Investigation of the effects of Trichostatin A and PACAP to the embryo development with particular interest to the stress induced by cryopreservation  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
115874
Type K
Principal investigator Cseh, Sándor
Title in Hungarian Trichostatin A és PACAP hatásának vizsgálata az embriófejlődésre, különös tekintettel a fagyasztás okozta stressz kivédésére
Title in English Investigation of the effects of Trichostatin A and PACAP to the embryo development with particular interest to the stress induced by cryopreservation
Keywords in Hungarian Trichostatin A, PACAP, embrió, mélyhűtés, embriófejlődés, stressz, védőanyag
Keywords in English Trichostatin A, PACAP, embryo, cryopreservation, embryo development, stress, cryoprotectant
Discipline
Animal biotechnology (Council of Complex Environmental Sciences)60 %
Neuroanatomy and neurophysiology (Council of Medical and Biological Sciences)40 %
Panel Plant and animal breeding
Department or equivalent Department of Obstetrics and Food Animal Medicine Clinic (University of Veterinary Medicine Budapest)
Participants Fülöp, Balázs Dániel
Kovács, Melinda
Nagy, Ádám
Reglődi, Dóra
Somoskői, Bence
Tamás, Andrea
Starting date 2016-02-01
Closing date 2020-12-31
Funding (in million HUF) 26.114
FTE (full time equivalent) 9.84
state closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
Kutatásaink célja két vegyület, a hiszton-deacetiláz gátló trichostatin A (TSA) és a citoprotektív hatású PACAP (pituitary adenylate cyclase activating proteine) hatásainak vizsgálata fagyasztáson átesett embriók túlélésére és fejlődési potencáljára. Célunk továbbá felmérni, hogy a két anyag alkalmazása beépíthető-e az asszisztált reprodukciós technikákba. A kísérletek során arra is keressük a választ, hogy az endogén PACAP hogyan befolyásolja a korai embrionális fejlődést, az embriók minőségét valamint az implantációs rátát. Ezekhez a vizsgálatokhoz PACAP-heterozigóta és PACAP-KO egereket használunk modellállatként.

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.
Az emlős embriók fagyasztva tárolása 1972-ben vált lehetővé, amikor két kutatócsoport (egymástól függetlenül) egérembriók sikeres fagyasztásáról számolt be. Az azóta eltelt idő alatt a technika rutin alkalmazássá vált a humán asszisztált reprodukcióban, és a haszonállat-tenyésztésbe is beépült. Az embriók fagyasztása csökkentette a friss embriók beültetésének arányát és növelte az in vitro fertilizáció hatékonyságát azáltal, hogy segítségével az embriók évekig tárolhatók és felhasználhatók további hiperstimuláció nélkül. A fagyasztást legtöbb esetben két technika valamelyikével végzik: hagyományos lassú fagyasztás (slow freezing-SF) vagy az ultrarapid mélyhűtés, a vitrifikáció (VF). Mindkét technika jól használható és stabilan beépült az IVF technikák közé, azonban még fejleszthetőek, elsősorban az embriók élettani paramétereinek megőrzése szempontjából. Vizsgálataink erre a problémára keresik a választ két vegyület, a Streptomyces-eredetű hiszton-deacetiláz inhibitor TSA és a citoprotektív hatású endogén PACAP segítségével. Kutatásaink rávilágítanak, hogy a TSA és PACAP hatékonyan alkalmazható-e az embriók minőségének javítása céljából. A vizsgálatok eredményeit és az alkalmazás lehetőségét egér és juh embriók fagyasztásával és beültetésével kívánjuk tesztelni. A kutatás során azt is megvizsgáljuk, hogyan hat az endogén PACAP a korai embrionális fejlődésre, az embriók minőségére és a beágyazódásra.

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!
Kutatásaink eredményei új perspektívát nyújthatnak a krioprezervációs technikák tökéletesítésében, elsősorban az embriók fagyasztási sérüléseinek javításában. Ehhez olyan anyagokat használunk fel, amelyek – szemben a hagyományos krioprotektív anyagokkal, mint a DMSO, etilén- és propilén-glikol – a sejtekre nem toxikusak, így reményeink szerint biztonsággal alkalmazhatók mind az haszonállatok tenyésztése, mind pedig a humán reprodukciós gyógyászat területén. A juh embriók fagyasztásával és beültetésével pedig a technológia haszonállatok (elsősorban kérődzők) asszisztált reprodukciójában történő alkalmazhatóságát mérjük fel. Az endogén PACAP embriófejlődésre és implantációra gyakorolt hatásának vizsgálatával bővíthetjük a peptiddel kapcsolatos ismereteinket, amelyek jelentősek lehetnek a szaporodásbiológia (pl. meddőségi problémák) és asszisztált reprodukciós technikák szempontjából egyaránt.

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.
Az embriók fagyasztása napjainkra rutinfeladattá vált a haszonállatok tenyésztésében és a humán meddőségi problémák kezelésében. Ennek ellenére a technika nem tökéletes, hiszen a fagyasztás-felolvasztás során számos sérülést szenvedhetnek a sejtek, ezáltal csökkenhet az embriók minősége és végső soron a beágyazódás sikeressége. Vizsgálataink célja két vegyület (a DNS működést befolyásoló, baktérium eredetű trichostatin A és a sejtvédő hatású, agyalapi mirigy eredetű PACAP) fagyasztott-felolvasztott embriókra gyakorolt hatásának vizsgálata. A kísérletek során mind egérembriókon (mint modellállat) mind pedig juh embriókon (gyakorlati alkalmazás lehetőségének vizsgálata) teszteljük a két anyag hatásait. Mivel a PACAP az emlős szervezet által is termelt polipeptid, ezért a kísérletek folyamán megvizsgáljuk a vegyület korai embrionális fejlődésre, az embriók minőségére, valamint a beágyazódás sikerességére gyakorolt hatását. Eredményeink új távlatokat nyithatnak az embriófagyasztás és –beültetés sikerességének javításában, a PACAP vizsgálata pedig bővítheti ismereteinket a peptid szerepével kapcsolatban, elsősorban a reprodukciós problémákban (haszonállat, ember) betöltött szerepéről.
Summary
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
The aim of our study is to assess the effect of trichostatin A which is a histone deacetylase inhibitor and a cytoprotective peptide (PACAP-pituitary adenylate cyclase activating polypeptide) on the survival rate and development of cryopreserved embryos after thawing, and investigate their potential as useful factors in the assisted reproduction techniques. Furthermore, we will investigate the effect of endogenous PACAP on embryo development, quality and implantation rate using heterozygous and KO mouse models.

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.
Cryopreservation (CP) of mammalian embryos became possible in 1972, when two research groups reported successful mouse embryo CP, independently from each other. Since then, embryo CP has become routine procedure in human assisted reproduction (AR) and current in livestock breeding. Embryo CP has decreased the number of fresh embryo transfers and maximized the effectiveness of the IVF cycle since frozen embryos can be stored for years and utilized without further hyperstimulation. Most embryos have been frozen by either one of two procedures: the traditional slow freezing (SF) method and the rapid procedure referred to as vitrification (VF). Although CP proved to be a suitable and stable method for long time embryo storage, it needs to be improved in the preservation of physiological parameters of embryos after thawing. Our study wants to respond to this problem with using two compounds: trichostatin A, which is a Streptomyces-derived histone deacetylase inhibitor and PACAP, an endogenous polipeptide with cytoprotective effects. The results of the experiments and possibility of adaptation will be tested by mouse and ovine embro CP and transfer. These experiments will answer if TSA and PACAP are useful factors in relation to improving embryo quality. Furthermore, we will investigate the effect of PACAP on early embryo development.

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.
Results of the study can put new perspectives in improving cryopreservation techniques, particularly repairing the cryo-injuries of embryos. Instead of the traditional cryoprotective agents (DMSO, ethylene- and propylene glycole), these compunds have no cytotoxic effect. Subsequently, we hope that they could be used safely both in farm animal reproduction and int he human reproductive medicine. Based on ovine embryo CP and transfer, we investigate the effectiveness of the technology in livestock (primarily ruminant) assisted reproduction. Investigation of the effect of endogenous PACAP on embryo development and implantation will broaden our knowledge of this compund, which could be significant in the view of reproduction (e.g. infertility problems) and AR techniques as well.

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.
Nowadays, embryo cryopreservation is a routine technique in the livestock breeding and int he treatment of human infertility problems. Despite these facts, the methods is not perfect, because of the cell injuries following freezing-thawing result in decreased embryo quality and implantation success. The aim of our study is to assess the effect of two compund (the bacterium-derived trichostatin A which affect the DN-functioning, and the pituitary-derived PACAP) on the development of frozen-thawed embryos. During the emperiments, the effects will be tested bot hon mouse (as model organism) and ovine (to study the practical application) embryos. According to PACAP is produced by mammals, we investigate the effect of this polipeptide ont he early embryonal development, embryo quality and the success of implantation. Our results will open new perspectives ont he success of embryo cryopreservation and implantation. Furthermore, investigation of PACAP could broaden our knowledge of this compound, primarily its role in infertility problems (farm animals, human).




 

Final report

  
Results in Hungarian
A kutatási program keretében az endogén és az exogén PACAP ((Pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide) hatásait vizsgáltuk. A PACAP egy nagyon fontos neuropeptid, ami különböző funkciókat tölt be, illetve különböző formában tölti be feladatait (pl. hipotalamusz hormon, neurotranszmitter, neuromodulátor, neurotrof faktor). Az endogén és exogén PACAP hatásait különböző területeken és szempontokból tanulmányoztuk, mint például: preimplantációs stádiumban lévő embriók fejlődése, ösztradiol és progeszteron hormonok termelődése (a két legfontosabb reprodukciós szteroid hormon), follikulus fejlődés, HB-EGF expresszió (implantációs marker), spermiumok morfológiája és motilitása, krioprezerváció (vitrifikáció) után az embriók túlélése és tovább fejlődése.
Results in English
In this study the effects of endogenous and exogenous PACAP (Pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide) were investigated. PACAP is a very important neuropeptide and functions as a hypothalamic hormone, neurotransmitter, neuromodulator, and neurotrophic factor. The effects of endogenous and exogenous PACAP were investigated on different areas and from different aspects such as: preimplantation embryo development, production of estradiol and progesterone (two very important sexual steroid hormones), follicular development, expression of HB-EGF (implantation marker), sperm parameters such as motility and morphology, embryo development and survival after cryopreservation / vitrification.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=115874
Decision
Yes





 

List of publications

  
Török Dóra, Somoskői Bence, Cseh Sándor,: PACAP hatásának vizsgálata a preimplantációs embriók fejlődésére, TDK, Budapest, ÁTE, 2016
D. Török, B. Somoskői, D. Reglődi, A. Tamás, B. Fülöp, S. Cseh: EFFECTS OF HYPOPHISIS ADENILATE CYCLASE ACTIVATING POLIPEPTIDE ON FEMALE CYCLE AND EMBRYO DEVELOPMENT IN MICE – PRELIMINARY RESULTS, Magyar Állatorvosok Lapja, 140:181-187, 2018
Petranyi B., Török D., Somoskői B., Reglődi D., Tamás A., Fülöp B., Cseh S.: EFFECTS OF ENDOGENOUS AND EXOGENOUS PITUITARY ADENYLATE CYCLASE ACTIVATING POLYPEPTIDE ON EARLY MOUSE EMBRYO DEVELOPMENT, FIBOK Konferencia, Budapest, 2018.03.23-24., 2018
D Reglodi, S Cseh, B Somoskoi, B D Fulop, E Szentleleky, V Szegeczki, A Kovacs, A Varga, P Kiss, H Hashimoto, A Tamas, A Bardosi, S Manavalan, E Bako, R Zakany and T Juhasz: Disturbed spermatogenic signaling in pituitary adenylate cyclase activating polypeptide-deficient mice, Reproduction (2018) 155 127–137, 2018
Somoskoi B., Török D, Reglődi D, Tamás A, Fülöp BD, Cseh S:: Possible role of pituitary adenylate cyclase activating polipeptide (PACAP) on preimplantation and peri-attachment mouse embryos., Reproductive Biology (under review), 2019
Török D, Somoskői B, Cseh S:: Hipofizis adenilat cikláz aktiváló polipeptid hatásának vizsgálata a gonadalis szervekre és a preimplantációs embriók fejlődésére, 24. Szaporodásbiológiai Találkozó 2018 szeptember 21-22- Székesfehérvár, 2018
Somoskoi B., Török D, Reglődi D, Tamás A, Fülöp BD, Cseh S:: Possible role of pituitary adenylate cyclase activating polipeptide (PACAP) on preimplantation and peri-attachment mouse embryos., Reproductive Biology 20 (1). 9-3, 2020
Török Dóra, Somoskői Bence, Cseh Sándor: PACAP hatásának vizsgálata a preimplantációs embriók fejlődésére, OTDK, Debrecen, 2017
Török Dóra, Somoskői Bence, Cseh Sándor: Hipofízis adenilát cikláz aktiváló polipeptid hatása az egérembriók fejlődésére, Akadémiai beszámolók, Állatorvostudományi Egyetem, 2017
Török D, Somoskői B, Cseh S:: Hipofizis adenilat cikláz aktiváló polipeptid hatásának vizsgálata a gonadalis szervekre és a preimplantációs embriók fejlődésére, 24. Szaporodásbiológiai Találkozó 2018 szeptember 21-22- Székesfehérvár, 2018
Török Dóra, Somoskői Bence, Cseh Sándor: Hipofízis adenilát cikláz aktiváló polipeptid hatásának vizsgálata a gonadális szervekre és a preimplantációs embriók fejlődésére, 24.Szaporodásbiológiai találkozó, Székesfehérvár, 2018
Török Dóra, Somoskői Bence, Cseh Sándor: Beágyazódásra ható növekedési faktor és a PACAP vizsgálata egereken, TDK, BUdapest, ÁTE, 2018
Somoskői B., Török D., Reglődi D., Tamás A., Fülöp B. D., Cseh S: Effects of pituitary adenylate cyclase activating polipeptide (PACAP) on early embryo development and implantation, ECAR 2019 Symposium Vetmeduni Vienna, Austria, 2019.07.04-06., 2019
Török Dóra, Somoskői Bence, Cseh Sándor: Beágyazódási faktor vizsgálata egérembriókon,, Új Nemzeti Kiválóság Program rendezvény, 2019
Török Dóra, Somoskői Bence, Cseh Sándor,: Beágyazódásra ható növekedési faktor és a PACAP vizsgálata egereken, OTDK, Budapest, 2019
Somoskoi B., Török D, Reglődi D, Tamás A, Fülöp BD, Cseh S:: Possible role of pituitary adenylate cyclase activating polipeptide (PACAP) on embryo implantation marker HB-EGF in mouse., Reproductive Biology 20 (1). 9-3, 2020
Török Dóra, Somoskői Bence, Cseh Sándor: Az exogén PACAP hatása a vitrifikált embriók fejlődésére és beágyazódési képességére, Akadémiai beszámolók, Állatorvostudományi Egyetem, 2021



Back »