Effects of assisted reproductive technology on DNA methylation at the IGF2/H19 gene locus and the phenotype of newborns

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201809133179
Title: Effects of assisted reproductive technology on DNA methylation at the IGF2/H19 gene locus and the phenotype of newborns
Alternative title: Hedelmöityshoitojen vaikutukset IGF2/H19 geeni lokuksen DNA metylaatioon ja vastasyntyneiden fenotyyppiin
Author: Auvinen, Pauliina
Other contributor: Helsingin yliopisto, Bio- ja ympäristötieteellinen tiedekunta, Bio- ja ympäristötieteellinen tiedekunta
University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences, Faculty of Biological and Environmental Sciences
Helsingfors universitet, Bio- och miljövetenskapliga fakulteten, Bio- och miljövetenskapliga fakulteten
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2018
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201809133179
http://hdl.handle.net/10138/277643
Thesis level: master's thesis
Degree program: none
Specialisation: none
Discipline: biotekniikka
Biotechnology
bioteknik
Abstract: Hedelmöityshoidot ovat menetelmiä, jotka mahdollistavat raskauden alkamisen hedelmättömillä pariskunnilla in vitro. Yleisesti käytetyin hedelmöityhoitomenetelmä on koeputkihedelmöitys (in vitro fertilization, IVF), johon voi kuulua myös munasolun mikroinjektio ja/tai alkion pakastus ja pakastetun alkion siirto (frozen embryo trasfer, FET). Hedelmöityshoidot ovat yleisesti hyväksyttyjä menetelmiä länsimaissa ja hedelmöityshoitojen avulla syntyneiden lasten määrä on koko ajan nousussa. Vaikka hoitojen avulla syntyneet lapset ovat yleisesti ottaen terveitä, on ne yhdistetty erityisesti muutoksiin syntymäpainossa ja myös leimautumishäiriöiden kasvaneisiin määriin ja muutoksiin leimattujen geenien epigeneettisissä merkeissä kuten DNA:n metylaatiossa. Epigeneettisesti säädellyillä leimatuilla geeneillä on merkittävä rooli sikiön ja istukan kasvussa sikiönkehityksen aikana ja ympäristötekijöiden tiedetään vaikuttavan niihin. Koska hedelmöityshoidot sijoittuvat alkion epigeneettisen uudelleenohjelmoinnin ajanjaksolle, hoitojen on ajateltu vaikuttavan alkion epigeneettisiin profiileihin vaikuttaen vastasyntyneen fenotyyppiin ja täten mahdollisesti aiheuttaen pitkäaikaisia terveysvaikutuksia. Tämän Pro gradu -tutkielman tarkoituksena oli tutkia vaikuttavatko hedelmöityshoidot istukan DNA:n metylaatioon ja onko hoidoilla myös vaikutusta vastasyntyneen fenotyyppiin. Näiden vaikutusten tutkimiseksi tutkielma keskittyi sikiön kasvuun liittyvään IGF2/H19 geenilokukseen ja sen H19 ICR1:n CTCF6 sekvenssiin. Tarkoituksena oli myös tutkia liittyvätkö muutokset CTCF6 sekvenssissä sijaitsevaan rs10732516 G/A polymorfiaan. Hedelmöityshoitojen avulla ja spontaanisti hedelmöitettyjen vastasyntyneiden DNA:n metylaatiotasot istukassa, ja myös napaveren valkosoluissa, tutkittiin massaspektrometriaan perustuvan Sequenomin MassARRAY® EpiTYPER® -menetelmän ja perinteisen bisulfiittisekvensoinnin avulla. Hedelmöityshoitojen vaikutusta vastasyntyneiden fenotyyppiin tutkittiin tarkastelemalla vastasyntyneiden syntymäpainoa, -pituutta ja päänympärystä kansainvälisten kasvukäyrien avulla. Myös istukoiden painoja vertailtiin. Tämän tutkielman tulokset osoittivat hieman, mutta toistuvasti alentuneita DNA:n metylaatiotasoja rs10732516 patA/matG genotyypin H19 ICR1:ssä istukassa. Muutoksia ei havaittu patG/matA genotyypissä, mikä osoittaa, että muutokset IGF2/H19 lokuksen DNA:n metylaatiossa ovat genotyyppispesifisiä ja yhteydessä rs10732516 polymorfiaan. Samoja muutoksia patA/matG genotyypin paternaalisessa alleelissa ei myöskään havaittu napaveren valkosoluissa, mikä osoittaa, että vaikutukset riippuvat myös solutyypistä. Hedelmöityshoitojen vaikutukset fenotyyppiin havaittiin olevan myös yhteydessä rs10732516 polymorfiaan. Tuoreen alkion siirron avulla syntyneillä A/A genotyypin lapsilla havaittiin olevan pienempi syntymäpaino, kuin G/G genotyypin lapsilla. Lisäksi pakastetun alkion siirron avulla syntyneiden A/A genotyypin lapsien ja niiden istukoiden havaittiin olevan painavampia kuin tuoreen alkion siirron avulla syntyneiden lapsien ja istukoiden. Tässä tutkielmassa hedelmöityshoitojen havaittiin vaikuttavan istukan DNA:n metylaatioon ja vastasyntyneen fenotyyppiin. Muutosten havaittiin olevan yhteydessä rs10732516 polymorfiaan, mikä korostaa kyseisen polymorfian merkittävyyttä tutkittaessa hedelmöityshoitojen vaikutuksia. Kuitenkin lisätutkimuksia tarvitaan tulosten varmistamiseen ja erottamaan johtuvatko muutokset hedelmöityshoitojen menettelytavoista vai taustalla olevasta hedelmättömyydestä.Assisted reproductive technology (ART) refers to treatments used for infertile couples to achieve pregnancy in vitro. The main technology of ART is in vitro fertilization (IVF), which may also include intracytoplasmic sperm injection (ICSI) and/or embryo cryopreservation and frozen embryo transfer (FET). ART treatments are well-accepted in Western countries and there is an increasing number of children being conceived in that way. Even though, majority of ART derived newborns appear healthy, they have been associated with increased risks of adverse perinatal outcomes, especially, alterations in birth size as well as higher frequencies of imprinting disorders and alterations in epigenetic modifications, such as in DNA methylation, of imprinted genes. Epigenetically regulated imprinted genes have crucial roles in fetal and placental growth during development and they are known to be affected by environmental factors. Since ART takes place in the early embryo in vulnerable time-period of epigenetic reprogramming, ART has been suggested to impact on epigenetic profiles of the embryo, consequently, affecting the phenotype of newborns, and therefore potentially causing long-term health effects. This thesis aimed to study whether ART has effects on DNA methylation in the placenta and whether ART has effects on the phenotype of newborns. To study these effects, this thesis focused on the sixth binding sequence of CTCF (CTCF6) of H19 ICR1 of the growth-related imprinted IGF2/H19 gene locus. The aim was also to study whether the possible changes associate with the rs10732516 G/A polymorphism locating at CTCF6 of H19 ICR1. DNA methylation levels of placental tissue as well as white blood cells in umbilical cord blood of ART derived, and spontaneously conceived newborns were explored by mass spectrometry-based Sequenom MassARRAY® EpiTYPER® method and traditional bisulfite sequencing. To study the effects of ART on the phenotype of newborns, the birth weight, length and head circumference of ART and control newborns were explored using international growth standards. Moreover, placental weights were compared. The results of this thesis showed slightly, but consistently decreased DNA methylation levels at H19 ICR1 in the paternal allele of ART derived placentas in rs10732516 patA/matG genotype, but not in patG/matA genotype. Thus, the results suggest that the changes in DNA methylation at IGF2/H19 in the placenta are genotype-specific and associate with the rs10732516 polymorphism. Similar decreased methylation levels in the paternal allele of patA/matG genotype was not detected in white blood cells suggesting that the effects on DNA methylation levels are also cell type-specific. The effects of ART on the phenotype also associated with the rs10732516 polymorphism. Fresh embryo transfer derived newborns with A/A genotype were seen to have smaller birth weight than newborns with G/G genotype. Moreover, in A/A genotype, frozen embryo transfer derived newborns were demonstrated to be heavier and to have heavier placentas than fresh embryo transfer derived newborns. The findings of this thesis suggest that ART has effects on DNA methylation in the placenta and on the phenotype of newborns, and the effects associate with the rs10732516 G/A polymorphism. This underlines the significance of the polymorphism when studying the effects of ART. However, further investigations are needed to confirm these findings and to discern whether the changes are due to the ART procedures or underlying infertility.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Auvinen_Pauliina_Pro_gradu_2018.pdf 3.964Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record