Akvakultúra és Környezetbiztonsági Intézet (MATE) (Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem)
résztvevők
Kása Eszter Lefler Kinga Katalin Lujic Jelena
projekt kezdete
2016-01-01
projekt vége
2018-12-31
aktuális összeg (MFt)
32.820
FTE (kutatóév egyenérték)
4.80
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára. A kutatómunka fő célja ivarsejt hal-kimérák előállítása elsősorban fajmegőrzési célokra. A munka célját spermatogóniumok interspecifikus átültetésével kívánjuk elérni különböző halfajokban magyar-szlovén együttműködésben. A munka egyes rész-céljai a következők: 1. A spermatógóniumok azonosítása és elkülönítése korszerű immun-hisztokémiai és molekuláris biológiai módszerekkel 2. A spermatogóniumok mélyhűtése 3. A spermatogóniumok átültetése megfelelő felnőtt és lárvakorú hal recipiensekbe 4. A donor fajtól származó ivadék létrehozása a recipiensből kinyert ivarsejtek használatával. A recipiens ebben az esetben ponty és zebradánió lenne, mivel ezekben a fajokban érhető el kellőképpen gyors ivarérés. 5. Molekuláris markerek fejlesztése az átültetés sikerének meghatározására.
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 ex situ fajmegőrzés egyik fő problémája halfajok esetében a rendelkezésre álló módszertan hiányossága. A halsperma mélyhűtése lehetséges és sok fajban működik, azonban az ikra vagy embriók mélyhűtésére a mai napig nem dolgoztak ki működő és megismételhető módszert. Így egy végveszélybe került faj esetében csak a hímek mélyhűtött ivarsejtjeit lehet felhasználni a faj helyreállítására, a női ivarsejteket a legjobb esetben is csak közeli rokon fajoktól lehet kinyerni. A létrejövő utódok kizárólag hibridek lesznek, tehát nem azonosak a veszélybe került fajjal. Az ősivarsejtek és spermatogóniumok előnye, hogy átültetve a recipiens egyed ivarának megfelelő ivarsejteket hoznak létre megőrizve a donor faj genetikai állományát. A kutatómunkánk fő kérdései a következők: a kutatásba bevont fajokban lehetséges-e a donor spermatogóniumok átültetése, azok kolonizáni tudják-e a recipiens ivarszervét és képesek donor eredetű ivarsejtek termelésére; lehetséges-e az interspecifikus spermatogónium átültetés olyan távoli rendszertani csoportok között, mint a sügérfélék és pontyfélék; illetve a felnőtt halak ivarszervébe beültetett spermatogóniumok ugyanolyan hatékonyan kolonizálják-e az ivarszervet, mint a lárva recipiensekben.
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 elért eredmények elsősorban a védett-veszélyeztetett fajok megőrzésében játszanak fontos szerepet, azonban jelentőségük lehet a tenyésztés-technológia fejlesztésében és az epigenetikai kutatásokban is. A védett-veszélyeztetett fajok megőrzésében játszott szerep egyértelmű: a veszélyeztetett faj helyreállítható az izolált és mélyhűtött spermatogóniumainak közeli rokon recipiens fajba végzett beültetésével, mivel a spermatogóniumok a szerint fognak spermává vagy ikrává differenciálódni, hogy a recipiens milyen ivarú volt. Tenyésztés-technológiai jelentősége abban rejlik, hogy a hím heterogaméciával rendelkező donor esetében a recipiens nőstények két különböző ivari kromoszómával rendelkező ikrát termelnek majd. Ha az ivadékban u.n. szuperhímek találhatók (YY), akkor az lehetővé teszi egyivarú állományok kialakítását. Végül az epigenetikai jelentőségét a recipiens faj anyai hatása adhatja, ami érthető módon befolyásolhatja az embrió, illetve a lárva korai fejlődését. Ezeket egyébként a konzerváció-biológiai hasznosítás esetében is figyelembe kell venni.
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 kutatómunka során a tudomány legújabb módszerei segítségével szeretnénk hozzájárulni a védett-veszélyeztetett halfajok megmentéséhez egy magyar-szlovén együttműködés keretében. Hímivarú halak őscsírasejtjeit szeretnénk átültetni rokon, de gyakoribb fajok ivarszerveibe. A befogadó fajok egyedei mintegy dajkaként a veszélyeztetett halfaj ivarsejtjeit termelik és lehetővé teszik annak helyreállítását természeti katasztrófa esetén. A munka részét képezi az őscsírasejtek azonosítása és elkülönítése, az őscsírasejtek mélyhűtése (annak érdekében, hogy azokat hosszú ideig tárolni lehessen), az őscsírasejtek beültetése a befogadó egyedbe, majd a befogadók felnevelése és szaporítása. A szaporítás eredményeként reményeink szerint az őscsírasejteket adó faj egyedeit kapjuk meg.
angol összefoglaló
Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. The primary objective of the research is the production of germline chimeras for species conservation. The objective of the project will be attained by interspecific transplantation of spermatogonia of various species in a Hungarian-Slovenian collaboration. The detailed objectives of the project are as follows: 1. Identification and isolation of spermatogonia using state-of-the-art immunohistochemistry and molecular biol- ogy methods 2. Cryopreservation of spermatogonia 3. Transplantation of spermatogonia into suitable recipients including adult fish as well as larvae 4. Production of donor-derived offspring from gametes produced by the recipient (in zebrafish and common carp where it is feasible due to the time required for sexual maturation) 5. Development of molecular markers for the determination of transplantation success
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. One of the main problems of ex situ conservation of fish species is the lack of adequate methodology. Fish sperm cryopreservation is possible and works in many species, however, cryopreservation of eggs or embryos is not feasible to this day. Thus, only cryopreserved sperm of males can be used for the recovery of a critically endangered species, while eggs can only be obtained from a closely related species in the best case. The resulting progeny will be hybrids, thus, not identical to the endangered species. The advantage of primordial germ cells and spermatogonia is that following transplantation they produce the gametes corresponding to the sex of the recipient individual, yet retain the DNA of the donor species. The main questions of the research include: is spermatogonial transplantation feasible in the species involved in the work; can the transplanted spermatogonia colonize the recipient gonad and produce donor-derived gametes; is interspecific transplantation of spermatogonia feasible between phylogenetically distant species such as percids and cyprinids; do spermatogonia transplanted into gonads of adult fish colonize the gonads with the same efficiency as those transplanted into larvae.
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 project play a primary role in the conservation of threatened and endangered species, however, they can be applied to development of aquaculture technologies as well as epigenetic studies. Importance in species conservation is obvious: the endangered species can be restored by transplantation of its isolated and cryopreserved spermatogonia into a closely related recipient species as spermatogonia will differentiate into sperm or eggs according to the sex of the recipient. Its importance in aquaculture technology is that in case of a donor species with male heterogamety recipient females will produce eggs with two different sex chromosomes. If supermales (YY) are produced in the progeny, production of monosex fish stocks will be possible. Finally, epigenetic importance of transplantation is in the fact that maternal effects of the recipient obviously affect embryonic and larval development of the progeny. These must be taken into account also when transplantation is applied to species conservation.
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. In this project we would like to use the most state-of-the-art scientific methods to contribute to conservation of threatened and endangered fish species in a Hungarian-Slovenian collaboration. Spermatogonia of male fish will be transplanted into gonads of related but more common species. Recipient individuals will serve as surrogate parents to produce the gametes of the endangered species and allow their recovery in case of a natural disaster. Parts of the work include identification and isolation of spermatogonia, cryopreservation of spermatogonia (that will allow their storage for an indefinite period of time), transplantation of spermatogonia into recipients, finally rearing and spawning of recipients. As a result of the project, individuals of the donor species will be hatched from the eggs of the recipients.
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
A projekt fő célja csírasejtekből származó halkimérák létrehozása volt amelyek később felhasználhatók a genetikailag értékes vonalak megőrzésében. Ezt a spermatogoniális őssejtek (SSC-k) mélyhűtésével és átültetésével értük el. Először meghatároztuk az SSC-k elhelyezkedését a hereszövetben, majd módszereket fejlesztettük ki az izolációjukra. A hereszövetet vagy izolált sejteket fagyasztásos vagy vitrifikációs eljárásokkal mélyhűtöttük. A spermatogóniumokat megfelelő recipiensekbe ültettük át fajazonos eljárással zebradánióban, fajok között pedig a pontyfélékben ponty donorból aranyhal recipiensbe, míg lazacfélékben sebes pisztráng és pénzes pér donorból szivárványos pisztráng recipiensbe. Végül a recipienstől gyűjtött, de a donortól származó spermát használtunk fel zebradánióban ivadékállomány létrehozására.
kutatási eredmények (angolul)
The main objective of the project was to produce germ-line chimerae that can be used in the conservation of valuable fish genetic resources. This was done through cryopreservation and transplantation of spermatogonial stem cells (SSCs). SSCs were characterized in the testicular tissue and isolation methods were developed. Cryopreservation of testicular tissues or isolated cells was conducted either by freezing or by vitrification. Transplantation of spermatogonia into suitable recipients was carried out in the zebrafish as well as interspecifically using common carp as a donor and goldfish as a recipient in cyprinids or brown trout and grayling as donors and rainbow trout as recipients in salmonids. Offspring was obtained by using donor-derived sperm collected from the recipients and its use for fertilization.
Lujić J, Marinović Z, Sušnik Bajec S, Djurdjevič I, Kása E, Urbányi B, Horváth Á: First successful vitrification of salmonid ovarian tissue, CRYOBIOLOGY 76: 154-157, 2017
Zoran Marinović, Jelena Lujić, Eszter Kása, Gergely Bernáth, Béla Urbányi, Ákos Horváth: Cryosurvival of isolated testicular cells and testicular tissue of tench Tinca tinca and goldfish Carassius auratus following slow-rate freezing, GEN COMP ENDOCR 245: 77-83, 2017
Marinović Z, Lujić J, Kása E, Csenki Z, Urbányi B, Horváth Á: Cryopreservation of Zebrafish Spermatogonia by Whole Testes Needle Immersed Ultra-Rapid Cooling, JOVE-JOURNAL OF VISUALIZED EXPERIMENTS 113: e56118, 2018
Lujić, J. Marinović, Z., Kása, E., Šćekić, I., Urbányi, B., Horváth, Á.: Preservation of common carp germ cells under hypothermic conditions: Whole tissue vs isolated cells, REPRODUCTION IN DOMESTIC ANIMALS 53:1253-1258, 2018
Zoran Marinović, Jelena Lujić, Eszter Kása, Gergely Bernáth, Béla Urbányi, Ákos Horváth: Cryosurvival of isolated testicular cells and testicular tissue of tench Tinca tinca and goldfish Carassius auratus following slow-rate freezing, GEN COMP ENDOCR : , 2016
Projekt eseményei
2021-02-05 13:29:11
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Halgazdálkodási Tanszék (Szent István Egyetem), Új kutatóhely: Akvakultúra és Környezetbiztonsági Intézet (MATE) (Szent István Egyetem).
