Status geprägter Gene in den Keimzellen beeinflusst. Die Analyse von F1-Zweizellembryonen, die durch IVF mit den jeweiligen Spermatozoen eines Männchens generiert wurden, diente der Aufklärung möglicher paternaler Transmissionen. Insgesamt konnten keine signifikanten Auswirkungen der Kryokonservierung auf den epigenetischen Status in Spermatozoen und F1-Embryonen ermittelt werden.

Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator mutations in azoospermic and oligospermic men and their partners

The objective of this study was to investigate the contribution of cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) to human infertility and to define screening and counselling procedures for couples asking for assisted reproduction treatment. Extended CFTR mutation screening was performed in 310 infertile men (25 with congenital absence of the vas deferens (CAVD), 116 with non-CAVD azoospermia, 169 with severe oligospermia), 70 female partners and 96 healthy controls. CFTR mutations were detected in the majority (68%) of CAVD patients and in significant proportions in azoospermic (31%) and oligospermic (22%) men. Carrier frequency among partners of infertile men was 16/70, exceeding that of controls (6/96) significantly (P = 0.0005). Thus, in 23% of infertile couples both partners were carriers, increasing the risk for their offspring to inherit two mutations to 25% or 50%. This study emphasizes the necessity to offer extended CFTR mutation screening and counselling not only to patients with CAVD but also to azoospermic and oligozoospermic men and their partners before undergoing assisted reproduction techniques. The identification of rare and/or mild mutations will not be a reason to abstain from parenthood, but will allow adequate treatment in children at risk for atypical or mild cystic fibrosis as soon as they develop any symptoms.

Assisted reproductive technology and obstetric outcome in couples when the male partner has a chronic viral disease.

BACKGROUND Assisted reproductive technology (ART) with washed semen can achieve pregnancy with minimal risk of horizontal and vertical transmission of chronic viral diseases (CVD) such as human immunodeficiency virus (HIV), hepati- tis C virus (HCV) and hepatitis B virus (HBV) among serodiscordant couples. How- ever, few studies have been made of the use made by these couples of ARTs or of the obstetric results achieved. MATERIALS AND METHODS In this retrospective study, 93 men who were seropositive for HIV, HCV or HBV and who underwent assisted reproduction treatment at our centre (Hospital Universitario Virgen de las Nieves, Granada, Spain) were included. Washed semen was tested to detect viral particles. Non-infected women were tested before and after each treatment, as were the neonates at birth and after three months. RESULTS A total of 62 sperm samples were washed, and none were positive for the detec- tion of viral molecules. Semen samples from 34 HBV positive males were not washed since the female partner had immunity to hepatitis B. In total, 38 clinical pregnancies were achieved (22% per cycle and 40.9% per couple) out of 173 cycles initiated, and 28 births were achieved (16.2% per cycle and 30.1% per couple), producing 34 live births. The rate of multiple pregnancies was 21.4%. Obstetric and neonatal results were similar in the groups of couples studied. At follow-up, no seroconversion was detected in the women or neonates. CONCLUSION Sperm washing and intracytoplasmic sperm injection are shown to be a safe and effective option for reducing the risk of transmission or super infection in serodiscordant or concordant couples who wish to have a child. Pregnancies ob- tained by ART in couples when the male is CVD infected achieve good obstetric and neonatal results.

Avanços em reprodução assistida

Buscou-se, por meio de uma revisão bibliográfica de publicações científicas, atualizar conhecimentos produzidos sobre reprodução assistida. Inicialmente, investigou-se o histórico e, em seguida, foram apresentados conceitos relativos à infertilidade e sobre as técnicas de reprodução assistida, especificando-se ainda alguns temas relacionados a aspectos obstétricos, epidemiológicos e perinatais. Vários artigos que abordam o tema foram apresentados. Foi discutida a situação no Brasil bem como os vários aspectos assinalados

Observations on the Female Internal Reproductive Organs of the Brown Howler Monkey (Alouatta guariba clamitans)

Alouatta guariba clamitans (brown howler monkey) is an endemic primate from the southeastern Brazil tropical forests, classified as near threatened by the IUCN Red List 2007. The genus Aloualta is one of the most difficult New World monkeys to breed and rear in captivity. In this study we examined the macroscopic and histological aspects of the female genital tract of wild brown howler monkeys to provide baseline information for future reproduction research. The anatomical relationship between the vagina, uterus, broad ligament, oviducts and ovaries are those of a typical primate reproductive tract. The fundic portion of the uterus is globoid, the cervix is well developed, which confers to the uterus an elongated shape, and the vagina is a long flattened channel. Histological analysis conducted in females in the follicular phase revealed large quantities of interstitial luteinized tissue in the ovaries, a stratified nonkeratinized vaginal epithelium, lack of glands in the vaginal mucosa and simple tubular endometrial glands. The observed anatomical features should be considered in the adaptation and application of assisted reproductive techniques aimed at improving captive reproduction for species conservation. Am. J. Primatol. 71:145-152, 2009. (C) 2008 Wiley-Liss, Inc.

Abnormal methylation at the KvDMR1 imprinting control region in clinically normal children conceived by assisted reproductive technologies

Genomic imprinting alterations have been shown to be associated with assisted reproductive technologies (ARTs) in animals. At present, data obtained in humans are inconclusive; however, some epidemiological studies have demonstrated an increased incidence of imprinting disorders in children conceived by ARTs. In the present study, we focused on the effect of ARTs [IVF and intracytoplasmic sperm injection (ICSI)] on the epigenetic reprogramming of the maternally methylated imprinting control region KvDMR1 in clinically normal children. Qualitative and quantitative methylation at KvDMR1 were assessed by the methylation-specific PCR approach and by the methylation-sensitive enzymatic digestion associated with real-time PCR method, respectively. DNA was obtained from peripheral blood of 12/18 and umbilical cord blood and placenta of 6/18 children conceived by IVF or ICSI. The methylation patterns observed in this group were compared with the patterns observed in 30 clinically normal naturally conceived children (negative controls) and in 3 naturally conceived Beckwith-Wiedemann syndrome patients (positive controls). Hypomethylation at KvDMR1 was observed in 3/18 clinically normal children conceived by ARTs (2 conceived by IVF and 1 by ICSI). A discordant methylation pattern was observed in the three corresponding dizygotic twins. Our findings corroborate the hypothesis of vulnerability of maternal imprinting to ARTs. Furthermore, the discordant methylation at KvDMR1 observed between dizygotic twins could be consequent to one of the following possibilities: (i) a differential vulnerability of maternal imprints among different embryos; or (ii) epimutations that occurred during gametogenesis resulting in the production of oocytes without the correct primary imprint at KvDMR1.

Ovarian hyperstimulation syndrome: pathophysiology and prevention

To review and discuss the pathophysiology and prevention strategies for ovarian hyperstimulation syndrome (OHSS), which is a condition that may occur in up to 20% of the high risk women submitted to assisted reproductive technology cycles. The English language literature on these topics were reviewed through PubMed and discussed with emphasis on recent data. The role of estradiol, luteinizing hormone, human chorionic gonadotropin (hCG), inflammatory mediators, the renin-angiotensin system and vascular endothelial growth factor is discussed in the pathophysiology of OHSS. In addition we consider the prevention strategies, including coasting, administration of albumin, renin-angiotensin system blockage, dopamine agonist administration, non-steroidal anti-inflammatory administration, GnRH antagonist protocols, reducing hCG dosage, replacement of hCG and in vitro maturation of oocytes (IVM). Among the many prevention strategies that have been discussed, the current evidence points to the replacement of hCG by GnRH agonists in antagonist cycles and the performance of IVM procedures as the safest approaches.

Development of a well-defined medium for the in vitro maturation of immature bovine cumulus-oocyte complexes.

PURPOSE: Our purpose was to develop a well-defined medium for the in vitro maturation (IVM) of immature bovine cumulus-oocyte complexes (COC). METHODS: The COC were cultured in the presence of three protein supplementations: fetal bovine serum (FBS), bovine serum albumin, and Synthetic Serum Substitute. The embryos obtained after in vitro fertilization of IVM oocytes were cocultured with Vero cells and their development to the morula and blastocyst stages was studied. RESULTS: When FBS was absent from the IVM medium, a significantly lower fertilization rate was observed, followed by a decrease in the percentage of embryos reaching the blastocyst stage. When FBS was replaced by a defined protein supplementation, the best results were obtained with Synthetic Serum Substitute. CONCLUSIONS: Adequate protein supplementation of the IVM medium optimizes the fertilization rate and the development of bovine IVM oocytes. The implication of these results in the human field is discussed.

Enjeux éthiques et légaux des applications du diagnostic préimplantatoire au Canada

"Mémoire présenté à la Faculté des études supérieures en vue de l'obtention du grade de LLM en maîtrise option recherche axe Droit, Biotechnologies et Société"

Les gènes et protéines BSP chez la souris et l’humain : clonage, caractérisation, expression sous forme recombinante et étude des fonctions biologiques

L’infertilité affecte environ 15% des couples en âge de se reproduire. Dans près de la moitié des cas, des facteurs masculins sont à la base de l’infertilité, quoique les causes exactes demeurent souvent inconnues. Les spermatozoïdes de mammifères subissent une série d’étapes de maturation avant d’acquérir la capacité de féconder un ovocyte. Les premiers changements ont lieu à l’intérieur de l’épididyme, où les spermatozoïdes gagnent la capacité de se mouvoir ainsi que de reconnaître et d’interagir avec l’ovocyte. Suite à l’éjaculation, ils doivent subir une seconde série de modifications à l’intérieur du tractus génital femelle, nommée capacitation. Nous avons préalablement démontré que chez le bovin, la famille de protéines BSP (Binder of SPerm) est essentielle à la capacitation. Des homologues des BSP ont aussi été isolés du fluide séminal de porc, de bouc, de bélier, de bison et d’étalon. Malgré la détection d’antigènes apparentés aux BSP dans le fluide séminal de souris et d’humain, les homologues des BSP n’ont jamais été caractérisés chez ces espèces. Nous avons émis l’hypothèse que des homologues des BSP seraient exprimés chez la souris et l’humain et joueraient un rôle dans la maturation des spermatozoïdes. Nous avons démontré que des séquences homologues aux BSP sont présentes dans les génomes murin et humain. Le génome murin contient trois séquences; Bsph1, Bsph2a et Bsph2b, tandis qu’une seule séquence (BSPH1) a été identifée chez l’humain. Les séquences d’ADNc de Bsph1, Bsph2a et BSPH1 ont été clonées, tandis que Bsph2b serait probablement un pseudogène. Les trois gènes sont exprimés uniquement dans l’épididyme et font partie d’une sous-famille distincte à l’intérieur de la famille des BSP. Chez les ongulés, les BSP sont exprimées par les vésicules séminales, sont ajoutées aux spermatozoïdes lors de l’éjaculation et représentent une proportion significative des protéines du plasma séminal. Au contraire, les BSP épididymaires ne sont retrouvées qu’en faibles quantités dans le fluide séminal. L’étude de leur rôle dans les fonctions spermatiques était donc plus difficile que chez les ongulés, où l’isolement des protéines natives du plasma séminal à l’aide de techniques de chromatographie était possible. Afin d’étudier sa fonction, nous avons exprimé BSPH1 recombinante dans E. coli. Les ponts disulfure des domaines de type-II caractéristiques de ces protéines ont fait en sorte que l’expression de BSPH1 fusionnée à une étiquette hexahistidine ou glutathion-S-transférase a donné lieu à des protéines insolubles dans les corps d’inclusion. La production de BSPH1 soluble a été possible grâce à l’ajout d’une étiquette thiorédoxine et l’expression dans une souche au cytoplasme oxidatif. BSPH1 a été purifiée par affinité et sa liaison aux partenaires connus des BSP, la phosphatidylcholine, les lipoprotéines de faible densité et la membrane des spermatozoïdes, suggérait que la protéine recombinante possédait sa conformation native et pouvait être utilisée pour des essais fonctionnels. La forme native de BSPH1 a été détectée dans le plasma séminal humain suite au fractionnement par gel filtration. La liaison de BSPH1 native à une colonne d’affinité à l’héparine a indiqué qu’elle partage aussi cette propriété de liaison avec la famille des BSP, et pourrait lier les GAGs semblables à l’héparine du tractus génital féminin. Une colonne d’immunoaffinité anti-BSPH1 a été préparée à l’aide d’anticorps générés contre des protéines recombinantes, et a permis d’isoler BSPH1 native à partir d’extraits de spermatozoïdes humains. Nos résultats montrent que BSPH1 native serait localisée dans les microdomaines « rafts » de la membrane. Sa masse moléculaire apparente était de 32 kDa, ce qui est supérieur à la masse prédite selon sa séquence en acides aminés, indiquant la présence probable de modifications post-traductionnelles, ou d’une migration anormale. L’effet de BSPH1 recombinante et des anticorps anti-BSPH1 sur la motilité, la viabilité et la capacitation a aussi été étudié. Les deux dernières variables ont été mesurées par un essai de cytométrie en flux, optimisé dans cette étude. Aucun effet des protéines recombinantes ou des anticorps sur la motilité et la viabilité des spermatozoïdes n’a été noté. Quoiqu’une stimulation modeste, quoique significative, de la capacitation ait été observée à la plus faible concentration de BSPH1, les concentrations plus élevées n’ont pas montré d’effet. De la même manière, les anticorps anti-BSPH1 n’ont pas eu d’effet significatif sur la capacitation. Ces résultats suggèrent que BSPH1 produite dans E. coli n’affecte pas la capacitation de façon marquée. Cependant, puisque BSPH1 native possède probablement des modifications post-traductionnelles, une protéine recombinante produite dans des cellules de mammifères pourrait affecter les fonctions spermatiques. De manière alternative, les BSP épididymaires remplissent peut-être un rôle différent dans les fonctions spermatiques que celles sécrétées par les vésicules séminales des ongulés. Les résultats décrits dans cette thèse pourraient contribuer à améliorer le diagnostic de l’infertilité masculine, ainsi que les techniques de reproduction assistée et éventuellement, pourraient mener au développement de contraceptifs masculins.

Désir d'enfant, procréation médicalement assistée et adoption : réflexion sur la définition des liens de parenté

Le contexte social dans lequel s’inscrivent le désir d’enfant et la procréation en Occident s’est profondément transformé au cours des dernières décennies. Après l’introduction de la contraception et l’augmentation du nombre d’enfants nés hors mariage, le développement des nouvelles techniques reproductives et de l’adoption, notamment l’adoption internationale, ont à leur tour contribué à la transformation des cadres dans lesquels s’inscrivent les relations de parenté et la formation des familles. À partir de l’étude de témoignages de couples québécois dont les échecs successifs en procréation médicalement assistée (PMA) ont mené à la décision d’adopter, cette thèse interroge les multiples dimensions qu’implique un tel type de trajectoire. Sur le plan social, tant la procréation médicalement assistée que l’adoption nécessitent l’intervention d’une tierce partie pour concrétiser et faire reconnaître l’établissement du lien filiatif, soit la médecine dans le cas de la PMA et celle des autorités juridiques et gouvernementales dans le cas de l’adoption. Les deux phénomènes mettent également en scène des situations et des enjeux hautement révélateurs des valeurs et des représentations collectives en matière de parenté et de famille. D’un premier abord, le type de parcours étudié semble illustrer le passage entre deux sphères complètement distinctes: celle de la nature et du biologique incarnée par la PMA et celle de la culture et du lien social incarnée par l’adoption. Or, l’étude des trajectoires des participants donne à voir une situation beaucoup plus complexe où s’entremêlent un ensemble d’explications et de facteurs relatifs au désir d’enfant, à la famille, à la parentalité qui ne font sens qu’une fois replacés dans le contexte des grandes tendances sociales et idéologiques qui traversent notre société. Plus globalement, les analyses proposées dans cette thèse participent au développement d’une anthropologie de la parenté qui tienne compte des dynamiques et des tensions qui touchent la famille moderne.

Rôle de protéines épididymaires humaines et murines dans les fonctions spermatiques

L’infertilité affecte jusqu’à 15-20% des couples en âge de se reproduire. C’est pourquoi, mieux comprendre les mécanismes à la base de la fécondation est essentiel pour l’identification de nouvelles causes d’infertilité et l’optimisation des techniques de reproduction assistée. La capacitation est une étape de la maturation des spermatozoïdes qui se déroule dans le tractus génital femelle. Elle est requise pour la fécondation d’un ovocyte. Notre laboratoire a démontré que des protéines du plasma séminal bovin, appelées protéines Binder of SPerm (BSP), se lient aux phospholipides portant des groupements choline à la surface de la membrane des spermatozoïdes lors de l’éjaculation et promeuvent la capacitation. Ces protéines exprimées par les vésicules séminales sont ubiquitaires chez les mammifères et ont été étudiées chez plusieurs espèces dont l’étalon, le porc, le bouc et le bélier. Récemment, l’expression de gènes homologues aux BSP a été découverte dans les épididymes d’humains (BSPH1) et de souris (Bsph1 et Bsph2). Notre hypothèse est que les BSP chez ces deux espèces sont ajoutées aux spermatozoïdes lors de la maturation épididymaire et ont des rôles dans les fonctions spermatiques, similaires à ceux des protéines BSP bovines. Les protéines BSP humaines et murines représentent une faible fraction des protéines totales du plasma séminal. Pour cette raison, afin d’étudier leurs caractéristiques biochimiques et fonctionnelles, des protéines recombinantes ont été produites. Les protéines recombinantes ont été exprimées dans des cellules Escherichia coli origami B(DE3)pLysS en utilisant un vecteur d’expression pET32a. Suivant la lyse cellulaire, les protéines ont été dénaturées avec de l’urée et purifiées par chromatographie d’affinité sur ions métalliques immobilisés. Une fois liées à la colonne, les protéines ont été repliées à l’aide d’un gradient d’urée décroissant avant d’être éluées. Cette méthode a mené à la production de trois protéines recombinantes (rec-BSPH1 humaine, rec-BSPH1 murine et rec-BSPH2 murine) pures et fonctionnelles. Des expériences de chromatographie d’affinité et de co-sédimentation nous ont permis de démontrer que les trois protéines peuvent se lier à des ligands connus des protéines BSP comme la gélatine et l’héparine en plus de pouvoir se lier aux spermatozoïdes. Nos études ont également révélées que les deux protéines rec-BSPH1 peuvent se lier aux liposomes de phosphatidylcholine (PC) et sont capable de promouvoir la capacitation des spermatozoïdes. À l’opposé, rec-BSPH2 ne peut ni se lier aux liposomes de PC, ni stimuler la capacitation. Finalement, les protéines recombinantes n’ont aucun effet sur la réaction acrosomique ou sur la motilité des spermatozoïdes. Chez les bovins, les protéines BSP induisent la capacitation grâce des interactions avec les lipoprotéines de haute densité (HDL) et les glycosaminoglycanes. Puisque le HDL est également un joueur important de la capacitation chez la souris, le rôle de la protéine native BSPH1 murine au niveau de la capacitation induite par le HDL a été étudié. Les résultats obtenus suggèrent que, in vivo, la protéine BSPH1 de souris serait impliquée dans la capacitation via une interaction directe avec le HDL. Comme les protéines BSPH1 humaines et murines sont orthologues, ces résultats pourraient aussi s’appliquer à la fertilité humaine. Les résultats présentés dans cette thèse pourraient mener à une meilleure compréhension de la fertilité masculine et aider à améliorer les techniques de reproduction assistée. Ils pourraient également mener au développement de nouveaux tests diagnostiques ou de contraceptifs masculins.

Computer-assisted analysis of p53 and PCNA expression in oral lesions infected with human papillomavirus

OBJECTIVE: To carry out a retrospective study to determine whether human papillomavirus (HPV) infection and immunohistochemical expression of p53 and proliferating cell nuclear antigen (PCNA) are related to the risk of oral cancer. STUDY DESIGN: Fifty-seven oral biopsies, consisting of 30 oral squamous papillomas (OSPs) and 27 oral squamous cell carcinomas (OSCCs) were tested for the presence of HPV 6/11 and 16/18 by in situ hybridization using catalyzed signal amplification and in situ hybridization. p53 And PCNA expression was analyzed by immunohistochemistry and evaluated quantitatively by image analysis. RESULTS: Nineteen of the 57 oral lesions (33.3%) were positive for HPV. HPV 6/11 was found in 6 of 30 (20%) OSPs and 1 of 27 (3.7%) OSCCs. HPV 16/18 was found in 10 of 27 (37%) OSCCs and 2 of 30 (6.7%) OSPs. Sixteen of the 19 HPV-positive cases (84.2%) were p53 negative; 5 (9%) were HPV 6/11 and 11 (19%) HPV 16/18, with an inverse correlation between the presence of HPV DNA and p53 expression (P=.017, P < .05). PCNA expression appeared in 18 (94.7%) of HPV positive cases, showing that HPV 16/18 was associated with intensity of PCNA expression and with OSCCs (P=.037, P < .05). CONCLUSION: Quantitative evaluation of p53 by image analysis showed an inverse correlation between p53 expression and HPV presence, suggesting protein degradation. Image analysis also demonstrated that PCNA expression was more intense in HPV DNA 16/18 OSCCs. These findings suggest involvement of high-risk HPV types in oral carcinogenesis.

Tutela penal do embrião humano in vitro: uma releitura à luz da proteção jurídica das dimensões da vida

Pós-graduação em Direito - FCHS

O direito na era das novas tecnologias reprodutivas: modelo jurídico hegemônico e heterogeneidade na parentalidade

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)