Desarrollo de una nueva herramienta diagnóstica para redefinir la firma molecular de la receptividad endometrial

Motivación: La implantación embrionaria es un proceso que tiene lugar durante un breve periodo de tiempo donde el tejido endometrial alcanza un estado receptivo y donde se expresan moléculas que son necesarias para el proceso de implantación y posterior invasión del embrión. Este periodo se conoce como ventana de implantación y tiene lugar alrededor del día 20-21 del ciclo menstrual. El endometrio receptivo ha sido ampliamente estudiado desde el punto de vista histológico y molecular, y se conocen gran número de marcadores que forman parte de la firma molecular del endometrio receptivo, lo cual ha servido para desarrollar herramientas moleculares genómicas para el diagnóstico de la receptividad endometrial con utilidad clínica. Sin embargo, hasta ahora no se ha tenido en cuenta que la capacidad receptiva del endometrio tiene un componente inmunológico importante que facilita la entrada del tejido embrionario en el tejido materno. Este estudio pretende caracterizar el endometrio a nivel molecular, teniendo en cuenta tanto factores necesarios para la receptividad endometrial como para el control de la respuesta inmunológica.Métodos: 1 y 2. Selección de los marcadores de receptividad endometrial y respuesta inmunitaria tras revisión bibliográfica exhaustiva. Se seleccionaron 192 marcadores moleculares. 3. Diseño de los oligonucleótidos para la realización del test, compatibles con la novedosa plataforma Fluidigm, las cuales están siendo validadas en la Universidad para el posterior estudio de expresión. 4. Estudio prospectivo de la expresión de dichos marcadores en muestras las humanas que desde el principio del proyecto se han estado recogiendo. 5. Análisis de los datos obtenidos.Resultados: De momento se están validando las sondas de oligonucleótidos diseñadas para el Fluidigm. Una vez acabado este paso se iniciará el estudio con las muestras tomadas. Lo que esperamos es determinar los mejores marcadores para la receptividad endometrial, incluyendo algunos nuevos, y que el Fluidigm funcione como nueva plataforma para el desarrollo de la nueva herramienta diagnóstica de la receptividad endometrial en la que estamos trabajando.Conclusiones: La mejor y más exhaustiva caracterización del proceso de receptividad endometrial permitirá un mayor éxito en los tratamientos de fertilidad a los que se ven sometidas cada vez más parejas, y el uso del Fluidigm, además, redundará en una disminución de los costes económicos y el trabajo del investigador

Evaluación de la calidad seminal en pilotos de vuelos internacionales transoceánicos

Motivación: El factor masculino en reproducción está presente en la mitad de los casos de infertilidad, un problema de salud pública en auge en las ultimas décadas. Muchos estudios han demostrado que la calidad seminal se ha visto afectada por los contaminantes ambientales y los cambios en el estilo de vida, que pueden inducir procesos de fragmentación del DNA espermático o inducir estrés oxidativo(1). El objetivo de este trabajo consiste en evaluar la calidad seminal de un grupo concreto, los pilotos de vuelos transoceánicos que, por su profesión, pueden suponer un grupo de riesgo de problemas de fertilidad debido a sus condiciones laborales. Los cambios constantes de presión, temperatura y estación, pueden ocasionar daños a nivel celular con afectación del DNA, que implique procesos de fragmentación masiva y, consecuentemente, una disminución o pérdida de la fertilidad con el subsecuente fracaso en el embarazo. Este trabajo también pretende poner de manifiesto la necesidad de un seminograma avanzado, mas allá de los parámetros básicos analizados convencionalmente.Métodos:Se llevó a cabo un seminograma estándar para evaluar concentración, volumen, motilidad, morfología y vitalidad, con ayuda de sistemas informáticos (SCA) para los ensayos de concentración y motilidad, microscopía tanto de campo claro como de fluorescencia, así como el kit Vitaltest para el ensayo de vitalidad.Para el análisis de fragmentación de DNA se realizaron 2 ensayos: el SCD (Sperm Chromatin Dispersion) para evaluar la fragmentación total (2) y el ensayo COMET, el cual identifica específicamente las roturas de cadena doble(3). Ambos se realizaron mediante la utilización de kits comerciales (Halotech DNA) y microscopía de fluorescencia para su recuento.Asimismo se realizó un ensayo para medir el estrés oxidativo, también mediante el uso de un kit comercial para un análisis colorimétrico (Halotech DNA).Conclusiones: A pesar de no tener aún los resultados necesarios, hay muchos estudios que demuestran que la calidad seminal, sobre todo respecto al DNA, se ve afectada por múltiples factores, ya sean ambientales, genéticos o referentes al estilo de vida, por lo que cabe esperar que este grupo concreto se vea afectado negativamente debido a sus condiciones laborales. Cada vez van surgiendo mas casos en los que el DNA espermático está tan dañado, que el ovocito es incapaz de reparar ese daño, con lo que se justifica el uso de un seminograma avanzado que estudie el material genético

Análisis de la expresión de marcadores tumorales en muestras de tumores humanos

Motivación: Los últimos datos de la OMS muestran una incidencia de 14,1 millones de casos nuevos de cáncer y 8,2 millones de muertes por cáncer en el mundo, siendo el cáncer de pulmón el principal causante de muerte por cáncer en hombres y el cáncer de mama en mujeres (1). En la actualidad existen varios test genómicos que han identificado huellas genómicas de tipos específicos de cáncer como Ampliseq, Oncotype Dx o MammaPrint, pero sólo unos pocos incluyen datos clínicos a parte de los genéticos. El análisis de expresión de los marcadores que forman dichos test permiten predecir la evolución del tumor o la respuesta a tratamiento (2). El objetivo del proyecto es generar un test genómico basado en una huella genómica de cáncer de mama de 40 genes y otro basado en una huella de 36 genes de adenocarcinoma de pulmón. Estos test permitirán estratificar a los pacientes en tres grupos de riesgo y predecir la supervivencia de los mismos (3). En paralelo pretendemos analizar la expresión de genes que codifican bombas de detoxificación implicadas en la resistencia a quimioterapia (MDR, multidrug resistance).Métodos: De los 75 genes incluidos en el análisis de expresión se seleccionaron por un lado 32 genes de cáncer de mama, 30 genes de adenocarcinoma de pulmón y 6 genes de expresión constitutiva usados en los test genómico-clínicos patentados de Dueñas y col. (3); por otro lado, se hizo una revisión bibliográfica para seleccionar genes de transportadores ABC. A partir de ADNc de las biopsias y los primers diseñados se analizará la expresión de los marcadores en una plataforma BioMark 96.96 IFC Dynamic Array (Fluidigm). Esta plataforma es barata, sencilla y permite analizar la expresión de hasta 96 genes de forma simultánea mediante PCR cuantitativa.Resultados: De momento hemos diseñado los primers para todos los marcadores y hemos amplificado mediante PCR estándar 65 de los 75 marcadores. A continuación, los productos de PCR serán secuenciados para confirmar que corresponden a los marcadores y se analizará su expresión en cada muestra tumoral mediante PCR cuantitativa.Conclusiones: El análisis estadístico de los datos de qRT-PCR de las muestras de tumores humanos permitirá conocer que genes se encuentran sobre-expresados y cuales reprimidos en cada tumor; pudiendo predecir la evolución de la enfermedad en cada paciente y diseñar protocolos de quimioterapia más eficientes, acercándonos a la medicina personalizada

Early Developing Pig Embryos Mediate Their Own Environment in the Maternal Tract

The maternal tract plays a critical role in the success of early embryonic development providing an optimal environment for establishment and maintenance of pregnancy. Preparation of this environment requires an intimate dialogue between the embryo and her mother. However, many intriguing aspects remain unknown in this unique communication system. To advance our understanding of the process by which a blastocyst is accepted by the endometrium and better address the clinical challenges of infertility and pregnancy failure, it is imperative to decipher this complex molecular dialogue. The objective of the present work is to define the local response of the maternal tract towards the embryo during the earliest stages of pregnancy. We used a novel in vivo experimental model that eliminated genetic variability and individual differences, followed by Affymetrix microarray to identify the signals involved in this embryo-maternal dialogue. Using laparoscopic insemination one oviduct of a sow was inseminated with spermatozoa and the contralateral oviduct was injected with diluent. This model allowed us to obtain samples from the oviduct and the tip of the uterine horn containing either embryos or oocytes from the same sow. Microarray analysis showed that most of the transcripts differentially expressed were down-regulated in the uterine horn in response to blastocysts when compared to oocytes. Many of the transcripts altered in response to the embryo in the uterine horn were related to the immune system. We used an in silico mathematical model to demonstrate the role of the embryo as a modulator of the immune system. This model revealed that relatively modest changes induced by the presence of the embryo could modulate the maternal immune response. These findings suggested that the presence of the embryo might regulate the immune system in the maternal tract to allow the refractory uterus to tolerate the embryo and support its development

Guidelines for the design, analysis and interpretation of 'omics' data: focus on human endometrium.

Background'Omics' high-throughput analyses, including genomics, epigenomics, transcriptomics, proteomics and metabolomics, are widely applied in human endometrial studies. Analysis of endometrial transcriptome patterns in physiological and pathophysiological conditions has been to date the most commonly applied 'omics' technique in human endometrium. As the technologies improve, proteomics holds the next big promise for this field. The 'omics' technologies have undoubtedly advanced our knowledge of human endometrium in relation to fertility and different diseases. Nevertheless, the challenges arising from the vast amount of data generated and the broad variation of 'omics' profiling according to different environments and stimuli make it difficult to assess the validity, reproducibility and interpretation of such 'omics' data. With the expansion of 'omics' analyses in the study of the endometrium, there is a growing need to develop guidelines for the design of studies, and the analysis and interpretation of 'omics' data.MethodsSystematic review of the literature in PubMed, and references from relevant articles were investigated up to March 2013.ResultsThe current review aims to provide guidelines for future 'omics' studies on human endometrium, together with a summary of the status and trends, promise and shortcomings in the high-throughput technologies. In addition, the approaches presented here can be adapted to other areas of high-throughput 'omics' studies.ConclusionA highly rigorous approach to future studies, based on the guidelines provided here, is a prerequisite for obtaining data on biological systems which can be shared among researchers worldwide and will ultimately be of clinical benefit

Guidelines for the design, analysis and interpretation of 'omics' data: focus on human endometrium

BACKGROUND ‘Omics’ high-throughput analyses, including genomics, epigenomics, transcriptomics, proteomics and metabolomics, are widely applied in human endometrial studies. Analysis of endometrial transcriptome patterns in physiological and pathophysiological conditions has been to date the most commonly applied ‘omics’ technique in human endometrium. As the technologies improve, proteomics holds the next big promise for this field. The ‘omics’ technologies have undoubtedly advanced our knowledge of human endometrium in relation to fertility and different diseases. Nevertheless, the challenges arising from the vast amount of data generated and the broad variation of ‘omics’ profiling according to different environments and stimuli make it difficult to assess the validity, reproducibility and interpretation of such ‘omics’ data. With the expansion of ‘omics’ analyses in the study of the endometrium, there is a growing need to develop guidelines for the design of studies, and the analysis and interpretation of ‘omics’ data.METHODS Systematic review of the literature in PubMed, and references from relevant articles were investigated up to March 2013.RESULTS The current review aims to provide guidelines for future ‘omics’ studies on human endometrium, together with a summary of the status and trends, promise and shortcomings in the high-throughput technologies. In addition, the approaches presented here can be adapted to other areas of high-throughput ‘omics’ studies.CONCLUSION A highly rigorous approach to future studies, based on the guidelines provided here, is a prerequisite for obtaining data on biological systems which can be shared among researchers worldwide and will ultimately be of clinical benefit

The Bone Marrow-Derived Human Mesenchymal Stem Cell: Potential Progenitor of the Endometrial Stromal Fibroblast1

The cellular sources that contribute to the renewal of human endometrium are largely unknown. It has been suggested that endometrial stem cells originate from bone marrow-derived mesenchymal stem cells (MSC), with subsequent development into endometrial stromal fibroblasts (hESF). We hypothesized that if bone marrow-derived MSC contribute to endometrial regeneration and are progenitors of hESF, their treatment with agents known to regulate hESF differentiation could promote their differentiation down the stromal fibroblast lineage. To this end, we treated bone marrow-derived MSC with estradiol and progesterone, bone morphogenetic protein 2 (BMP2), and activators of the protein kinase A (PKA) pathway and investigated specific markers of hESF differentiation (decidualization). Furthermore, we investigated the transcriptome of these cells in response to cAMP and compared this to the transcriptome of hESF decidualized in response to activation of the PKA pathway. The data support the idea that MSC can be differentiated down the hESF pathway, as evidenced by changes in cell shape and common expression of decidual markers and other genes important in hESF differentiation and function, and that bone marrow-derived MSC may be a source of endometrial stem/progenitor cells. In addition, we identified MSC-specific markers that distinguish them from other fibroblasts and, in particular, from hESF, which is of biologic relevance and practical value to the field of endometrial stem cell research

The Protein Kinase A Pathway-Regulated Transcriptome of Endometrial Stromal Fibroblasts Reveals Compromised Differentiation and Persistent Proliferative Potential in Endometriosis

Intrinsic abnormalities in transplanted eutopic endometrium are believed to contribute to the pathogenesis of pelvic endometriosis. Herein we investigated transcriptomic differences in human endometrial stromal fibroblasts (hESFs) from women with (hESFendo) vs. without (hESFnonendo) endometriosis, in response to activation of the protein kinase A (PKA) pathway with 8-bromoadenosine-cAMP (8-Br-cAMP). hESFnonendo (n = 4) and hESFendo (n = 4) were isolated from eutopic endometrium and treated ± 0.5 mm 8-Br-cAMP for 96 h. Purified total RNA was subjected to microarray analysis using the whole-genome Gene 1.0 ST Affymetrix platform. A total of 691 genes were regulated in cAMP-treated hESFnonendo vs. 158 genes in hESFendo, suggesting a blunted response to cAMP/PKA pathway activation in women with disease. Real-time PCR and ELISA validated the decreased expression of decidualization markers in hESFendo compared with hESFnonendo. In the absence of disease, 8-Br-cAMP down-regulated progression through the cell cycle via a decrease in cyclin D1, cyclin-dependent kinase 6, and cell division cycle 2 and an increase in cyclin-dependent kinase inhibitor 1A. However, cell cycle components in hESFendo were not responsive to 8-Br-cAMP, resulting in persistence of a proliferative phenotype. hESFendo treated with 8-Br-cAMP exhibited altered expression of immune response, extracellular matrix, cytoskeleton, and apoptosis genes. Changes in phosphodiesterase expression and activity were not different among experimental groups. These data support that eutopic hESFendo with increased proliferative potential can seed the pelvic cavity via retrograde menstruation and promote establishment, survival, and proliferation of endometriosis lesions, independent of hydrolysis of cAMP and likely due to an inherent abnormality in the PKA pathway