Animal breeding (Council of Complex Environmental Sciences)
100 %
Ortelius classification: Animal breeding
Panel
Plant and animal breeding
Department or equivalent
Department of Animal Sciences (University of Pannonia)
Starting date
2013-10-01
Closing date
2015-12-31
Funding (in million HUF)
10.778
FTE (full time equivalent)
0.62
state
closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára. A spermiumnak a sikeres termékenyítés érdekében egy sor tulajdonság tekintetében kell megfelelőnek bizonyulnia (megfelelő anyagcsere, motilitás, morfológia, stb). Mindemellett a szállított genetikai csomagnak is tartalmaznia kell a fejlődéshez szükséges géneket, és mentesnek kell lennie a mutációktól. Az apai genomot több szinten vizsgálhatjuk: a) mutációk; b) a kromatin integritása; c) a haploid kromoszómagarnitúra állapota. Ez utóbbi további két szinten vizsgálható: a) strukturális problémák (pl. transzlokációk, deléciók, addíciók); b) számbeli problémák (eltérések a normál, haploid kromoszómaszámtól). A jelen pályázat fő célkitűzése egy flow citometriára épülő transzlokációszűrési rendszer optimalizálása.
Mi a kutatás alapkérdése? Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek. A jelen pályázat fő célja a Larsen és mtsai (High resolution DNA flow cytometry of boar sperm cells in identification of boars carrying cytogenic aberrations, Theriogenology, Vol. 3-4, pp. 501-511. 2004) által kidolgozott flow citometriás transzlokáció-detektálási protokoll optimalizálása. Korszerű sejtjelölési és adatelemzési technikák alkalmazásával szeretném javítani a mérések precizitását, és kidolgozni egy standardizált spermiumnukleusz-dekondenzációs protokollt.
Mi a kutatás jelentősége? Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának! Az ellenőrizetlen apaállatok használata mesterséges termékenyítésre a kromoszómarendellenességek gyors elterjedéséhez vezethet. A hímek - és spermájuk - ellenőrzése hatékony eszköze lehet az öröklődő rendellenességek elleni küzdelemben (Kovács és mtsai, Cytogenetic screening as a tool of biosecurity. 22nd Annual Meeting of EU-AI-Vets. Eger, Magyarország, 2010.09.15-2010.09.16). A flow citometria rendkívül precíz és gyors sejtanalitikai vizsgálatokat tesz lehetővé, ezért hatékony eszköze lehet a citogenetikai szűrővizsgálatoknak.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára. A tenyészállatok kromoszóma-rendellenességei nagy gazdasági veszteséget okozhatnak az állattenyésztési ágazatnak. A rendellenességek, és a hordozó állatok felismerése rendkívül fontos. Az ilyen jellegű szűrővizsgálatok azonban lassú és munkaigényes feladatok. Az automatizált sejtanalitika jelentős mértékben megnövelheti a szűrővizsgálatok precizitását és gyorsaságát. A jelen pályázat fő célja egy automatizált laboratóriumi vizsgálati rendszer optimalizálása.
Summary
Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. The fertilizing spermatozoon has to have a series of attributes in order to achieve its goal: acceptable morphology, proper metabolism for energy production, progressive motility, capacity for hyperactive motility, etc. In addition, the genetic package of the fertilizing spermatozoon must contain genes needed for development and lack lethal mutations or extra genetic material preventing development. The status of the paternal genome can be viewed at three stages: a, presence and absence of mutations; b, the intactness of the chromatin; and c, the haploid set of chromosomes in the spermatozoon. The problem with paternal chromosomes can be viewed at two levels: a, structural (i.e. translocations, deletions, additions, etc.) and b, numerical (alterations in the normal, haploid chromosome numbers). Flow cytometry offers a precise and quick tool and it was successfully applied in karyotyping of several mammalian species, including sheep, cattle and pig. The main goal of the present proposal is to standardize a flow cytometric translocation detecting protocol.
What is the major research question? Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments. The main aim of the present proposal is to standardize the original flow cytometric translocation detecting protocol of Larsen et al. (High resolution DNA flow cytometry of boar sperm cells in identification of boars carrying cytogenic aberrations, Theriogenology, Vol. 3-4, pp. 501-511. 2004). Namely, with up to date cell labelling and data analysis techniques, I would like to improve the measurement precision, and achieve more standardized nuclear decondensation.
What is the significance of the research? Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field. Artificial insemination using semen of uncontrolled males may result in the rapid spread of chromosome abnormalities. Screening male animals – and especially their sperm - is an effective tool to detect and eradicate hereditary abnormalities, halving their frequency per generation (Kovács et al., Cytogenetic screening as a tool of biosecurity. 22nd Annual Meeting of EU-AI-Vets. Eger, Magyarország, 2010.09.15-2010.09.16). As flow cytometry offers a highly precise and quick cell analytic approach, such screening will be a useful tool to achieve this.
Summary and aims of the research for the public Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others. Chromosome abnormalities of breeding animals can cause a great economic loss for the animal breeding industry. Detection of such anomalies and the carrier animals is very important. Such monitoring is a rather slow and time consuming work, counting hundreds of cells under microscope. A new approach with automatized cell analysis would dramatically improve the precision and the speed of the screening. The main goal of the planned project is the optimalization of the automatized laboratory assay.
Final report
Results in Hungarian
A flow citometriára épülő citogenetikai szűrővizsgálat több szempontból is előnyös. A fluoreszcens festőkit készen kapható, könnyen használható, nem igényel bonyolult minta-előkészítést, gyors, és a kit-ben található fluoreszcens festék az egyszerű asztali citométerek lézerével és optikai rendszerével is értékelhetők. Az adatelemzéshez használt Kolmogorov-Szmirnov teszt a legtöbb flow citométer adatelemző szoftverében megtalálható, tehát nincs szükség további adatelemző szoftverek beszerzésére. Az egyes tenyészállatok vagy akár egyes termékenyítő adagok gyorsan értékelhetők, még akkor is, ha az adott apaállat nincs jelen (például importált sperma vizsgálata során). A teszt könnyen illeszthető azon spermalaboratóriumok munkarendjébe, ahol flow citométeres spermaminőség-ellenőrzést végeznek, és a vizsgálatot elegendő az adott apaállat élete során egyszer elvégezni.
Results in English
The flow cytometric cytogenetic screening approach has several advantages. The fluorescent labelling kit applied in our final experiment is ready and easy to use, does not require excessive sample preparation, quick, and the fluorochrome can be analysed with the standard laser line and optics of every benchtop flow cytometer. The Kolmogorov-Smirnov data analysis option is available in the software of most flow cytometer brands therefore no additional software purchase is needed. Individual males or even insemination doses can be evaluated quickly so it can be applied to test the animal even if he is not physically present (like in the case of semen import). The test fits to the laboratory routine where flow cytometry is applied for semen quality control, and this analysis should be carried out only once in the lifetime of the male.
Nagy Sz, Kakasi B: ‘Nicoletti assay’ – an alternative flow cytometric test of bull sperm DNA status?, Absztrakt # 129, Reprod Dom Anim 49 (Suppl. 3), 37–101 (2014); doi: 10.1111/rda.12391, 2014
Nagy Sz.: Spermiumkromatin-rendellenességek értékelése Cellular Symphony programmal - a sejtanalitika művészete, 21. Szaporodásbiológiai Találkozó, Visegrád, 2015. szeptember 21-22. Konferenciakiadvány 26. oldal., 2015
Kakasi B., Nagy Sz.: Spermiumok automatizált citogenetikai értékelése Vybrant Green festéssel, 21. Szaporodásbiológiai Találkozó, Visegrád, 2015. szeptember 21-22. Konferenciakiadvány 29. oldal., 2015
Nagy Sz.: tenyészállatok automatizált citogenetikai szűrővizsgálatai flow citometria és DNS-hisztogramanalízis alkalmazásával, A Magyar Buiatrikus Társaság XXV. Jubileumi Nemzetközi Kongresszusa, Budapest, 2015. szeptember 13-16. Magyar Állatrovosok Lapja, 2015. 137 (suppl. 1.) 87-90., 2015
