Yan Zhao kaitseb doktoritööd „Unravelling the mechanisms of chromosomal instability during early embryogenesis“

5. märtsil kell 16.00 kaitseb Yan Zhao geenitehnoloogia erialal doktoritööd „Unravelling the mechanisms of chromosomal instability during early embryogenesis“ („Kromosomaalse ebastabiilsuse tekkemehhanismid varases embrüogeneesis“).

Juhendajad:
professor Ants Kurg, Tartu Ülikool
professor Joris Vermeesch, Leuveni Ülikool
professor Thierry Voet, Leuveni Ülikool

Oponent:
doktoritöö kaitstakse Leuveni Ülikooli (Belgia) eksamikomisjoni ees, mille kaks liiget on Tartu Ülikoolist

Kokkuvõte:
Kromosomaalne ebastabiilsus (ingl. Chromosomal INstability, CIN) on imetajate, näiteks inimeste ja veiste implantatsioonieelsete embrüote küllaltki sage tunnus. Enamasti eemaldatakse kromosoomianomaaliatega embrüod juba varase arengu käigus iseeneslike abortide kaudu, kuid elussünnini jõudmise korral võib kromosomaalne ebastabiilsus viia ka kaasasündinud väärarendite tekkele.

Esimeses projektis uurisime, kas inimese implantatsioonieelsetes embrüodes täheldatud CIN esineb ka hobuste implantatsioonieelsetes embrüodes. Selleks kohandasime haplaritmisis (ingl. haplarithmisis) algoritmi nii, et see ühilduks hobuste analüüsiga ja avastasime, et sagedased kromosomaalsed kõrvalekalded esinevad ka hobuste implantatsioonieelsetes embrüodes. Hobuste lõigustuvates embrüodes avastatud kromosomaalsed vead olid sarnased nii inimeste kui veiste leidudele võrrelduna kromosomaalselt normaalsete blastotsüstidega ehk lootepõiekestega. Antud meetodit saaks edukalt kasutada tõuaretuses - huvipakkuvate geneetiliste variantidega kuid ilma geneetiliste vigade ja patogeensete variantideta hobuste embrüote valimiseks. Lisaks aneuploidiatele tuvastati implantatsioonieelsetes embrüodes ka kogu genoomi aberratsioone. Näiteks triploidiaid (kolmekordne kromosoomide arv), ühe vanema täiendava haploidse kromosoomi-komplekti olemasolul. Samuti avastasime samas embrüos koos eksisteerivaid androgeneetilisi, günogeneetilisi ja polüploidseid blastomeere ehk lõigustusrakke.

Teises projektis uurisime kimäärsete ja miksoploidsete embrüote päritolu ja arengupotentsiaali. Avastasime, et vanemate genoomid eralduvad viljastatud munaraku ehk sügoodi esimese jagunemise ajal eraldiseisvateks blastomeerideks, mille tulemuseks on ebanormaalse genoomiga rakkude samaaegne esinemine koos normaalsete diploidsete (kahekordne kromosoomide arv) rakkude või muude ebanormaalsete rakkudega. Selle protsessi kirjeldamiseks lõime termini "heterogoonne jagunemine". Geeniekspressiooni muutvad stressireaktsioonid soodustavad ülegenoomsete muutuste tagajärjel tekkinud arenguhäireid ebanormaalsetes rakkudes ja nende erinev arengusaatus võib seletada androgenootide, günogenootide, triploidsuse, kimäärsuse ja miksoploidsuse teket, mida täheldati hilisema arengu käigus. Seetõttu soovitame haplotüüpidel põhinevat preimplantatsioonilist geneetilist testimist (ingl. Preimplantation Genetic Testing, PGT) ülegenoomsete kõrvalekallete tuvastamiseks, et suurendada munaraku kehavälise viljastamise (IVF) programmide edu.

Kolmandas projektis uurisime kolmanda põlvkonna sekveneerimistehnoloogiate kiire arenguga seotud pikkadel lugemitel põhineva kogu genoomi järjestamise (lrWGS) PGT tehnoloogiat. Võrdlusuuring, milles kasutati nn. Genome in a Bottle (GIAB) Aškenazi triot, näitas üksikute rakkude lrWGS-i andmete sobivust geenivariantide eristamiseks ja faasimiseks. lrWGS-põhise PGT meetodi kasutamine inimese embrüotel näitas 100% vastavust DNA mikrokiibi põhise PGT-ga ühe nukleotiidi variatsioonide (SNV), indelite ja aneuploidiate tuvastamiseks, tõestades et lrWGS-põhine PGT on sobiv alternatiiv praegustele meetoditele.
Antud doktoritöös käsitletud neli projekti tutvustasid uuenduslikke lähenemisviise embrüote uurimiseks ja valikuks, aidates oluliselt kaasa meie arusaamisele kromosomaalsete kõrvalekallete päritolu ja mõjude kohta imetajate implantatsioonieelsete embrüote arengus.