Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Burada, farelerde yuvarlak spermatid enjeksiyonu (ROSI) gerçekleştirmek için bir yöntem sunuyoruz, umut verici klinik uygulamaları olan ve embriyonik gelişimin altında yatan mekanizmaları araştırmak için faydalı bir teknik.
Haploid genetik içerikleri ile karakterize edilen yuvarlak spermatidler, olgun spermatozoanın öncü hücrelerini temsil eder. Yenilikçi yuvarlak spermatid enjeksiyonu (ROSI) tekniği sayesinde, oositler başarılı bir şekilde döllenebilir ve canlı fetüslere dönüştürülebilir. 1995 yılında ulaşılan çığır açan bir dönüm noktasında, ROSI teknolojisi ile ilk fare fetüsü doğdu. ROSI o zamandan beri embriyonik gelişimi yöneten karmaşık mekanizmaları çözmek için çok önemli bir araç olarak ortaya çıkmıştır ve fare neslinin hızlandırılması ve genetiği değiştirilmiş farelerin üretimi de dahil olmak üzere çeşitli uygulamalarda önemli bir potansiyele sahiptir. 1996 yılında, ROSI teknolojisi ile ilk insan fetüsü doğduğunda bir dönüm noktasına ulaşıldı. Bununla birlikte, bu yöntemin klinik uygulamaları dalgalı bir başarı ve başarısızlık modeli göstermiştir. Bugüne kadar, ROSI teknolojisi, öncelikle düşük doğum verimliliği ve fetal güvenliğin yetersiz doğrulanması nedeniyle klinik uygulamada yaygın bir uygulama bulamamıştır. Bu makale, temel araştırmalara ve potansiyel klinik uygulamalarına yeni bir ışık tutmayı amaçlayan, farelerde ROSI gerçekleştirmenin kesin yöntemlerinin kapsamlı bir açıklamasını sunmaktadır.
Spermatogenezin son aşaması, yuvarlak bir spermatidin, farklı baş, boyun ve uzun kuyruk yapıları ile karakterize edilen tam gelişmiş bir spermatozoona dönüşümünü içerir1. Bu dönüşüm, çekirdekte kromatinin yoğunlaşması, histonların protamin ile yer değiştirmesi, akrozom oluşumu, mitokondriyal kılıf gelişimi, sentriol göçü ve kaybı, kuyruk yapısı oluşumu ve hücresel kalıntıların uzaklaştırılması gibi hücre morfolojisindeki önemli değişiklikleri kapsar2.
1992 yılında, ilk insan fetüsü intrasitoplazmik sperm enjeksiyonu (ICSI) teknolojisi ile başarıyla doğdu3. O zamandan beri araştırmacılar, oositleri döllemek ve canlı gebelikleri sürdürmek için olgun spermatozoa ile aynı haploid genetik bileşimi paylaşan yuvarlak spermatidleri kullanma potansiyelini araştırıyorlar 2,4. Daha sonra, 1996 yılında, yuvarlak spermatid enjeksiyonu (ROSI) teknolojisi ile gebe kalan ilk insan fetüsü teslim edildi 5,6. Farelerde ICSI ve ROSI içeren çalışmaların, fare oosit zarının enjeksiyon işlemi sırasında hasara yatkınlığı nedeniyle insanlardakilerin gerisinde kaldığını belirtmekte fayda var. Bu sorun, Piezo membran kırma cihazının piyasaya sürülmesiyle başarıyla çözüldü. Sonuç olarak, 1995 yılında ROSI teknolojisi ile tasarlanan ilk fare doğdu. Ek olarak, diğer çeşitli hayvanlarda ROSI ile ilgili araştırmalar da devam etmektedir 7,8.
Şu anda, ROSI ile ilgili araştırmalar temel olarak aşağıdaki hususlar etrafında yoğunlaşmaktadır: klinik uygulama, mekanizma açıklaması ve ROSI teknolojisinin daha geniş uygulamaları ile birlikte gelişimsel verimliliği artırmaya yönelik stratejiler. Klinik uygulamalar bağlamında, 1996 yılında ROSI aracılığıyla ilk ROSI insan fetüsünün doğumuna rağmen, ilerleme bir dizi başarı ve başarısızlıkla işaretlenmiştir 9,10,11,12. Bugüne kadar, ROSI teknolojisi, büyük ölçüde düşük verimliliği ve ROSI teknolojisi ile tasarlanan fetüslerin güvenliği ile ilgili daha fazla doğrulama ihtiyacı nedeniyle yaygın bir klinik uygulama elde edememiştir. Eksik istatistikler, küresel olarak, 200'den az insan ROSI ile gebe kalmış fetüsün teslim edildiğini göstermektedir. ROSI teknolojisinin potansiyelini anlamada bir dönüm noktası, 2015 yılında Tanaka ve meslektaşlarının ROSI teknolojisi aracılığıyla 14 fetüsün başarılı bir şekilde doğduğunu bildirdiklerinde meydana geldi ve klinik uygulamasına ve uygulanabilirliğine yeniden güven aşıladı13,14. ROSI teknolojisi, özellikle obstrüktif olmayan azospermi hastalarında üreme biyolojisi zorluklarını ele almak için önemli bir umut vaat etmektedir. Klinik uygulamalarına ek olarak, ROSI, embriyonik gelişimin karmaşık mekanizmalarını incelemek için değerli bir araç olarak hizmet eder 15,16,17.
Tam embriyonik gelişimin sağlanmasında ROSI'nin düşük verimliliğine katkıda bulunan altta yatan faktörleri araştırmak için çok sayıda hayvan çalışması yapılmıştır. Bu faktörler, yardımlı oosit aktivasyonu (AOA) yöntemlerinin seçimini ve zamanlamalarını, genomik stabilitedeki anormallikleri ve özellikle epigenetik modifikasyonlardaki anormallikleri kapsar. Yuvarlak spermatidlerin, çeşitli fizyolojik yönlerden olgun spermatozoadan önemli ölçüde farklı olan olgunlaşmamış germ hücreleri olduğunu bilmek önemlidir. Mizuki Sakamoto ve meslektaşları, yuvarlak spermatidlerden türetilen H3K27me3'ün, daha az erişilebilir olan ve ROSI embriyolarında bozulmuş gen ekspresyonuna yol açan kromatin ile ilişkili olduğunu belirtti18. Jing Wang ve meslektaşları tarafından yapılan ilgili bir çalışmada, pronükleer aşamalarda ROSI embriyolarındaki yeniden programlama kusurları, ağırlıklı olarak minör zigotik genom aktivasyonundan sorumlu genlerin bir kohortunun yanlış ekspresyonu ile ilişkilendirilmiştir19. Ayrıca, seçici bir ökromatik histon lizin metiltransferaz 2 inhibitörü olan A366'nın eklenmesinin, genel gelişim oranını potansiyel olarak yaklaşık iki kat artırabileceğini buldular.
Fare, embriyonik gelişimi incelemek için en değerli model hayvanlardan biri olarak duruyor. Bu makale, fareler üzerinde ROSI'nin nasıl gerçekleştirileceğini detaylandırmaktadır. Bu kapsamlı protokol, uygun farelerin seçimini, ayrıntılı yumurtlama indüksiyon prosedürlerini, AOA tekniklerini, enjeksiyon tekniklerini ve vekil farelerin hazırlanmasını kapsar. Ayrıca, iki enjeksiyon rejiminin doğum verimliliği üzerindeki etkilerinin karşılaştırmalı bir analizini sunuyoruz: AOA'yı takiben ROSI (A-ROSI; birinci rejim) ve ROSI'yi takiben AOA (ROSI-A; ikinci rejim). Araştırmacıları, fare ROSI deneylerini daha hassas bir şekilde yürütmeye teşvik etmeyi, klinik uygulamaları ve embriyonik gelişim mekanizmalarının temel araştırmaları için daha sağlam destek sunmayı amaçlıyoruz.
Bu deneyde kullanılan B6D2F1 (C57BL/6 x DBA/2), C57BL/6 ve ICR fareleri Beijing Vital River Laboratory Animal Technologies Co. Ltd.'den (Pekin, Çin) satın alındı. Tüm hayvan tedavileri, Jilin Üniversitesi Birinci Hastanesi Deney Hayvanları Etik Kurulu tarafından onaylanan deneysel prosedürlere ve standartlara bağlı kalmıştır (onay numarası: 20200435).
1. İlgili reaktiflerin hazırlanması
2. Oositlerin hazırlanması
3. Yuvarlak spermatidlerin ve spermatozoaların hazırlanması
4. Yuvarlak spermatid enjeksiyonu (ROSI)
5. İntrasitoplazmik sperm enjeksiyonu (ICSI)
6. Yardımlı oosit aktivasyonu (AOA)
7. Embriyo transferi
8. İstatistiksel analiz
Araştırmamıza, AOA'nın embriyoların gelişim yetenekleri üzerindeki etkisini inceleyerek başladık. Deney tasarımının şematik bir gösterimi Şekil 1A'da gösterilmiştir. Spermatozoon enjeksiyonundan önce, oositlere AOA (A-ICSI) uygulandı veya tedavi edilmedi (ICSI) kaldı. Embriyonik gelişim ile ilgili detaylı veriler Tablo 1'de sunulmuştur. Sonuçlar, A-ICSI ve ICSI grupları arasında bölünme, blastosist veya doğum ora...
Yardımlı oosit aktivasyonu
ROSI için kritik bir ön koşul AOA'dır, çünkü yuvarlak spermatidler tek başına oosit aktivasyonunu başlatamaz. Şu anda, farelerde en yaygın yöntem stronsiyum klorür 23,24 kullanımını içerirken, en gelişmiş insan uygulaması elektriksel aktivasyonukullanır 13,14. Oosit aktivasyonunun zamanlaması da büy?...
Yazarlar herhangi bir mali veya diğer çıkar çatışması beyan etmezler.
Wenjie Zhao'ya akış sitometrisi yoluyla yuvarlak spermatidleri ayırmadaki paha biçilmez yardımı için ve fare embriyo transferi konusundaki uzmanlığı için Fang Wang'a şükranlarımızı sunuyoruz. Bu çalışma, Jilin Eyaleti Doğa Bilimleri Vakfı'ndan kısmi destek aldı (No. YDZJ202301ZYTS461). El yazmasının dilsel düzenlemesi ve redaksiyonu için Bullet Edits Limited'e teşekkür ederiz.
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 |
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