Human oocytes harboring damaged DNA can complete meiosis I

• Published in: Fertility and sterility Vol. 113; no. 5; pp. 1080 - 1089.e2
• Main Authors: Rémillard-Labrosse, Gaudeline, Dean, Nicola L., Allais, Adélaïde, Mihajlović, Aleksandar I., Jin, Shao Guang, Son, Weon-Young, Chung, Jin-Tae, Pansera, Melissa, Henderson, Sara, Mahfoudh, Alina, Steiner, Naama, Agapitou, Kristy, Marangos, Petros, Buckett, William, Ligeti-Ruiter, Jacob, FitzHarris, Greg
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: United States Elsevier Inc 01.05.2020
• Subjects: Adult; Animals; Carbazoles - toxicity; Cells, Cultured; DNA Damage; Etoposide - toxicity; Female; genome integrity; Histones - metabolism; Humans; Meiosis; Mice; Oocyte; Oocytes - drug effects; Oocytes - metabolism; Oocytes - pathology; Polar Bodies - pathology; Pyrimidines - toxicity; Species Specificity; Spindle Apparatus - pathology; Thiones - toxicity; Time Factors; meiosis; genome integrity; DNA damage; Oocyte
• ISSN: 0015-0282; 1556-5653
• DOI: 10.1016/j.fertnstert.2019.12.029

To determine whether human oocytes possess a checkpoint to prevent completion of meiosis I when DNA is damaged. DNA damage is considered a major threat to the establishment of healthy eggs and embryos. Recent studies found that mouse oocytes with damaged DNA can resume meiosis and undergo germinal vesicle breakdown (GVBD), but then arrest in metaphase of meiosis I in a process involving spindle assembly checkpoint (SAC) signaling. Such a mechanism could help prevent the generation of metaphase II (MII) eggs with damaged DNA. Here, we compared the impact of DNA-damaging agents with nondamaged control samples in mouse and human oocytes. University-affiliated clinic and research center. Patients undergoing ICSI cycles donated GV-stage oocytes after informed consent; 149 human oocytes were collected over 2 years (from 50 patients aged 27–44 years). Mice and human oocytes were treated with DNA-damaging drugs. Oocytes were monitored to evaluate GVBD and polar body extrusion (PBE), in addition to DNA damage assessment with the use of γH2AX antibodies and confocal microscopy. Whereas DNA damage in mouse oocytes delays or prevents oocyte maturation, most human oocytes harboring experimentally induced DNA damage progress through meiosis I and subsequently form an MII egg, revealing the absence of a DNA damage–induced SAC response. Analysis of the resulting MII eggs revealed damaged DNA and chaotic spindle apparatus, despite the oocyte appearing morphologically normal. Our data indicate that experimentally induced DNA damage does not prevent PBE in human oocytes and can persist in morphologically normal looking MII eggs. Los ovocitos humanos que albergan ADN dañado pueden completar la meiosis I Determinar si los ovocitos humanos poseen un punto de control para evitar la finalización de la meiosis I cuando el ADN está dañado. El daño al ADN se considera una importante amenaza para la creación de óvulos y embriones sanos. Estudios recientes encontraron que los ovocitos de ratón con ADN dañado pueden reanudar la meiosis pasando a vesícula germinal avanzada (GVBD), pero luego detenerse en la metafase de la meiosis I en un proceso que involucra la señalización del punto de control del ensamblaje del huso (SAC). Tal mecanismo podría ayudar a prevenir la generación de ovocitos metafase II (MII) con ADN dañado. Aquí, comparamos el impacto de los agentes que dañan el ADN con muestras de control no dañadas en ovocitos de ratón y humanos. Clínica afiliada a la universidad y centro de investigación. Los pacientes sometidos a ciclos ICSI donaron ovocitos en estadio de vesícula germinal (GV) después de la firma del consentimiento informado; se obtuvieron 149 ovocitos humanos durante 2 años (de 50 pacientes de 27 a 44 años). Los ovocitos de ratón y humanos fueron tratados con medicamentos que causan daño al ADN. Se monitorizaron los ovocitos para evaluar la GVBD y la extrusión del cuerpo polar (PBE), además de la evaluación del daño del ADN con el uso de anticuerpos gH2AX y microscopía confocal. Mientras que el daño del ADN en los ovocitos de ratón retrasa o impide la maduración ovocitaria, la mayoría de los ovocitos humanos con daño en el ADN inducido experimentalmente progresan hacia la meiosis I y posteriormente forman un ovocito en fase MII, revelando la ausencia de una respuesta SAC inducida por daño de ADN. El análisis de los óvulos MII resultantes reveló ADN dañado y el huso caótico, a pesar de que el ovocito parece morfológicamente normal. Nuestros datos indican que el daño del ADN inducido experimentalmente no previene la extrusión del corpúsculo polar (PBE) en los ovocitos humanos y puede persistir en los ovocitos MII de aspecto morfológicamente normal.