Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
В этой статье мы представляем метод выполнения круговой инъекции сперматид (ROSI) мышам, метод с многообещающим клиническим применением и полезностью для исследования механизмов, лежащих в основе эмбрионального развития.
Круглые сперматиды, характеризующиеся своим гаплоидным генетическим составом, представляют собой клетки-предшественники зрелых сперматозоидов. Благодаря инновационной методике круглой инъекции сперматид (ROSI) ооциты могут быть успешно оплодотворены и развиться в жизнеспособные плоды. В 1995 году с помощью технологии ROSI был рожден первый эмбрион мыши. С тех пор ROSI стал ключевым инструментом для разгадки сложных механизмов, управляющих эмбриональным развитием, и обладает значительным потенциалом в различных приложениях, включая ускорение генерации мышей и производство генетически модифицированных мышей. В 1996 году была достигнута важная веха, когда с помощью технологии ROSI родился первый человеческий плод. Тем не менее, клиническое применение этого метода показало колеблющуюся картину успеха и неудачи. На сегодняшний день технология ROSI не нашла широкого применения в клинической практике, в первую очередь из-за низкой эффективности родов и недостаточной валидации безопасности плода. В этой статье представлен всесторонний отчет о точных методах проведения ROSI у мышей, направленный на то, чтобы пролить новый свет на фундаментальные исследования и их потенциальное клиническое применение.
Заключительная стадия сперматогенеза включает в себя превращение круглой сперматиды в полностью развитый сперматозоид, характеризующийся отчетливымиструктурами головы, шеи и удлиненного хвоста. Эта трансформация включает в себя значительные изменения в морфологии клетки, такие как конденсация хроматина в ядре, замещение гистонов протамином, образование акросом, развитие митохондриальной оболочки, миграция и потеря центриолей, формирование структуры хвоста и удаление клеточныхостатков.
В 1992 году спомощью технологии интрацитоплазматической инъекции сперматозоида (ИКСИ) был успешно рожден первый человеческий плод. С тех пор исследователи изучают потенциал использования круглых сперматид, которые имеют тот же гаплоидный генетический состав, что и зрелые сперматозоиды, для оплодотворения ооцитов и поддержания жизнеспособной беременности. Впоследствии, в 1996 году,был доставлен первый человеческий плод, зачатый с помощью технологии круглой инъекции сперматид (ROSI). Стоит отметить, что исследования с использованием ИКСИ и РОСИ у мышей отставали от исследований на людях из-за подверженности мембраны ооцитов мыши к повреждениям в процессе инъекции. Этот вопрос был успешно решен с внедрением устройства для разрыва пьезомембран. В результате в 1995 году на свет появилась первая мышь, зачатая с помощью технологии ROSI. Кроме того, также ведутся исследования ROSI у различных других животных 7,8.
В настоящее время исследования ROSI в основном сосредоточены на следующих аспектах: клиническое применение, выяснение механизмов и стратегии повышения эффективности разработки, а также более широкое применение технологии ROROS. В контексте клинического применения, несмотря на рождение первого человеческого плода с помощью ROSI в 1996 году, прогресс был отмечен рядом успехов и неудач 9,10,11,12. На сегодняшний день технология ROSI не получила широкого клинического внедрения, в основном из-за ее низкой эффективности и необходимости дальнейшей валидации безопасности плодов, зачатых с помощью технологии ROSI. Неполные статистические данные свидетельствуют о том, что во всем мире было рождено менее 200 человеческих плодов, зачатых с помощью ROSI. Поворотный момент в понимании потенциала технологии ROSI произошел в 2015 году, когда Танака и его коллеги сообщили об успешном рождении 14 плодов с помощью технологии ROSI, вселив новую уверенность в ее клиническом применениии осуществимости. Технология ROSI имеет значительные перспективы для решения проблем репродуктивной биологии, особенно у пациентов с необструктивной азооспермией. В дополнение к своему клиническому применению, ROSI служит ценным инструментом для изучения сложных механизмов эмбрионального развития 15,16,17.
Были проведены многочисленные исследования на животных для изучения основных факторов, способствующих низкой эффективности ROSI в достижении полного эмбрионального развития. К таким факторам относятся выбор методов вспомогательной активации ооцитов (АОА) и их сроки, аномалии стабильности генома и, в частности, аномалии эпигенетических модификаций. Важно признать, что круглые сперматиды являются незрелыми половыми клетками, существенно отличающимися от зрелых сперматозоидов в различных физиологических аспектах. Мидзуки Сакамото и его коллеги указали, что H3K27me3, полученный из круглых сперматид, связан с хроматином, который менее доступен и приводит к нарушению экспрессии генов у эмбрионов ROSI18. В аналогичном исследовании Jing Wang и его коллег перепрограммирование дефектов в эмбрионах ROSI на пронуклеарных стадиях было преимущественно связано с неправильной экспрессией когорты генов, ответственных за незначительнуюактивацию зиготического генома. Они также обнаружили, что введение селективного эухроматического ингибитора гистон-лизинметилтрансферазы 2, A366, потенциально может увеличить общую скорость развития примерно в два раза.
Мышь является одним из наиболее ценных модельных животных для изучения эмбрионального развития. В этой статье подробно рассказывается о том, как проводить ROSI на мышах. Этот комплексный протокол включает в себя выбор подходящих мышей, подробные процедуры индукции овуляции, методы АОА, техники инъекций и подготовку суррогатных мышей. Кроме того, мы представляем сравнительный анализ влияния двух схем инъекций на эффективность родов: АОА с последующей РОСИ (A-ROSI; первая схема) и ROSI с последующей AOA (ROSI-A; вторая схема). Мы стремимся поощрять исследователей проводить эксперименты с ROSI на мышах с большей точностью, предлагая более надежную поддержку для их клинического применения и фундаментальных исследований механизмов эмбрионального развития.
Мыши B6D2F1 (C57BL/6 x DBA/2), C57BL/6 и ICR, использованные в этом эксперименте, были приобретены у Beijing Vital River Laboratory Animal Technologies Co. Ltd. (Пекин, Китай). Все методы лечения животных проводились в соответствии с экспериментальными процедурами и стандартами, утвержденными Комитетом по этике экспериментальных животных Первой больницы Цзилиньского университета (номер одобрения: 20200435).
1. Приготовление соответствующих реагентов
2. Подготовка ооцитов
3. Заготовка круглых сперматид и сперматозоидов
4. Круглая инъекция сперматид (ROSI)
5. Интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида (ИКСИ)
6. Вспомогательная активация ооцитов (АОА)
7. Перенос эмбрионов
8. Статистический анализ
Мы начали наше исследование с изучения влияния АОА на способность эмбрионов к развитию. Схематическая иллюстрация плана эксперимента показана на рисунке 1А. Перед инъекцией сперматозоидов ооциты подвергались либо AOA (A-ICSI), либо оставались нелеченными...
Вспомогательная активация ооцитов
Важнейшей предпосылкой для ROSI является АОА, поскольку круглые сперматиды сами по себе не могут инициировать активацию ооцитов. В настоящее время наиболее распространенный метод на мышах включает использование хлорида с?...
Авторы заявляют об отсутствии конфликта финансовых или иных интересов.
Мы выражаем нашу благодарность Вэньцзе Чжао за ее неоценимую помощь в сортировке круглых сперматид с помощью проточной цитометрии и Фан Ван за ее опыт в переносе эмбрионов мышей. Эта работа получила частичную поддержку от Фонда естественных наук провинции Цзилинь (No. YDZJ202301ZYTS461). Мы благодарим компанию Bullet Edits Limited за лингвистическое редактирование и корректуру рукописи.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
CaCl22H2O | Sigma | C7902 | Preparation of CZB |
Glucose | Sigma | G6152 | Preparation of CZB |
HEPES-Na (basic) | Sigma | H3784 | Preparation of CZB |
Hoechst 33342 | Beyotime | C1025 | FACS |
human chorionic gonadotropin (HCG) | Ningbo Second Hormone Company | HCG | Ovulation promoting drugs |
Hyaluronidase | Sigma | H3506 | Removing granulosa cells around the oocyte |
KCl | Sigma | P5405 | Preparation of CZB |
KH2PO4 | Sigma | P5655 | Preparation of CZB |
KSOMaa | Caisson Labs | IVL04-100ML | Potassium simplex optimized medium supplemented with amino acids |
L-glutamine | Sigma | G8540 | Preparation of CZB |
M2 | Sigma | M7167-50ML | Operating fluid |
MgSO47H2O | Sigma | M1880 | Preparation of CZB |
Na2-EDTA2H2O | Sigma | E5134 | Preparation of CZB |
NaCl | Sigma | S5886 | Preparation of CZB |
NaHCO3 | Sigma | S5761 | Preparation of CZB |
Na-lactate 60% syrup d = 1.32 g/L | Sigma | L7900 | Preparation of CZB |
Na-pyruvate | Sigma | P4562 | Preparation of CZB |
Piezo drill tips (ICSI) | Eppendorf | piezoXpert | Piezoelectric membrane rupture |
pregnant mare serum gonadotropin (PMSG) | Ningbo Second Hormone Company | PMSG | Ovulation promoting drugs |
PVA | Sigma | P8136 | Preparation of CZB |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены