wcześniej: X 2021 – V 2025 Zespół Badawczy Genetyki Plemnika
Kierownik: dr hab. n. med. i n. o zdr. Marta Olszewska
marta.olszewska@igcz.poznan.pl
tel.: +48 668 08 3132
pokój B9
www.nieplodnosc-meska.pl
Członkowie Zespołu
Aktualnie:
mgr Zuzanna Graczyk – doktorantka
mgr Aleksandra Leśniewska – biolog
nasi magistranci:
Amelia Danielewska
Agata Makarska-Guzikowska
Klaudia Kasprzak
Patrycja Mazurek
Aleksander Jurkiewicz
Poprzednio:
mgr inż. Jagoda Kostyk
mgr inż. Zuzanna Myślicka
mgr inż. Julia Pospieszna
mgr inż. Martyna Żurek
mgr inż. Aleksandra Zasina
Najnowsze wyniki badań oraz informacje Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) podają niepłodność jako chorobę społeczną, która dotyczy 10-18% par. Szacuje się, że udział tzw. czynnika męskiego w niepłodności to obecnie 30-40% wszystkich przypadków. Dane statystyczne wskazują, że u coraz większej grupy mężczyzn parametry nasienia drastycznie się obniżają, czego odzwierciedleniem jest wzrastający wskaźnik niepłodności. Obok czynników środowiskowych oraz genetycznych mających istotny wpływ na płodność, równie ważnym są czynniki epigenetyczne, tj. wynikające z niegenowych modyfikacji genomu. Wśród nich, metylacja plemnikowego DNA, a także metylacja/acetylacja histonów plemnika pełnią kluczową rolę w spermatogenezie oraz prawidłowym rozwoju zarodka. Innym elementem epigenetycznym jest określona lokalizacja chromosomów w jądrze komórkowym plemnika. Plemnik charakteryzuje się unikatowym sposobem upakowania chromatyny, także lokalizacja jego chromosomów jest specyficzna. Wiadomo także, że organizacja jądrowa plemnika ulega zaburzeniu w przypadku różnych typów niepowodzeń rozrodu u mężczyzn. Metylacja plemnikowego DNA, a także metylacja/acetylacja histonów plemnika pełnią kluczową rolę w spermatogenezie oraz prawidłowym rozwoju zarodka. Udokumentowano także podatność elementów epigenetycznych na zaburzenia spowodowane zarówno podłożem genetycznym, jak i środowiskowym, a w zależności od kontekstu wzajemne relacje/oddziaływania między nimi mogą być zarówno przyczyną, jak i efektem zaburzeń w męskiej płodności.
Zadania badawcze Grupy oparte zostały na kompleksowym podejściu eksperymentalnym wobec plemników mężczyzn z oligozoospermią, a także nosicieli aberracji chromosomowych, uwzględniającym charakterystykę zarówno zawartości genetycznej jak i epigenetycznej plemnika istotnych dla przebiegu spermatogenezy. Jednoczesna ocena wszystkich wymienionych parametrów może stanowić bodziec do opracowania nowych testów oceniających zarówno warstwę strukturalną, jak i regulatorową materiału genetycznego plemnika.
Obecnie Grupa realizuje zadania badawcze z zakresu genomiki, epigenetyki i cytogenetyki plemników mężczyzn z niepowodzeniami rozrodu. Działamy również w ramach Zakładu Biologii Rozrodu i Komórek Macierzystych, gdzie skupiamy się także na poszukiwaniu wariantów genetycznych i genomowych u mężczyzn o obniżonych parametrach nasienia w badaniach przesiewowych genomu i metylomu oraz na modelach mysich niepłodności.
NASZE PROJEKTY:
- „Badanie lokalizacji chromosomów w ludzkich plemnikach o różnym stopniu integralności chromatyny oraz różnicach w poziomie markerów epigenetycznych, z uwzględnieniem kariotypów oraz poszczególnych frakcji plemnikowych” SONATA BIS, Narodowe Centrum Nauki, nr 2020/38/E/NZ2/00134 (2021-2026)
Głównym celem projektu jest odpowiedź na pytanie o to, w jaki sposób lokalizacja poszczególnych chromosomów w jądrze komórkowym plemnika może ulec zmianie/zaburzeniu w zależności od: typu niepowodzeń rozrodu, kariotypu, integralności chromatyny, zmian epigenetycznych DNA/histonów plemnikowych, a także czy istnieją zmiany między członkami tej samej rodziny. Nowatorskim charakterem projektu jest prowadzenie analiz w sposób sekwencyjny na tym samym plemniku, co oznacza, że lokalizacja chromosomów zostanie określona w każdej komórce z osobna, po uprzednim jej scharakteryzowaniu pod kątem: zawartości genetycznej, stanu dojrzałości chromatyny, a także zmian epiznaczników. Analizy przeprowadzane będą na mężczyznach o prawidłowym kariotypie (grupa kontrolna, członkowie tej samej rodziny: płodni kontra niepłodni, np. bracia), a także u nosicieli rearanżacji chromosomowych, bez zmian fenotypowych (m.in. translokacje chromosomowe wzajemne TCW, translokacje Robertsonowskie Rob), podkreślając rolę charakterystyki zaangażowanych chromosomów w organizację przestrzenną jądra komórkowego plemnika. Wszystkie testy przeprowadzone zostaną z uwzględnieniem frakcji plemnikowych: o prawidłowym ruchu, z dojrzałą chromatyną oraz o sprawdzonym potencjale do zapłodnienia.
Należy podkreślić, że nosicielstwo rearanżacji chromosomowych stanowi „tykającą bombę biologiczną”, niewykazującą zmian fenotypowych u nosiciela (np. ok. 40% nosicieli TCW ma prawidłowe parametry nasienia), w przeciwieństwie do zmian w produkcji plemników. Nosiciele rearanżacji chromosomowych są w grupie podwyższonego ryzyka nieprawidłowej ciąży oraz urodzenia dziecka z wadami rozwojowymi, co spowodowane jest wytwarzaniem genetycznie niezrównoważonych plemników. Jest to istotne w szczególności w kontekście pozyskiwania plemników przy zapłodnieniu pozaustrojowym (IVF), w którym głównym kryterium wyboru danego plemnika do zapłodnienia jest jego morfologia i motoryka, nieskorelowane z nosicielstwem aberracji chromosomowych.
- „Badanie metylacji DNA plemników niepłodnych mężczyzn ze zdiagnozowaną oligozoopsermią” SONATA Narodowe Centrum Nauki, nr 2015/17/D/NZ5/03442 (2016-2020)
Celem projektu jest określenie wzorów metylacji wybranych genów w DNA plemnikowym u niepłodnych mężczyzn o obniżonej liczbie plemników (oligozoospermia). W projekcie zakłada się, że plemniki niepłodnych mężczyzn z oligozoospermią mają zmieniony wzór metylacji genów kluczowych dla spermatogenezy, co rzutuje na status ich płodności. Ponadto w plemnikach mężczyzn z oligozoospermią obserwuje się zaburzenia innych elementów genetycznych, takich jak: podwyższony poziom aneuploidii chromosomów oraz integralność chromatyny plemnikowej obejmującą zarówno stopień jej deprotaminacji, jak również fragmentację DNA. Prowadzone badania uzupełniają listę genów wrażliwych na zmiany metylacyjne w kontekście przyczyn dla zmniejszającej się liczby plemników w ejakulacie. Kompleksowa charakterystyka plemników mężczyzn z oligozoospermią, obejmuje: (i) ustalenie wzorów metylacji DNA plemnikowego (hipo/hipermetylacja) dla promotorów wybranych genów (panel genów i/lub badanie całego metylomu), (ii) badanie globalnego poziomu metylacji DNA plemnikowego oraz analiza metylacji i acetylacji wybranych reszt lizynowych histonów, (iii) ocenę integralności chromatyny plemnikowej oraz (iv) ocenę poziomu aneuploidii wybranych chromosomów w plemnikach mężczyzn z oligozoospermią.
- „Poszukiwanie przyczyn męskiej niepłodności – wysokoprzepustowe badania genomowe populacji polskiej” MNiSW Nauka dla Społeczeństwa II, nr NdS-II/SP/0288/2024/01 (2024-2027)
Celem projektu jest utworzenie bazy danych wariantów genomowych istotnych dla niepłodnych mężczyzn z populacji polskiej. Zostanie on osiągnięty za pomocą kompilacji metod biologii molekularnej, obejmującej najnowsze metody wysokoprzepustowych badań genomu: sekwencjonowanie całego genomu (WGS), sekwencjonowanie całogenomowe metylomu (WGMS), a także weryfikację wyników na poziomie białka. Badania zostaną przeprowadzone na grupie 100 niepłodnych mężczyzn o obniżonych parametrach nasienia i o prawidłowym kariotypie. Zaproponowane badania postulują perspektywiczny sposób diagnozowania pacjentów z niepowodzeniami rozrodu, który w ujęciu „dla pacjenta” umożliwi otrzymanie spersonalizowanej diagnozy z oszacowaniem ryzyka niepowodzeń rozrodu, a od strony „naukowej” przyczyni się do identyfikacji nowych genów odpowiedzialnych za tzw. czynnik męski.
Jednostka finansująca: Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego
Konkurs: Nauka dla Społeczeństwa II
Nr projektu: NdS-II/SP/0288/2024/01
Okres realizacji: 13.06.2024 – 13.06.2027
Dofinansowanie: 1 000 000 PLN
Kierownik projektu: dr hab. Marta Olszewska
Główny wykonawca: dr Agnieszka Malcher
Strona Projektu: http://www.nieplodnosc-meska.pl
- „Transkryptomika przestrzenna pojedynczych komórek gonady męskiej i żeńskiej – walidacja roli wybranych genów w niepłodności w mysim modelu typu knockout” OPUS, 2024/53/B/NZ5/02183 (2025-2029)
Badania in vivo z wykorzystaniem mysiego modelu typu „knockout” (z wyłączonym wybranym genem) pozwolą na poznanie efektu zaburzeń wynikających z obniżonej ekspresji badanych genów lub jej całkowitego braku na przebieg procesu gametogenezy. Wyniki otrzymane na podstawie badań struktury i ekspresji wyselekcjonowanych genów pozwolą odpowiedzieć na pytanie wobec występowania różnic w płodności w zależności od płci, a także co do uniwersalnego wpływu niektórych genów na produkcję komórek rozrodczych u obu płci. Badania przeprowadzone na samicach pozwolą na sprawdzenie roli badanych genów w oogenezie i funkcjonowaniu jajnika, co uzupełni badania zaburzeń spermatogenezy prowadzone komplementarnie na samcach. Całość przeprowadzona zostanie z wykorzystaniem techniki przestrzennej transkryptomiki przestrzennej (visium spatial transcriptomics 10X Genomics) na poziomie pojedynczych komórek, co pozwoli na poznanie szczegółowego wpływu badanej mutacji na szereg innych genów w gonadzie.