Мы описываем метод значительно улучшена для мыши клонирования с помощью трихостатин A, витамин C и деионизированную бычьим сывороточным альбумином. Мы показываем упрощенный, воспроизводимые протокол, который поддерживает эффективное развитие клонированных эмбрионов. Следовательно этот метод может стать стандартизированной процедуры клонирования мыши.
Переноса ядер соматических клеток (SCNT) предоставляет уникальную возможность производить непосредственно клонированных животных от доноров клеток, и это требует использования искусных методов. Кроме того эффективность клонирования оставались низкими со времени успешного производства клонированных животных, особенно мышей. Там было много попыток, чтобы улучшить эффективность клонирования, и трихостатин (TSA), ингибиторов деацетилаз гистонов, широко используется для повышения эффективности клонирования. Здесь мы приводим метод значительно улучшена клонирования в мышей. Этот метод переноса ядер соматических клеток предполагает использование вируса Hemagglutinating Японии конверта (HVJ-E), который позволяет легко манипулировать. Кроме того лечение, с использованием двух маленьких молекул, TSA и витамином С (VC), с дейонизированной бычьим сывороточным альбумином (Брюа), является весьма эффективной для эмбрионального развития. Этот подход требует дополнительных инъекций ни генетические манипуляции и таким образом представляет метод простой, пригодных для практического использования. Этот метод может стать технически осуществимым подход для исследователей для создания генетически модифицированных животных от культивируемых клеток. Кроме того это может быть полезным способом для спасения редких животных через клонирование.
SCNT технология позволяет производство клонированных животных, используя только один соматических клеток или ядра могут быть переданы enucleated ооцитов. Одна из целей SCNT техники является производным линии эмбриональных стволовых клеток (NT-ЭСК) ядерной передачи от клонированных эмбрионов. В 1998 году Вакаяма и др., о которых сообщалось, производство успешно клонированных мыши, с именем Cumulina для первого времени1. С тех пор клонирование мышей широко изучен, и были получены многие важные идеи в ядерной перепрограммирования соматические ядра. С другой стороны, эта техника сопровождается многочисленными микроманипуляции шаги, которые являются довольно трудно мастер, требующих интенсивного обучения более чем на 3 месяца2.
Производство клонированных мышей с использованием SCNT превратилась из оригинального Гонолулу метод1, метод электрофузионных3, метод синтеза клеток Hemagglutinating вирусом Японии (HVJ)4. Однако прямым впрыском клеточного ядра через cytomembrane стремится нарушить ооцитов выживания. Электрофузионные низкой эффективности, так как каждый клеточной мембраны имеет различной твердости, что делает его трудно определить оптимальное состояние. Обработка HVJ является трудоемким, потому что он требует специального оборудования для обеспечения безопасности исследователей и лабораторных животных. Недавно чтобы предохранитель цитоплазме клеток и яйцеклетки доноров, HVJ-E был используется5. HVJ-E имеет только способность предохранитель мембраны без пролиферативных или инфекционные способность вирусов. Геномной РНК HVJ полностью инактивированных в HVJ-E. Таким образом, использование HVJ-E поддерживает управляемость синтеза клеток во время SCNT.
Несколько отчетов показали, что лечение SCNT эмбрионов с ВСТ, ингибиторов деацетилаз гистонов, значительно улучшает эффективность производства живых детенышей от менее чем 1% до 6,5%6,7. АСП лечение ускоряет перепрограммирования через изменения меток гистона SCNT эмбрионов8. Недавно, введения конкретных мРНК, гистонов лизин деметилазы подсемейство 4 (KDM4), который удалить гистонов H3 лизина 9 (H3K9) было показано, что trimethylation в SCNT эмбрионов, особенно на перепрограммирования устойчивые регионы, увеличить развитие клонированных эмбрионов мыши9. Тем временем VC, который также служит в качестве модификатора гистонов, уменьшилось trimethylation H3K910. Кроме того VC повышает эмбриональное развитие в свинину SCNT10. Сообщается, что инъекции Брюа в SCNT эмбрионов приводит к улучшению эмбрионального развития11.
Ранее мы обнаружили, что сочетание малых молекул, а именно: TSA и VC, вместе с Брюа, резко повысить развитие эмбрионов SCNT12. Здесь мы подробно сообщалось ранее SCNT метод для мышей, который представляет собой весьма эффективный и простой процедуры клонирования12. Мы также описывают обработку HVJ-E. Это может помочь много исследователей в области развития и репродуктивной биологии для сохранения генетических ресурсов или производить генетически модифицированных животных через этот метод SCNT.
В заключение эти результаты показывают, что метод представленных SCNT может снизить технические трудности и повысить эффективность SCNT без генетических модификаций и мРНК добавок (Таблица 1, Таблица 2) и обеспечить стабильное производство клонированных эмбрионов. Этот метод позволяет реконструировать более SCNT эмбрионов, чем традиционные методы связи с лучшей выживаемости и упрощенный протокол. В этом протоколе один критический шаг является слияние клеток. Чтобы успешно производить клонированных мышей, жизненно важно обеспечить надлежащее количество HVJ-E, указанных в протоколе поддерживается во время процесса слияния клеток и яйцеклеток должны быть возвращены в инкубатор в течение 10 мин на этапах 6.2.3 – 6.2.5. Так как клеток донора 20-30 может быть придыхательным вместе с HVJ-E одновременно в пипетку манипуляции, количество яйцеклеток, полученные от одной операции больше, чем у существующего метода. В конце концов мы можем производить около 20 до 30 вновь построенных яйцеклеток в течение 10 мин. Даже когда работает с большой партии ооцитов (100 или более), процедура по сплавливания ячейки должна занять около часа или менее, повторив шаги 6.2.3 – 6.2.5. Метод и представленные здесь методики может служить в качестве эффективных протоколов с упрощенной техническим требованиям.
В настоящее время молекулярные механизмы, лежащие в основе развитие зародышей SCNT до сих пор неясны. Этот усовершенствованный метод SCNT также способствует изучению таких перепрограммирования механизмов, поскольку этот метод может производить много клонированных эмбрионов в только одном эксперименте. Этот метод использует соматические клетки с нетронутыми клеточных мембран для синтеза клеток. Таким образом это может быть возможным применить этот подход к другие клетки, такие, как кончик хвоста клетки16, клетки Сертоли17и эмбриональных стволовых (ES) клетки18. Когда обычные SCNT методы используются для инъекций относительно крупных клеток, таких как клетки кончик хвоста, непосредственно в цитоплазму ооцита, она становится даже более технически сложных для получения живых эмбрионов. Кроме того относительно жестких клеток, таких как клетки Сертоли, трудно разорвать, закупорить для инъекций. При рассмотрении этих различных типов клеток, метод синтеза клеток, используя HVJ-E является простым и эффективным. Хотя значение и безопасности HVJ-e были убедительно продемонстрировали19,20, было бы важно вновь рассмотреть вопрос о целесообразности использования HVJ-E для производства клонированных животных для целей сельского хозяйства или биомедицинских.
Кроме того недавно одна группа успешно производит клонированных мышей, производные от мочи клетки21. Чтобы спасти исчезающих видов млекопитающих, отныне SCNT с использованием клеток, собранных в неинвазивные манере, например мочи ячейки, будет идеальным. Совсем недавно, другая группа непосредственно создается клонированный мышей с использованием антиген специфические CD4 клеток+ T22. Было бы интересно изучить, если этот метод применяется также эффективно клонировать мышей из таких клеток. Кроме того было сообщено Латрункулин A как лучшей альтернативой для ингибирования актина полимеризации в ходе Энуклеация и партеногенетических активации SCNT ооциты23. Будущие исследования может показывают ли A Латрункулин лечения, вместо cytochalasin B, далее улучшает поколения клонированных потомства. Кроме того АСП лечение успешно используется в мышей и свиней24, кролики25 , изменяя время лечения, период и концентрации. Кроме того VC не только повышает эмбриональное развитие в свинину SCNT10, но также улучшает iPS производства клеток в организме человека и мышей26. Таким образом это правдоподобно предположить, что TSA и VC лечение может также применяться для других видов млекопитающих, и нам может потребоваться оптимизировать время лечения TSA и VC для каждого вида.
В заключение этот метод позволит создавать клонированные мышей с практическим уровнем эффективности с простых процедур. Следовательно результаты этого исследования может привести нас, чтобы использовать технологию SCNT для сохранения генетических ресурсов редких животных и для понимания молекулярных механизмов ядерных перепрограммирования и раннего эмбрионального развития.
The authors have nothing to disclose.
Эта работа была поддержана JSP-страницы KAKENHI Грант номера JP15H06753, JP16H01321, JP16H01222, JP17H05045 Sumitomo к.м. Грант фонда для основных науки научно-исследовательских проектов (150810 к.м.). Kindai университет исследовательский грант (15-I-2 к.м. и м.а.). М.о. признать основной поддержки, предоставляемой исследований рака Великобритании (C6946/A24843) и Уэллком траст (203144/Z/16/Z). Мы благодарим г-жа N. Backes-Камимура и г-н J. Horvat за доказательство чтения.
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 |