마우스 trichostatin A, 비타민 C, 그리고 이온된 소 혈 청 알 부 민을 사용 하 여 복제 하는 극적으로 향상 된 방법을 설명 합니다. 우리는 복제 된 배아의 효율적인 개발을 지 원하는 단순화, 재현 가능한 프로토콜을 보여줍니다. 따라서,이 메서드는 마우스 복제에 대 한 표준화 된 절차 될 수 있다.
체세포 핵 이식 (SCNT) 직접 기증자 세포에서 복제 동물을 생산 하는 독특한 기회를 제공 하 고 숙련 기술의 사용을 요구 한다. 또한, 복제의 효율성 복제 동물, 특히 쥐의 성공적인 생산 이후 낮은 남아 있다. 복제 효율성을 개선 하기 위해 많은 시도 되었습니다 그리고 trichostatin A (TSA), 히스톤 deacetylase 억제 물 복제의 효율성을 향상 시키기 위해 널리 사용 되었습니다. 여기, 우리는 생쥐에서 극적으로 향상 된 복제 방법 보고. 이 체세포 핵 이식 방법은 일본 봉투 (HVJ-E), 쉽게 조작 가능 하 게의 Hemagglutinating 바이러스의 사용 포함. 또한, 두 개의 작은 분자, TSA와 이온된 소 혈 청 알 부 민 (dBSA), 비타민 C (VC)를 사용 하 여 치료 배아 발달에 대 한 매우 효과적입니다. 이 방법은 추가 주입도 유전자 조작, 요구 하 고 따라서 실제 사용에 대 한 간단 하 고, 적합 한 메서드를 제공. 이 메서드는 연구자 배양된 세포에서 유전자 변형된 동물 생산에 대 한 기술적으로 가능한 접근 될 수 있다. 또한, 복제를 통해 멸종 위기 동물의 구조에 대 한 유용한 방법을 수 있습니다.
SCNT 기술 enucleated oocyte 전송에 하나의 체세포 또는 핵을 사용 하 여 복제 동물의 생산을 수 있습니다. SCNT 기술의 목적 중 하나는 복제 된 배아에서 핵 이식 배아 줄기 세포 (NT-ESCs) 라인의 유래입니다. 1998 년에 와카야마 외 알., 보고 된 첫 번째 시간1Cumulina 라는 성공적으로 복제 된 마우스를 생산. 그 이후, 쥐의 복제 널리 연구 되었습니다, 그리고 체세포 핵의 핵 프로그래밍에 많은 중요 한 통찰력을 얻은. 다른 한편으로,이 기술은 꽤 어려운 수많은 micromanipulation 단계를 동반 된다 마스터, 3 개월2이상의 집중적인 훈련을 필요로.
SCNT를 사용 하 여 복제 된 쥐의 생산 일본 (HVJ)4의 Hemagglutinating 바이러스에 의해 셀 퓨전 메서드는 원래 호놀룰루 방법1, electrofusion 방법3에서 진화 했다. 그러나,는 있던 통해 세포 핵의 직접 분사는 해롭게 oocyte 생존에 영향을 미칠 경향이 있다. electrofusion은 각 세포 막에는 다른 경도, 최적의 상태를 결정 하 고 어려운 있기 때문에 효율성, 낮은. HVJ 처리 연구자 및 실험 동물의 안전에 대 한 특정 장비를 필요로 하기 때문에 힘 드는입니다. 최근, 기증자 세포와 oocyte 세포질 융합 HVJ-E 사용된5되었습니다. 만 HVJ-E는 바이러스의 증식 또는 감염 능력 없이 세포 막 융합 기능이 있다. Genomic RNAs HVJ HVJ e에서 완전히 활성화 되지 않습니다. HVJ-E의 사용은 따라서 SCNT 동안 세포 융합의 쉬운 취급을 지원합니다.
여러 보고서 TSA, 히스톤 deacetylase 억제 물와 SCNT 배아의 치료 1% ~ 6.56,7미만에서 라이브 새끼의 생산 효율을 크게 향상 됩니다 나타났습니다. TSA 치료 SCNT 배아8에서 히스톤 부호 수정 통해 프로그래밍을 가속 한다. 최근, 특정 mRNAs, 히스톤 lysine demethylase 인도의 히스톤 H3 lysin 9 (H3K9)을 제거 하는 (KDM4), 4의 주입 SCNT 배아, reprograming-내성 지역에서 특히에 trimethylation의 개발을 증가 표시 되었습니다 복제 마우스 배아9. 한편, 히스톤 한정자 역할도, VC H3K910trimethylation를 감소 했다. 또한, VC 돼지 SCNT10배아 발달을 향상 시킵니다. 그것은 SCNT 배아 dBSA 주입 배아 개발11의 개선에 지도 보고 되었습니다.
우리는 이전 작은 분자의, 즉 TSA 및 VC, dBSA, 함께 조합 SCNT 배아12의 개발을 극적으로 향상 된 것을 발견. 여기, 우리는 매우 효율적이 고 간단한 복제 절차12를 나타내는 마우스, 이전에 보고 된 SCNT 방법 선발. 우리는 또한 HVJ. 처리 설명 이들은이 SCNT 방법을 통해 유전자 변형된 동물 유전 자원 보존 하거나 발달 및 생식 생물학의 분야에서 많은 연구를 도울 수 있었다.
결론적으로, 이러한 결과 제시 SCNT 메서드 수 기술적인 어려움을 줄일 수 및 유전 수정 및 mRNA 보충 (표 1, 표 2), 필요 없이 SCNT의 효율성을 증가 하 고 좋습니다 보장 복제 된 배아의 안정적인 생산입니다. 이 방법을 통해 더 나은 생존 율 및 단순화 된 프로토콜 기존의 방법 보다 더 많은 SCNT 배아를 재구성 하 수 있습니다. 이 프로토콜에서 하나의 중요 한 단계는 세포 융합 이다. 복제 된 생쥐를 성공적으로 생성 하려면 HVJ-E 프로토콜에 설명 된 적절 한 양의 셀 퓨전 프로세스 동안 유지 되 고 oocytes 단계 6.2.3-6.2.5 동안 인큐베이터 10 분 이내에 반환 하는 데 필요한 생명 이다. 이후 20 ~ 30 기증자 세포 조작 피 펫에서 한 번에 HVJ-E 함께 발음 될 수 있다, 한 작업에서 얻은 oocytes 수는 기존 방법 보다 더 큰. 결국, 우리는 약 20 ~ 30 10 분 이내 다시 생성 된 oocytes를 생성할 수 있습니다. 한 시간 걸릴 한다 oocytes (100 이상)의 큰 배치와 셀 퓨전 절차를 작업 하는 경우에 또는 단계 6.2.3-6.2.5 반복 하 여 더 적은. 여기에 제시 된 기술과 방법 단순화 된 기술 요구 사항을 효율적인 프로토콜 사용할 수 있습니다.
현재, SCNT 배아의 개발 기본 분자 메커니즘 여전히 명확 하지 않다. 이 향상 된 SCNT 메서드는 또한 같은 재활 메커니즘 공부 하는이 방법은 하나의 실험에 많은 복제 배아를 생산할 수 있기 때문에 기여. 이 방법은 세포 융합에 대 한 손상 세포 막과 체세포를 사용. 따라서,와 같은 꼬리 팁16세포, sertoli 세포17, 미 발달 줄기 (ES) 세포18다른 셀에이 접근을 적용 하 수 있습니다. 꼬리 끝 셀, 등 비교적 큰 세포를 주입에 대 한 기존의 SCNT 방법을 사용 하는 경우 직접 oocyte 세포질에 그것은 된다도 라이브 배아를 더 기술적으로 까다로운. 또한, 상대적으로 하드 세포, sertoli 세포 등는 pipetting 주입 하 여 어렵다입니다. 이러한 다양 한 셀 형식으로 간주 됩니다 때 HVJ-E를 이용 하 여 세포 융합 방법 간단 하 고 효과적입니다. 비록 HVJ-E의 안전과 가치 설득 시연된19,20왔다, 다시 농업 또는 생물 의학 목적을 위한 복제 동물 생산 HVJ-E를 사용 하 여의 타당성을 고려 하는 중요 한 수 있습니다.
또한, 최근 한 그룹은 성공적으로 복제 된 쥐 소변 세포21에서 파생 된 생산. 구조 포유류 멸종, 이제부터 SCNT 소변 셀 등 비-침략 적 방식으로 수집 된 셀을 사용 하 여 있을 것 이다 이상적인. 더 최근에, 다른 그룹은 직접 생성 된 항 원 특정 CD4를 사용 하 여 복제 마우스+ T22세포. 그것은이 방법은 효율적으로 쥐 같은 세포에서 복제에 적용 됩니다 경우 검사 흥미로울 것입니다. 또한, Latrunculin A enucleation SCNT oocytes23parthenogenetic 활성화 동안 말라 중 합 억제에 대 한 더 나은 대안으로 보고 되었습니다. 미래 연구는 Latrunculin A 치료 cytochalasin B, 대신 복제 된 자손의 세대를 더 향상 되는지 여부 공개 수 있습니다. 또한, TSA 치료는 성공적으로 사용 되었습니다 쥐, 돼지24및 토끼25 치료 시간, 기간, 및 농도 변경 하 여. 또한, VC 돼지 SCNT10, 배아 개발 향상 뿐만 아니라 또한 인간 및 쥐26iPS 셀 생산을 향상 시킵니다. 따라서, 그것은 다른 포유류 종에 TSA 및 VC 치료를 적용할 수 있습니다 그리고 우리가 각 종족에 대 한 TSA와 VC의 처리 시간을 최적화 할 수 있습니다 추측 하 듯.
결론적으로,이 방법은 간단한 절차와 효율성의 실용적인 수준으로 복제 된 쥐 생성 가능 하 게 것 이다. 따라서,이 연구의 결과 우리 SCNT 기술을 사용 하는 희귀 동물의 유전 자원 보존 및 핵 프로그래밍 및 초기 배아 발달의 분자 메커니즘을 이해를 발생할 수 있습니다.
The authors have nothing to disclose.
이 작품은 JSP KAKENHI 보조금 번호 JP15H06753, JP16H01321, JP16H01222, JP17H05045 기본 과학 연구 프로젝트 (K.M.에 150810) K.M. 스미 토모 재단 보조금에 의해 지원 되었다. 긴 대학 연구 그랜트 (15-나-2 K.M.과 석사). 지 암 연구 영국 (C6946/A24843) 및 Wellcome 트러스트 (203144/Z/16/Z)에 의해 제공 하는 핵심 지원을 인정 합니다. 우리 양 북 아 일 Backes-카 미 무라와 씨 제이 Horvat 증거 독서에 대 한 감사.
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 |