Identyfikacja markerów genetycznych i epigenetycznych związanych z wnętrostwem psów
Type
Project
Date Issued
2019
Author
Discipline
veterinary science
Abstract (PL)
Wnętrostwo jest zaliczane do wad rozwoju płci i polega na zaburzeniu procesu zstępowania jąder do moszny. Wada ta występuje ze zróżnicowana częstością u ssaków, a najczęściej jest diagnozowana u ludzi, świń, koni i psów – szczególnie dotyczy to małych ras (chihuahua, shih tzu, sznaucer miniaturowy). Wada ta wskutek wyższej temperatury w jamie brzusznej wywołuje zahamowanie spermatogenezy oraz znacząco zwiększa ryzyko rozwoju nowotworu w niezstąpionych jądrach. Podłoże wnętrostwa jest złożone, na które składa się działanie wielu genów oraz czynniki pozagenetyczne. Analiza genomu ludzi obciążonych wnętrostwem ujawniło wile wariantów DNA związanych z rozwojem tej wady. W naszych badaniach przyjęliśmy hipotezę, że porównawcza analiza ekspresji i metylacji genów kodujących białka oraz niekodujące cząsteczki RNA w zstąpionych i niezstąpionych jądrach wskaże markery związane z powstaniem tej wady. Celem badań była analiza ekspresji i metylacji takich genów w jądrach zstąpionych i niezstąpionych jednostronnych wnętrów oraz w jądrach zstąpionych kontrolnych samców. Jądra oraz próbki krwi będą pozyskiwane za zgodą właścicieli przy okazji rutynowych zabiegów kastracji przeprowadzonych w lecznicach weterynaryjnych. Badaniami objętych będzie ok. 50 wnętrów i 50 kontrolnych samców. Pierwszym etapem badań będzie sekwencjonowanie transkryptów (genów kodujących białka i niekodujące RNA) wyizolowanych z gonad (RNAseq). Geny kodujące białka, które wykazały silne zróżnicowanie poziomu transkryptu będą poddane dalszym analizom (real-time PCR, metylacja promotorów przy pomocy pyrosekwencjonowania, western blotting i sekwencjonowanie promotorów) w większej grupie psów obciążonych wnętrostwem i psów kontrolnych. Przewiduje się, że realizacja projektu pozwoli na identyfikację markerów genetycznych lub epigenetycznych związanych z wnętrostwem. Ponadto ujawniony zostanie wpływ podwyższonej temperatury w jamie brzusznej na ekspresję i metylację genów. Ponieważ pies jest ważnym modelem biomedycznym zakłada się, że uzyskane wyniki będą miały istotne znaczenie dla poszerzenia wiedzy o podłożu wnętrostwa u innych ssaków.
Abstract (EN)
Cryptorchidism, the failure of the testes to descend into the scrotum, is a well-known disorder of sex development (DSD), whose incidence in mammalian species varies over a wide range. In some species, including humans, pigs, horses, and dogs, its prevalence is quite high. It is estimated that, on average, it is observed in dogs in approximately 3%–7% of males, but small breeds (Chihuahua, Shih Tzu, Miniature Schnauzer) are more prone to this abnormality. It is known that cryptorchidism, due to the exposure of the testes to an elevated temperature in the abdominal cavity, can causes infertility or sterility, and is also responsible for an increased risk of tumor development in the undescended gonad. The background of cryptorchidism is complex: polygenic with significant contribution of environmental factors. Genomic studies on human cryptorchidism indicated numerous DNA variants associated with this disorder. We hypothesize that expression analysis of genes encoding proteins and of noncoding RNA, as well as DNA methylation in the descended and undescended testes, will reveal the associated markers. Thus, the aim of this study is to carry out a comparative analysis of gene expression and methylation status, and to detect noncoding RNA in the descended and undescended gonads of unilateral cryptorchid dogs. Testis and blood samples collected during the routine castration of dogs will be analyzed, with the consent of the owners. Approximately 50 cryptorchid and 50 unaffected male dogs (the control) will be included in the study. As a first step, the transcript level of protein-coding and noncoding RNAs will be studied in small groups of cryptorchid and control dogs, using the RNA-seq and small RNA-seq approaches. The cryptorchid dogs will be divided into two subgroups of bilateral and unilateral cryptorchidism. Genes encoding proteins that show significantly different transcript levels in the compared gonads will be selected for further study (real-time PCR, pyrosequencing for DNA methylation analysis, western blotting, DNA sequencing of the promoters), to be carried out in larger cohorts of cryptorchid and normal male dogs. It is foreseen that this study will facilitate identification of genetic or epigenetic markers associated with cryptorchidism. Moreover, it will show the effect of the increased temperature of the abdominal cavity on gene expression and methylation. Since the dog is a valuable model organism in biomedical sciences, we assume that the obtained results will contribute to the knowledge on genetic and epigenetic background of cryptorchidism in other mammals.