Translationale Forschung zur Entwicklung assistierter Reproduktionstechnologien für gefährdete Säugetiere – Europäisches Ausbildungsnetz für Forschung und Innovation in der Eizellbiologie EUROVA

Das EUROVA-Konsortium entwickelt neue Techniken und Methoden für die In-vitro-Maturation (IVM) von Eizellen, die In-vitro-Fertilisation (IVF) und die In-vitro-Kultur (IVC) von Embryonen. Diese könnten als Artenschutzinstrumente für hoch bedrohte Säugetiere, z.B. für die vom Aussterben bedrohte Familie der Nashörner dienen.

Projektdetails
Laufzeit: 06/2020 – 06/2022
Drittmittelfinanziert: ja
Beteiligte Abteilung(en): Abt. Reproduktionsmanagement, Abt. Evolutionsgenetik
Projektleitung im Leibniz-IZW: Thomas Hildebrandt (Abt. Reproduktionsmanagement), Miglied der Ethik-Unterkommission von EUROVA
Projektbeteiligte im Leibniz-IZW:

Raffaella Simone

Konsortialpartner:

University College Dublin (UCD), National University of Ireland (Irland), Universita Degli Studi di Milano (Italien), Vrije Universiteit Brussel (Belgien), The Babraham Institute (UK), Euvitro SLU (Spanien), Universiteit Gent (Belgien), Consejo Superior de Investigaciones Cientificas, M.P. (Spanien), Cherry Biotech (Frankreich), Region Hovedstaden (Dänemark)

Aktuelle Förderorganisation:

EU: Marie Skłodowska-Curie Action ETN EUROVA

PI: University College Dublin; PhD-Programm mit insgesamt 15 Studenten, Gesamtbudget 4,5 Mio €; Leibniz-IZW: 1 PhD, 158 T€

Forschungsschwerpunkte:
Verständnis von Merkmalen und evolutionären Anpassungen
Verständnis von Herausforderungen für Wildtiere
Verbesserung der Lebensfähigkeit von Wildtierpopulationen
Entwicklung neuer Theorien, Methoden und Werkzeuge
Videos über das Projekt

 

Die aktuell vom Menschen herbeigeführte sechste Aussterbekrise auf unserem Planeten entwickelt sich zu schnell, als dass herkömmliche Natur- und Artenschutzstrategien greifen können. Normale Habitatschutz-Ansätze und Erhaltungszuchtprogramme reichen heutzutage zum Teil nicht mehr aus, um den Aussterbeprozess zu verlangsamen oder sogar aufzuhalten. Derzeit sind Weltweit 22 % der Säugetiere vom Aussterben bedroht (http://www.iucnredlist.org). Besonders betroffen ist die Familie der Nashörner: Rhinocerotidae. Drei der fünf noch lebenden Nashornarten gelten als vom Aussterben bedroht (Sumatra-, Java- und Spitzmaulnashorn), eine als gefährdet (Panzernashorn) und eine, das Südliche Breitmaulnashorn, als potentiell gefährdet. Mithilfe des EUROVA-Konsortiums sollen neue Techniken und Methoden für die In-vitro-Maturation (IVM) von Eizellen, die In-vitro-Fertilisation (IVF) und die In-vitro-Kultur (IVC) von Embryonen entwickelt werden. Die erfolgreiche strategische Umsetzung der interdisziplinären und intersektoralen Forschung in praktische Artenschutzinstrumente soll hierbei eine Blaupause für hoch bedrohte Säugetierarten liefern.

Die Grundlage für die Entwicklung neuer Techniken und Methoden für den Artenschutz bildet in unserem Forschungsansatz die regelmäßige Gewinnung von Nashorneizellen in Europäischen Zoos. Die Gewinnung wird mit einer von uns kürzlich patentierten Eizellenentnahmevorrichtung (DE 102017002614, US2018/0250032) durchgeführt. Ziel ist die vergleichende Untersuchung von genetischen, strukturellen und funktionellen Parametern dieser Eizellen.

Aufgrund des hohen Wertes jeder einzelnen Eizelle kommen zerstörungsfreie und qualitativ hochwertige Zeitraffertechnologien (Geri+, Merck KGaA) zum Einsatz. Das softwaregestützte Geri-System liefert laufend Daten zu nicht-invasiven Biomarkern und überwacht die Reifung und das Wachstum von Zellen. Darüber hinaus werden auch vereinzelt invasive Untersuchungen (z. B. Transkriptomanalysen) durchgeführt. Die sich daraus ergebenden physiologischen Erkenntnisse werden verwendet, um die bereits etablierten und optimierten In-vitro Produktionsprotokolle von Maus-, Rinder- und Humanmodellen auf die Protokolle für bedrohte Säugetierarten zu übertragen.

Zu erwartende Ergebnisse

Dieses Projekt wird dazu beitragen, die artspezifischen und allgemeinen Anforderungen, die an eine In-vitro-Nachbildung der mütterlichen Umgebung (ivDOME) gestellt werden, für die Eizellreifung und Prä-Implantationsembryonalentwicklung zu optimieren. Ziel ist es, reproduktiv gesunde erwachsene Nachkommen zu erhalten.

Innovation, Auswirkung, Anwendungsergebniss(e)

Die wissenschaftlichen Ergebnisse legen den Grundstein für zukünftige globale Artenschutzstrategien, mit denen vom Aussterben bedrohte Säugetierarten gerettet werden können. Aufgrund nationaler und internationaler Naturschutzgesetze können Innovationen zum Schutze gefährdeter Arten nicht kommerzialisiert werden. Dennoch bieten der innovative Charakter des Projekts und die beträchtlichen investierten finanziellen Mittel ein hohes Potenzial dafür, dass Geräte und / oder Techniken in Gebieten außerhalb des Naturschutzes patentiert und kommerziell eingesetzt werden können. Die Wissenschaftler des Konsortiums werden Innovationen in Form von Patenten sichern.

Ausgewählte Publikationen

  • Hildebrandt TB, Hermes R, Goeritz F, Appeltant R, Colleoni S, de Mori B, Diecke S, Drukker M, Galli C, Hayashi K, Lazzari G, Loi P, Payne J, Renfree M, Seet S, Stejskal J, Swegen A, Williams SA, Zainuddin ZZ, Holtze S. (2021). The ART of bringing extinction to a freeze - History and future of species conservation, exemplified by rhinos. Theriogenology. 169:76-88. doi: 10.1016/j.theriogenology.2021.04.006. Epub 2021 Apr 18. PMID: 33940218.
  • Hayashi K, Cesare G, Diecke S, Hildebrandt TB (2021): Artificially produced gametes in mice, humans and other species. REPROD FERTIL DEV 33, 91–101. doi:10.1071/RD20265

  • Hildebrandt TB*, Holtze S*, Biasetti P, Colleoni S, de Mori B, Diecke S, Göritz F, Hayashi K, Hayashi M, Hermes R, Kariuki L, Lazzari G, Mijele D, Mutisya S, Ndeereh D, Ngulu S, Seet S, Zwilling J, Zywitza V, Stejskal J, Galli C (2021): Conservation Research in Times of Covid-19 – the Rescue of the Northern White Rhino. J APPL ANIM ETHICS RES 1, 1-22. doi:10.1163/25889567-BJA10009

  • Hildebrandt TB, Hermes R, Colleoni S, Diecke S, Holtze S, Renfree MB, Stejskal J, Hayashi K, Drukker M, Loi P, Göritz F, Lazzari G, Galli C (2018): Embryos and embryonic stem cells from the white rhinoceros. NAT COMMUN 9, 2589. doi:10.1038/s41467-018-04959-2.

  • Saragusty J, Diecke S, Drukker M, Durrant B, Ben-Nun I, Galli C, Göritz F, Hayashi K, Hermes R, Holtze S, Johnson S, Lazzari G, Loi P, Loring JF, Okita K, Renfree MB, Seet S, Voracek T, Stejskal J, Ryder OA, Hildebrandt TB (2016): Rewinding the process of mammalian extinction. ZOO BIOL 35, 280-292. doi:10.1002/zoo.21284.