Method Article
Biz fare klonlama trichostatin A, C vitamini ve deiyonize sığır serum albümin kullanarak büyük ölçüde geliştirilmiş bir yöntem açıklanmaktadır. Verimli klonlanmış embriyo gelişimini destekleyen bir basitleştirilmiş, tekrarlanabilir protokol gösteriyoruz. Bu nedenle, bu yöntemi fare klonlama için standart bir prosedür haline gelebilir.
Somatik hücre nükleer transfer (SCNT) doğrudan bir donör hücreden klonlanmış hayvan üretmek için eşsiz bir fırsat sağlar ve usta tekniklerin kullanımı gerektirir. Ayrıca, klonlama verimliliği Klonlanmış hayvanlar, özellikle fareler başarılı üretim beri düşük kalmıştır. Klonlama etkinliğini artırmak için birçok girişimler olmuştur ve trichostatin A (TSA), Histon deacetylase inhibitörü yaygın klonlama verimliliği artırmak için kullanılmıştır. Burada, büyük ölçüde geliştirilmiş bir klonlama yöntemi farelerde raporu. Bu somatik hücre nükleer transfer yöntemi karıştırmak kullanım-in Japonya zarf (HVJ-E), kolayca idare sağlayan Hemagglutinating virüs. Ayrıca, iki küçük molekül, TSA ve deiyonize sığır serum albumin (dBSA), (VC), C vitamini kullanarak tedavi embriyonik geliştirme için son derece etkilidir. Bu yaklaşım ne ek enjeksiyon ne de genetik manipülasyon gerektirir ve böylece pratik kullanımı basit ve uygun bir yöntem sunar. Bu yöntem kültürlü hücre genetiği değiştirilmiş hayvanları üretmek araştırmacılar için teknik açıdan bir yaklaşım haline gelebilir. Ayrıca, nesli tükenmekte olan hayvanları klonlama yoluyla kurtarılması için kullanışlı bir yol olabilir.
SCNT teknoloji üretim klonlanmış hayvanların enucleated bir yumurta transfer edilecek tek bir somatik hücre ya da bir çekirdek kullanarak sağlar. Nükleer transfer embriyonik kök hücreleri (NT-ESCs) hatları klonlanmış embriyo türetme SCNT tekniği amaçlarından biridir. 1998 yılında, Wakayama ve ark., bildirilen Cumulina için ilk zaman1adında bir başarıyla klonlanmış fare üreten. O zamandan beri fareler klonlama yaygın olarak incelenmiştir ve somatik çekirdekleri nükleer yeniden programlama içine birçok önemli bilgiler elde edilmiştir. Öte yandan, bu teknik oldukça zor olan çok sayıda Embriyolardan adımlar eşliğinde usta, 3 ay2' in yoğun eğitim gerektiren.
Üretim klonlanmış farelerin SCNT kullanarak özgün Honolulu yöntem1, electrofusion yöntem3, Japonya (HVJ)4Hemagglutinating virüs tarafından hücre füzyon yöntemine gelişmiştir. Ancak, bir hücre çekirdeği cytomembrane aracılığıyla doğrudan enjeksiyon yapmayacaktır oosit hayatta kalma etkiler eğilimindedir. Electrofusion verimliliği, düşük olduğu için farklı sertlik, en uygun bir durumu belirlemek üzere her hücre zarı vardır. Araştırmacılar ve laboratuvar hayvanlarının güvenliği için özel ekipman gerektirdiğinden HVJ kullanımı zahmetli. Son zamanlarda, donör yumurta ve hücre sitoplazma sigorta için HVJ-E kullanılan5oldu. HVJ-E sadece membranlar virüslerin proliferatif veya bulaşıcı yetenek olmadan sigorta için yeteneğine sahiptir. Genomik RNA'ların HVJ HVJ-E. içinde tamamen Inaktif HVJ-E kullanımı böylece hücre füzyon SCNT sırasında kolay kullanım destekler.
Çeşitli raporlar SCNT embriyo TSA, Histon deacetylase inhibitörü ile tedavisinde önemli %6,5 %16,7' den daha az üzerinden canlı yavru üretim verimliliğini geliştirir göstermiştir. TSA tedavi Histon işaretleri SCNT embriyo8değiştirme yoluyla yeniden programlama hızlandırır. Son zamanlarda, belirli mRNA'ların, Histon lizin demethylase alt Histon H3 lysin 9 (H3K9) kaldırmak 4 (KDM4), enjeksiyon trimethylation REPROGRAMING dayanıklı bölgeleri, özellikle de SCNT embriyo gelişimi artırmak için gösterilen klonlanmış fare embriyo9. Bu arada, aynı zamanda bir Histon değiştiricisi olarak hizmet vermektedir, VC H3K910trimethylation azalmıştır. Ayrıca, VC embriyonik gelişim domuz SCNT10artırır. Bu dBSA enjeksiyon SCNT embriyo içine embriyonik geliştirme11gelişmesine yol açar bildirilmiştir.
Daha önce küçük moleküller, yani TSA ve VC, dBSA, birlikte kombinasyonu önemli ölçüde SCNT embriyo12gelişimi gelişmiş bulduk. Burada, son derece verimli ve basit klonlama yordamlar12temsil eden daha önce raporlanmış SCNT yöntemi fareler için ayrıntılı. Biz de HVJ-E. işleme tarif Bunlar pek çok araştırmacı gelişimsel ve üreme biyolojisi alanında genetik kaynakları korumak ya da genetik olarak değiştirilmiş hayvanlar bu SCNT yöntemle üretmek için yardımcı olabilir.
Tüm hayvan yordamları Kindai Üniversitesi yönergeleri için bakım ve kullanım laboratuvar hayvanları için standartlarla uyumlu.
1. Kültür medya hazırlanması
2. hazırlık, deiyonize sığır Serum Albumin (dBSA)
3. yumurta toplama
Not: Tüm fareler ışık kontrol edilir ve klimalı odalarda muhafaza.
4. nükleer Transfer için donör hücreleri hazırlanması
5. enükleasyon yumurta
6. füzyon Enucleated bir yumurta ve bir donör hücre
7. etkinleştirme yeniden yumurta ve tedavi ile Trichostatin A ve C vitamini
Klonlanmış fare embriyo üretmek için kümülüs hücreleri ve fetal fibroblast hücreleri kullanılmıştır. Yeniden oluşturulan yumurtalar ve yumurta harekete geçirmek sonra 2 hücreli aşamaya geliştirme sayısını Tablo 1' de gösterilir. Pronuclear oluşumu (89-%100) ve geliştirme 2-hücre sahneye (77-%89) çok yüksek bir oranı tüm koşullar altında gözlendi. Kümülüs hücrelerinden elde edilen ve 2 hücreli aşamaya geliştirilen, klonlanmış embriyolar, bazıları için sözde hamile kadın oviducts transfer edildi. 72 transfer edilen embriyo dışarı altı klonlanmış yavru üç hamile kadın TSA ve VC (şekil 4) seri tedavisi tarafından üretildi. Klonlanmış embriyo yaklaşık % 15'i bu SCNT yordamlar12takip ederek bir süre için geliştirmek için rapor edilmiştir. Buna ek olarak, diğer kurumlarda klonlanmış 2 hücreli embriyo transferi klonlanmış embriyolar tek TSA tedavisine daha iyi gelişme gösterir % 9-15 canlı yavru elde etti. Ayrıca, TSA ve VC ile tedavi vitro embriyonik gelişim blastosist aşamasına verimliliğini önemli ölçüde geliştirilmiş (Tablo 2, P < 0,05, Öğrenci t-Testi). Bu vitro gelişimsel veri TSA ve VC olumlu etkisi ne fare suşları tarafından ne de hücre tipleri tarafından sınırlı olduğunu göstermektedir. Bu sonuçlar bu SCNT yöntem klonlanmış embriyoların gelişim yeteneği kolaylaştırır öneririz.
Resim 1: DBSA hazırlanması.
DBSA çözüm hazırlanması için adım adım yordamlar tasvir edilmektedir. İyon değiştirme ölçüde boncuk renk değişikliği tarafından değerlendirilecektir olabilir. Üst sol şekil gösterir BSA o 1,2 g, 10 mL steril su oda sıcaklığında erimiş. BSA çözünmüş sonra iyon değiştirme reçine boncuk (sağ üst) eklenir. BSA çözüm iyon değiştirme reçine boncuk ile karışımı mavi-yeşil renk değiştirdiğinizde altın (sağ alt), boncuk taze olanlar ile değiştirin. Sol alt şekil renk boncuk mavi-yeşil kalır ve iyon değiştirme tamamlandıktan gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Resim 2: Enükleasyon yordamlar.
(A) enükleasyon odası görülmektedir. Yumurtalar enükleasyon HCZB orta CB ile gerçekleştirilir. Piezo sürüş sistemi için bir yer % 9 PVP orta cam pipet enükleasyon için hazırlamak için kullanılır. Noktaları madeni yağ tarafından karşılanmaktadır. (B) A diyagramı ve bir test İğler ve kromozomlar enükleasyon önce konumunu gösterir. Siyah ok uçları: iğ ve kromozomlar. Kırmızı ok uçları: ilk kutup vücut. (C) A Diyagram ve başarılı enükleasyon göstermek için bir test. Siyah ok uçları: iğ ve kromozomlar. Kırmızı ok ucu: ilk kutup vücut. Mavi ok ucu: zona pelusida delik. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3: füzyon yordamlar hücre ve koşul SCNT embriyo kültür.
(A) hücre füzyon odası görülmektedir. Hücre Füzyon % 6 dBSA içeren HCZB ortamda gerçekleştirilir. % 9 PVP orta bir nokta için hücre füzyon cam pipet hazırlamak için kullanılır. Noktaları madeni yağ tarafından karşılanmaktadır. (B) A diyagramı ve erken kromozom yoğunlaşma test bir saat geçtikten sonra hücre füzyon (siyah ok ucu) kurdu. (C) A diyagramı ve bir test pronuclear yapısının altı saat sonra harekete geçirmek (siyah ok uçları) kurdu. (D) şeması SCNT embriyolar için TSA, VC ve dBSA tedavi. Yeşil ok, TSA, kuluçka VC (sarı ok) ile % 0.3 dBSA (mavi ok) içeren mKSOM orta altında takip ile tedavi temsil eder. Ok uçları orta değiştirmek için zamanlama belirtin. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4: Klonlanmış yavru hemen sonra sezaryen gebeliğin 19,5 gün sonra kümülüs hücrelerden türetilmiş.
Üst satır placentae vardır. Burada gösterilen klonlanmış yavru bir nükleer transfer deneme üç üvey anne üretildi. Plasenta boyutu 1,5-2 katı bu vitro fertilizasyon tarafından üretilen boyutunu daha büyüktü. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Grup | Donör hücre tipi | Fare zorlanma | No kullanılan yumurta | No yumurta erimiş | No erken kromozom yoğunlaşma gösterilen yumurta | No pronuclei oluşumu (%) gösterilen yumurta | No geliştirilen pronuclei oluşan yumurta 2 hücreli embriyo (%) | |
TSA, VC | Kümülüs | C57BL/6 × DBA/2 | 84 | 82 | 82 | 81 (99) | 72 (89) | |
tedavi edilmemiş | Kümülüs | C57BL/6 × DBA/2 | 84 | 82 | 82 | 82 (100) | 68 (83) | |
TSA, VC | Fetal fibroblast | MCH(ICR)×MCH(ICR) | 202 | 171 | 169 | 151 (89) | 124 (82) | |
tedavi edilmemiş | Fetal fibroblast | MCH(ICR)×MCH(ICR) | 201 | 171 | 147 | 142 (97) | 109 (77) |
Tablo 1: tedavisinde üzerine TSA ve VC vitro 2-hücre sahneye klonlanmış fare embriyo gelişimi.
Grup | Donör hücre tipi | Fare zorlanma | No kullanılan 2 hücreli embriyo | No 2-hücre embriyoların geliştirilen her aşamaları (%) | |||
4 hücreli | morula | blastosist | |||||
TSA, VC | Kümülüs | C57BL/6 × DBA/2 | 152 | 152 (100) | 149 (98) | 135 (89) bir | |
tedavi edilmemiş | Kümülüs | C57BL/6 × DBA/2 | 83 | 47 (57) | 41 (49) | 32 (39) b | |
TSA, VC | Fetal fibroblast | MCH(ICR)×MCH(ICR) | 124 | 110 (89) | 101 (81) | 88 (71) c | |
tedavi edilmemiş | Fetal fibroblast | MCH(ICR)×MCH(ICR) | 109 | 54 (50) | 45 (41) | 29 (27) d | |
a-b, c-d Aynı donör hücreleri içinde farklı fontlarda üst simgeler temsil önemli farklılıklar (P < 0,05) |
Tablo 2: tedavisinde üzerine TSA ve VC vitro geliştirme klonlanmış fare embriyoların blastosist aşamasına.
Sonuç olarak, bu sonuçları sunulan SCNT yöntemi teknik sorunlar, azaltmak ve genetik değişiklikler ve mRNA takviyesi (Tablo 1, Tablo 2) gerek kalmadan SCNT verimliliğini artırmak ve sağlamak öneririz istikrarlı üretim klonlanmış embriyo. Bu yöntem daha iyi sağkalım oranı ve Basitleştirilmiş protokol nedeniyle geleneksel yöntemlere göre daha fazla SCNT embriyo yeniden bize sağlar. Bu protokol için bir kritik adım hücre birleşimidir. Başarıyla klonlanmış farelerin üretmek için HVJ-E iletişim kuralında tanımlanan uygun miktarda hücre füzyon işlemi sırasında korunur ve yumurta kuluçka makinesi 10 dk içinde belgili tanımlık merdiven 6.2.3 - 6.2.5 sırasında iade edilebilir gerekir emin olmak için hayati önem taşımaktadır. 20-30 donör hücreleri HVJ-E ile birlikte işleme pipet döneminde Aspire bu yana, bir işlem tarafından alınan yumurta sayısı varolan bir yöntemi daha büyük. Sonunda, yaklaşık 20 ila 30 10 dakika içinde yeniden yapılacak yumurta üretebilir. Düz ne zaman yumurta (100 veya daha fazla), büyük bir toplu işlemle hücre füzyon yordam çalışma bir saat sürer veya daha az adımları 6.2.3 - 6.2.5 tekrar tarafından. Yöntem ve teknikleri burada sunulan Basitleştirilmiş teknik şartlar ile etkili iletişim kuralları olarak hizmet verebilir.
Şu anda, SCNT embriyo gelişimi temel moleküler mekanizmaları hala pek açık değildir. Bu geliştirilmiş SCNT yöntem da bu yöntem yalnızca bir denemede fazla klonlanmış embriyo üretebilir beri böyle programlama mekanizmaları, eğitim için katkıda bulunur. Bu yöntemde somatik hücre hücre füzyon için sağlam hücre zarlarında ile kullanılır. Böylece,16kuyruk ucu hücreleri, sertoli hücreleri17ve18(ES) embriyonik kök hücreleri gibi diğer hücrelere bu yaklaşım uygulamak mümkün olabilir. Geleneksel SCNT yöntemleri gibi kuyruk ucu hücreleri, nispeten büyük hücreleri enjekte için kullanılan doğrudan oosit sitoplazma bile canlı embriyo elde etmek teknik açıdan daha zorlu hale gelir. Buna ek olarak, sertoli hücreleri gibi nispeten zor hücreleri enjekte için pipetting tarafından kırmaya zordur. Bu çeşitli hücre tiplerinin düşünüldüğünde, HVJ-E kullanan hücre füzyon yöntemi basit ve etkili. Belgili tanımlık değer ve güven HVJ-e inandırıcı gösterdiği19,20olmasına rağmen Klonlanmış hayvanlar tarım veya Biyomedikal amaçlar için üretmek için HVJ-E kullanarak fizibilite yeniden düşünmeye önemli olabilir.
Ayrıca, son zamanlarda bir grup başarıyla üretilen klonlanmış farelerin idrar hücreleri21türetilmiş. Soyu tükenen memeli kurtarmak için bundan sonra idrar hücre gibi non-invaziv bir şekilde toplanan hücre kullanarak SCNT ideal olacak. Daha yakın zamanlarda, başka bir grup doğrudan klonlanmış farelerin antijen spesifik CD4 kullanarak üretti+ T hücreleri22. Bu yöntem aynı zamanda verimli klonlamak fareler böyle hücrelerden uygulanabilir ise incelemek için ilginç olabilir. Ayrıca, Latrunculin A enükleasyon ve SCNT yumurta23parthenogenetic aktivasyonu sırasında aktin polimerizasyon inhibe için daha iyi bir alternatif olarak bildirilmiştir. Gelecekte Latrunculin A tedavi, cytochalasin B, yerine daha da klonlanmış yavru üretimi artırır olup olmadığını ortaya çıkarabilir. Ayrıca, TSA tedavi başarıyla fare, domuz24ve tavşan25 tedavi süresi, süre ve konsantrasyon değiştirerek kullanılmıştır. Ayrıca, VC sadece domuz SCNT10embriyonik gelişim artırır, ama Ayrıca IPS hücre üretimde insan ve fare26artırır. Böylece, TSA ve VC tedavi memeli diğer türler için de uygulanabilir ve TSA ve VC tesir süresi her tür için en iyi duruma getirmek ihtiyacımız olabilir spekülasyon akla yatkın.
Sonuç olarak, bu yöntem basit işlemleri ile verimliliği pratik düzeyde klonlanmış farelerin üretmek olanaklı olur. Bu nedenle, bu çalışmanın sonuçlarını bize nadir hayvan genetik kaynaklarının korunması ve nükleer yeniden programlama ve erken embriyonik gelişme moleküler mekanizmaları anlama SCNT teknoloji kullanmak neden olabilir.
Yazarlar ifşa gerek yok.
Bu eser JSP'ler KAKENHI grant numaraları JP15H06753, JP16H01321, JP16H01222, JP17H05045 km Sumitomo Vakfı Hibe temel bilim ve araştırma projelerine (150810 km) tarafından desteklenmiştir. Kindai Üniversitesi Araştırma Bursu (15-I-2 km ve yüksek lisans için). Yöntem kabul kanser araştırmaları İngiltere (C6946/A24843) ve Wellcome Trust (203144/Z/16/Z) tarafından sağlanan çekirdek desteği. Bayan N. Backes-Kamimura ve Bay J. Horvat ispat okuma için teşekkür ederiz.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
NaCl | Sigma-Aldrich, Co., Lcc. | 28-2270-5 | For medium |
KCl | Wako Pure Chemical Industries, Ltd. | 169-03542 | For medium |
KH2PO4 | Wako Pure Chemical Industries, Ltd. | 165-04242 | For medium |
MgSO4 · 7H2O | Wako Pure Chemical Industries, Ltd. | 137-00402 | For medium |
CaCl2 · 2H2O | Wako Pure Chemical Industries, Ltd. | 039-00431 | For medium |
D(+)-Glucose | Wako Pure Chemical Industries, Ltd. | 041-00595 | For medium |
Sodium Pyruvate | Wako Pure Chemical Industries, Ltd. | 199-03062 | For medium |
L-Glutamine | Sigma-Aldrich, Co., Lcc. | G3126 | For medium |
Polyvinylpyrrolidone | Wako Pure Chemical Industries, Ltd. | 168-17042 | For medium |
NaHCO3 | Nacalai tesque, Inc. | 31213-15 | For medium |
Sodium DL-Lactate | Nacalai tesque, Inc. | 31605-72 | For medium |
Penicillin | Meiji Seika Pharma Co., Ltd. | 4987222637671 (GTIN-13) | For medium |
Streptomycin | Meiji Seika Pharma Co., Ltd. | 4987222665643 (GTIN-13) | For medium |
Sterile water, endotoxin free | Wako Pure Chemical Industries, Ltd. | 196-15645 | For medium |
EDTA · 2Na | Dojindo Lab. | 345-01865 | For medium |
Phenol red | Sigma-Aldrich, Co., Lcc. | P0290 | For medium |
HEPES sodium salt | Sigma-Aldrich, Co., Lcc. | H3784 | For medium |
Polyvinyl alcohol | Sigma-Aldrich, Co., Lcc. | P8136 | For medium |
Bovine serum albumin | Sigma-Aldrich, Co., Lcc. | A3311 | For medium |
BT AG 501-X8 (D) Resin | Bio-Rad Lab., Inc. | 143-7425 | For preparation of dBSA |
Hyaluronidase | Sigma-Aldrich, Co., Lcc. | H3506 | For collection of oocytes and cumulus cells |
Cytochalasin B | Wako Pure Chemical Industries, Ltd. | 034-17554 | For enucleation and oocytes activation |
Piezo micro manipulator | Prime tech, Co., Ltd. | PMM-150FU | For micromanipulation |
HVJ Envelope Cell Fusion Kit GenomONE-CF | Ishihara sangyo kaisha, Ltd. | CF001 | Containing 0.5 mL of HVJ-E suspension solution and 10 mL of cell fusion buffer for cell fusion |
SrCl2 · 6H2O | Wako Pure Chemical Industries, Ltd. | 193-09442 | For oocytes activation |
EGTA | Sigma-Aldrich, Co., Lcc. | E8145 | For oocytes activation |
Dimethyl sulfoxide | Wako Pure Chemical Industries, Ltd. | 045-24511 | For solvent |
Trichostatin A | Sigma-Aldrich, Co., Lcc. | T1952 | For incubating with SCNT embryos |
L-Ascorbic acid | Sigma-Aldrich, Co., Lcc. | A5960 | For incubating with SCNT embryos |
Mineral oil | Sigma-Aldrich, Co., Lcc. | M8410 | For covering medium |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır