核膜孔亚复合物Nup98/Rae1对小鼠卵母细胞体外减数分裂成熟的影响

【目的】探究核膜孔蛋白98(Nup98)和核糖核酸输出因子1(Rae1)对小鼠卵母细胞体外减数分裂成熟的影响。【方法】选择4周龄SPF级雌性昆明小鼠,分离小鼠卵母细胞并进行体外成熟培养,利用实时荧光定量PCR检测小鼠卵母细胞中Nup 98和Rae 1基因表达量;利用免疫荧光法检测Nup98和Rae1共定位情况;利用电转siRNA干扰技术敲低小鼠卵母细胞中Nup 98和Rae 1基因,通过实时荧光定量PCR检测干扰效率,并观察小鼠卵母细胞生发泡破裂(germinal vesicle breakdown,GVBD)和第一极体排出(first polar body extruction,PBE)情况;利用免疫荧光法检测敲低Nup 98和Rae 1基因后小鼠卵母细胞纺锤体组装和染色体排列情况;利用染色体爬片技术检测染色体非整倍体率。【结果】Nup 98和Rae 1基因在小鼠卵母细胞中均有表达。在小鼠卵母细胞生发泡(germinal vesicle,GV)时期,Nup98和Rae1共定位于核膜边缘;在减数分裂过程中,Nup98和Rae1聚集于染色体动粒上。siRNA干扰试验结果显示,与对照组相比,单独敲低Nup 98和Rae 1基因后,对另一基因表达无显著影响(P<0.05);双敲Nup 98和Rae 1基因后,对卵母细胞减数分裂恢复率无显著影响(P>0.05),小鼠卵母细胞发育9.5 h时的PBE率极显著升高(P<0.01),染色体分离比率和非整倍体率极显著或显著增加(P<0.01;P<0.05)。【结论】Nup 98和Rae 1基因在小鼠卵母细胞减数分裂中参与染色体分离,影响非整倍体的发生,从而影响受精胚胎的发育潜力。

α-硫辛酸对猪卵母细胞体外成熟及孤雌胚胎发育的影响

为探究α-硫辛酸(ALA)对猪卵母细胞体外成熟及孤雌胚胎发育的影响,本实验将不同浓度的ALA(0、10、25、50μmol/L)添加至体外成熟培养液(IVM)和胚胎发育培养基(PZM-3)中培养,体外成熟培养42 h后检测卵母细胞第一极体排出率,统计卵母细胞孤雌激活胚胎48 h和168 h卵裂率和囊胚率,筛选出ALA最佳添加浓度,并通过检测成熟卵母细胞内活性氧(ROS)水平、谷胱甘肽(GSH)含量、体外成熟卵母细胞内的促凋亡基因Bax的mRNA以及抗氧化基因SOD1、CAT的mRNA表达量,分析ALA在卵母细胞成熟中的作用。结果表明:与对照组相比,25μmol/L ALA组提高了猪卵母细胞第一极体排出率(P<0.05),随着ALA浓度增加,卵母细胞的第一极体排出率呈下降趋势,50μmol/L ALA组降低了卵母细胞第一极体排出率(P<0.05);孤雌胚胎发育能力检测显示,25μmol/L ALA组卵母细胞的卵裂率和囊胚率高于对照组(P<0.05);与对照组相比,25μmol/L ALA孵育组卵母细胞内ROS水平降低(P<0.05),细胞内GSH含量提高(P<0.05),促凋亡基因Bax表达降低(P<0.05)以及抗氧化基因SOD1、CAT表达升高(P<0.05)。由此可见,25μmol/L ALA可以显著增加第一极体排出率,降低卵母细胞ROS含量、提高卵母细胞GSH含量,改善猪卵母细胞成熟质量,提高孤雌胚胎的发育能力。

TET去甲基化酶对猪卵母细胞发育的影响

【目的】研究TET(ten-eleven translocation)去甲基化酶对猪卵母细胞发育的影响。【方法】将收集的猪卵丘-卵母细胞复合体(COCs)置于不同浓度(0(对照组)、100、200和400μmol/L)Bobcat339抑制剂的体外成熟培养液中培养42 h,测量卵丘扩展直径,统计成熟率,确定最小有效浓度。在体外成熟培养液中培养27 h后,利用免疫荧光(IF)检测5-甲基胞嘧啶(5mC)与5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)信号强度以及纺锤体组装情况;利用DCFH-DA染料检测卵母细胞活性氧(ROS)水平;利用JC-1染色法检测线粒体膜电位水平(MMP);利用ATP检测试剂检测卵母细胞ATP水平;利用实时荧光定量PCR检测42 h时COCs卵丘扩展相关基因表达水平和27 h时卵母细胞抗氧化相关基因表达水平。【结果】与对照组相比,100、200和400μmol/L组卵丘细胞扩展水平均极显著降低(P<0.01),100、200和400μmol/L组成熟率显著或极显著降低(P<0.05;P<0.01),确定最小有效浓度为100μmol/L,后续试验均用该浓度。IF检测结果显示,与对照组相比,27 h时100μmol/L组卵母细胞中5mC信号强度显著升高(P<0.05),而5hmC信号强度没有显著降低(P>0.05)。与对照组相比,27 h时100μmol/L组卵母细胞纺锤体排列紊乱,组装异常。与对照组相比,ROS水平极显著升高(P<0.01),MMP和ATP水平极显著降低(P<0.01)。与对照组相比,42 h时100μmol/L组COCs中卵丘扩展相关基因透明质酸合成酶2(Has2)表达水平显著降低(P<0.05),穿透素3(Ptx3)基因表达量极显著降低(P<0.01),27 h时100μmol/L组卵母细胞中抗氧化相关基因超氧化物歧化酶1(Sod1)与Sod 2表达水平显著降低(P<0.05)。【结论】TET去甲基化酶通过清除猪卵母细胞中的5mC,降低ROS水平,提高MMP水平来指导纺锤体正常组装排列,维持COCs的正常扩展,保证猪卵母细胞正常成熟。

FADS 1基因对猪不饱和脂肪酸含量的影响研究

【目的】研究脂肪酸去饱和酶1(fatty acid desaturases 1,FADS1)基因对不饱和脂肪酸代谢的调控作用,为揭示其分子机制提供参考。【方法】利用PCR扩增猪FADS 1基因的CDS区,将目的基因与pcDNA3.1(-)骨架载体连接获得重组表达载体pcDNA3.1-FLAG-FADS1,将重组表达载体瞬时转染宁乡猪肾成纤维细胞,转染后24、48 h分别收集细胞,利用实时荧光定量PCR和Western blotting检测FADS 1基因的表达情况,经过遗传霉素(geneticin,G418)筛选之后获得稳定表达FADS 1基因的细胞系,命名为1-4^(#)。利用甘油三酯检测试剂盒检测野生型和1-4^(#)细胞甘油三酯含量变化;利用气相色谱质谱法(gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS)检测野生型和1-4^(#)细胞不饱和脂肪酸含量变化情况。【结果】成功获得过表达载体pcDNA3.1-FLAG-FADS1,在转录水平和蛋白水平检测均有过表达效果。通过G418筛选出1株稳定过表达FADS 1基因的单克隆细胞。甘油三酯含量测定结果显示,与野生型宁乡猪肾成纤维细胞相比,过表达FADS1的宁乡猪肾成纤维细胞中甘油三酯的含量显著降低(P<0.05)。不饱和脂肪酸检测结果显示,过表达FADS1后,总脂肪酸的含量极显著升高(P<0.01),提高1.8倍,多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid,PUFA)中ω-3 PUFA、ω-6 PUFA含量均极显著升高(P<0.01),二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid,EPA)、二十二碳五烯酸(docosapentaenoic acid,DPA)、二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)的相对含量极显著提高(P<0.01),ω-3/ω-6值显著提高(P<0.05)。【结论】成功构建超表达载体pcDNA3.1-FLAG-FADS1,并在宁乡猪肾成纤维细胞中成功筛选到了1株稳定超表达FADS 1基因的单克隆细胞1-4^(#),经检测,FADS 1基因超表达能显著降低细胞中甘油三酯含量、提高ω-3 PUFA含量及占比,提高ω-3/ω-6值。

TET蛋白在配子形成和早期胚胎中的作用研究进展

在哺乳动物配子形成和胚胎发育过程中,DNA甲基化水平一直处于动态变化,DNA甲基化水平的规律变化决定了配子的生成、分裂和成熟,尤其是在早期胚胎发育过程中DNA去甲基化与DNA甲基化共同决定了1枚胚胎能否发育为完整的个体。TET蛋白家族的各成员可以通过不同作用机制发挥去甲基化作用,并且不同种类TET蛋白的缺失会对胚胎发育产生不同程度的阻碍。大量研究表明TET蛋白在配子形成和早期胚胎发育不同阶段动态调控甲基化水平,目前关于TET蛋白生物功能还存在很大的研究空间。本文综述了TET蛋白家族成员的结构、作用机制以及在配子形成和胚胎发育过程中的生物功能,为深入研究TET蛋白功能提供参考。

体细胞核移植生产梅山猪

本研究以中国优良地方品种梅山猪为材料,采用胰酶消化法获得猪胎儿成纤维细胞,通过使用Y染色体SRY基因引物SRY-1、SRY-2进行PCR扩增,结果发现,雄性胎儿样本能扩增出250bp的Y染色体特异性基因片段,而雌性胎儿样本未扩增出此条带;G1、G2、G3、G4和G5代的融合效率差异不显著(P>0.05),但G5代作为供体细胞核移植的重组胚胎卵裂率显著高于G1、G2、G3和G4代(P<0.05);使用G5代的胎儿成纤维细胞作为供核细胞,通过手术移植的方法,将重构胚胎移植到二元后备母猪体内,结果成功地获得了体细胞克隆梅山仔猪,并且仔猪全部为雄性胎儿,说明该性别鉴定方法不但操作简单,而且准确度高;经微卫星DNA多态性鉴定,确定克隆猪来自供核细胞,与代孕母猪无亲缘关系。本研究将为中国优质猪品种改良、保种、性别控制及建立人类疾病模型等研究提供有效可行的方法,为批量生产克隆优秀种猪提供了坚实的理论基础。

猪体细胞克隆技术研究进展

克隆不仅可以保护濒危动物,而且与干细胞工程技术结合应用于克隆性治疗,具有重大的科学意义和应用价值。体细胞克隆猪因其在人类器官移植方面具有巨大的应用潜力,已成为当今研究的热点,但是体细胞核移植技术仍存在许多问题,其中最主要的是体细胞核移植的环节多,克隆效率低。对体细胞克隆猪的关键环节,即供核细胞、卵母细胞、显微操作、克隆胚的激活、培养及移植技术进行了简要综述。

猪卵母细胞体外成熟的影响因素

通过采集屠宰场废弃猪卵巢，体外分离和培养猪卵母细胞，探讨基础培养基、激素、卵泡直径大小及卵丘细胞层数对猪卵母细胞体外成熟的影响。结果表明：改良TCM199（mTCM199）较NCSU-23培养猪卵母细胞成熟率显著提高（P〈0．05）；基础培养基中添加PMSG、hcG和pFF，卵母细胞体外成熟率（80．63％）显著高于仅添加其中一种；从卵泡直径3～6mm和大于6mm卵泡获得的卵丘卵母细胞复合体（COCs），其体外培养成熟率（83．33％和76．43％）极显著高于卵泡直径在3mm以下获得的COCs成熟率（30．94％）；根据卵丘细胞层数把COCs分为A、B、C3级，其中A级和B级卵母细胞成熟率差异不显著，但都极显著高于C级卵母细胞的成熟率。

体内、外卵母细胞对猪体细胞克隆胚胎发育潜力的影响

为探讨猪体内、外成熟卵母细胞对核移植重组胚胎发育能力的影响,试验通过激素促排获得体内成熟卵母细胞和收集废弃卵巢获取体外成熟的卵母细胞,分别构建核移植重组胚,比较其卵裂率、囊胚率及胚胎移植受孕情况。结果显示,PGC+PMSG+HCG组的平均排卵数(27.8枚/头)显著高于PGC+HCG(12.5枚/头)、PMSG+HCG(13.7枚/头)及自然发情组(11.5枚/头)(P<0.05),体内收集到的卵母细胞,可用于构建核移植重组胚的可用卵率均达到90%以上,与其他处理组差异不显著(P>0.05),说明通过激素处理可获得更多的可用卵母细胞,而且卵母细胞的质量没有显著差异;以体内和体外成熟卵母细胞作为核移植受体构建的克隆胚胎,二者的胚胎融合率(80.31%和79.29%)和卵裂率(90.40%和86.51%)差异均不显著(P>0.05),但来自体内成熟卵母细胞克隆的胚胎发育至囊胚期的比例显著升高(P<0.05);将体内、外成熟卵母细胞构建的核移植重组胚分别移植代孕母猪,头平均移植30或60枚时,体内成熟卵母构建的克隆胚胎移植出生仔猪10头,而体外培养卵母细胞构建的克隆胚胎均未着床受孕,表明通过激素促排获得的卵母细胞质量更好,能显著提高克隆胚胎的囊胚率,减少胚胎移植数量,提高代孕母猪的怀孕率。

猪分级卵母细胞体外成熟时间规律的研究

试验根据猪卵丘-卵母细胞复合体（COCs）的颗粒细胞层数,把COCs分成A、B、C和D级,A、B级用于体外分别培养24、32、38、44、48和54 h,C级用于体外分别培养24、32、38、44、48、54和60 h,观察它们不同时间排出极体数,然后将排出极体的卵母细胞孤雌激活。结果发现,A和B级COCs培养48 h时成熟率最高（83.2%和78.0%）,明显高于同级水平培养24、32和38 h的成熟率;不同级别COCs体外培养相同时间,A与B级成熟率差异不显著（P〉0.05）,但二者与C级的成熟率差异显著（P〈0.05）;体外培养48 h COCs卵裂率最高（81.7%）,与培养38 h前的卵裂率差异显著（P〈0.05）。结果表明,A、B级卵母细胞更适于体外培养,能获得高的成熟率和卵裂率,COCs周围颗粒细胞对卵母细胞的成熟有显著影响;COCs培养38 h之前,部分虽能看到极体,但激活后卵裂率极低,说明卵母细胞并未真正成熟,通常通过排出极体判断卵母细胞成熟是不够准确的,COCs体外培养44~48 h是成熟的最佳时期,能为体细胞核移植提供大量优质的MⅡ期卵母细胞。

转基因动物安全评价浅谈

转基因技术飞速发展给人类带来巨大经济效益的同时,其安全性也值得我们深入思考。而作为第一个被FDA批准上市的转基因动物三文鱼掀起轩然大波,关于转基因动物是否安全的问题愈演愈烈。从转基因动物安全评价知识方面及最新进展进行了简要的分析,以期让人们了解转基因动物安全知识的同时,能够了解转基因食品的知识以及安全性,从而在生活中对转基因食品有自己的判断。在此基础上,借助第一个转基因动物三文鱼上市的成功经验,以对我国转基因产品的申报及安全上市提供一些方向性意见。

梅山猪耳组织成纤维细胞及其处理对核移植重组胚发育的影响

为研究供体细胞不同处理方法对核移植重构胚发育能力的影响,分别用血清饥饿不同时间和传代次数的供体细胞进行核移植,比较重组胚的卵裂率和囊胚率。结果发现,饥饿0、2、4、8d的核供体细胞,重组胚在卵裂率上没有表现显著的差异,而饥饿2d和4d试验组的囊胚率却显著高于其他组;以传代0、2、4、8代的细胞作为供体细胞进行核移植,未经传代的细胞直接作为核供体卵裂率为57.69%,明显低于经过传代的细胞;细胞的传代次数在重组胚卵裂率上并未表现出明显的不同,但传至第4代细胞构成重组胚的卵裂率和囊胚率最高(86.29%和23.36%)。试验选取饥饿处理2d、传4代的成纤维细胞作为核移植的供体,挑选发育良好的重组胚移植到6头代孕母猪体内,3头代孕母猪在第1到第3个情期相继返情,1头在胚胎移植45d流产;2头没有返情,B超检查受孕,其中1头代孕母猪到预产期顺利产下6头健康胎儿。

体细胞核移植技术生产转基因猪胚胎的研究

以转染绿色荧光蛋白基因的猪胎儿成纤维阳性细胞作为体细胞核移植的核供体,体外成熟卵母细胞为核移植受体构建绿色荧光蛋白转基因克隆猪胚胎,研究供核细胞的处理、注核部位及重构胚融合/激活时间对转GFP克隆胚早期发育的影响.结果显示,胎儿成纤维细胞血清饥饿与非饥饿培养10 d处理组,采用卵周间隙核移植重构胚的卵裂率(82.35%和79.07%)差异不显著(P>0.05);体外培养42～44 h卵母细胞进行胞质内和卵周间隙注核的重构胚胎,其卵裂率(81.11%和76.80%)差异不显著(P>0.05);将卵周间隙注射法构建重构胚在0～1 h,2～4 h和6～8 h进行融合/激活操作,前2组重构胚卵裂率(75.61%和83.07%)无显著差异(P>0.05),但显著高于第3组(60.00%)的卵裂率(P<0.05).

细胞松弛素B对猪孤雌胚胎和体外克隆胚胎发育能力的影响

为探讨细胞松弛素B(cytochalasin B,CB)对猪孤雌胚胎和克隆胚胎发育能力的影响,本研究通过在猪体外胚胎培养基中添加不同浓度CB以及不同孵育时间的处理,筛选出CB对猪早期胚胎发育的最适浓度和最佳孵育时间,同时通过Hoechst33342染色检测猪体外囊胚孵化期的细胞数差异,进一步研究CB对孤雌胚胎和克隆胚胎发育的影响。结果显示,培养基中添加CB浓度为7.5μg/mL时孤雌胚胎和克隆胚胎的卵裂率分别为85.00%和90.23%,囊胚率为35.68%和42.58%,均显著高于其他各组(P<0.05);采用7.5μg/mL CB处理电激活后的孤雌胚胎和克隆胚胎,孤雌胚胎孵育4 h组的卵裂率(83.80%)和囊胚率最高(35.39%),与其他各组差异显著(P<0.05),而克隆胚胎孵育6 h组的卵裂率(83.98%)和囊胚率最高(55.62%),与其他各组差异显著(P<0.05)。此外,Hoechst33342染色结果显示,未添加CB处理的孤雌胚胎在囊胚孵化期的细胞平均数为28个,CB处理组的孤雌胚胎和克隆胚胎细胞平均数分别为36和52个,处理组和未处理组细胞数差异显著(P<0.05)。结果表明,猪体外孤雌胚胎用7.5μg/mL CB处理4 h可获得较高的卵裂率和囊胚率;体外克隆胚胎用7.5μg/mL CB处理6 h卵裂率及囊胚率最高,且囊胚期内细胞团细胞总数最多。CB处理有利于体外胚胎早期发育,提高克隆胚胎移植受孕率。

猪肌生成抑制素(MSTN)基因cDNA克隆及序列分析

利用GenBank中猪肌生成抑制素(MSTN)编码序列设计引物,以湖北白猪背最长肌肌细胞总RNA为模板,利用RT-PCR技术,扩增出MSTN基因cDNA片段。该片段全长1277bp,包含猪MSTN基因的全部编码序列。将所得片段与pUCm-T载体连接,转化到DH5α大肠杆菌中,成功地筛选到阳性克隆,其质粒测序结果与文献报道的一致。

ΦC31整合酶介导猪基因组定点修饰的探讨

高效与特异的基因组定点修饰是基因工程动物研究的前沿与难点.链霉菌噬菌体ΦC31整合酶能介导含attB位点的外源基因定点整合于多种真核生物基因组的假attP位点,可维持外源基因的正常结构及高效表达.本文探讨ΦC31整合酶介导外源基因在猪基因组内定点整合的分子基础.构建含attB位点的报告载体pEGFP-N1-attB,与ΦC31整合酶表达载体pCMV-INT共转染猪肾PK15细胞,G418筛选获得单克隆细胞系.实时荧光定量PCR筛选出单拷贝整合的转基因细胞系.TAIL-PCR鉴定出1个猪基因组假attP位点,位于猪1号染色体,watson链,坐标114220087-114220126,命名为pig-attP-1.测序结果显示,pEGFP-N1-attB在attB位点处断开插入到pig-attP-1.用荧光计测定细胞培养基上清EGFP含量发现,该转基因细胞系EGFP的表达水平是本底的50倍(13500 AU vs.280 AU),表明pig-attP-1是利于外源基因高效表达的"友好位点".该研究不仅为实现外源基因在猪基因组内的定点整合提供了新策略,也为创制基因工程猪、建立动物生物反应器等研究注入了新思路.

卵丘细胞对猪卵母细胞体外成熟及孤雌胚胎体外发育的影响

为探讨表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)的添加浓度及脱卵丘细胞时间对猪卵母细胞体外成熟及孤雌胚胎体外发育的影响。试验通过在体外成熟液中添加不同浓度(0、10、15、20、30、40ng/mL)的EGF来研究其对培养44h的卵母细胞成熟率以及孤雌胚胎发育的影响;在培养开始后的不同时间(18、24、38、44h)进行脱卵丘细胞处理来研究不同时间脱卵丘处理对培养44h的卵母细胞成熟率以及孤雌胚胎发育的影响。结果表明,成熟培养基中添加10ng/mL EGF能显著提高卵母细胞的卵裂率和囊胚率(P<0.05)。共培组和独培组卵母细胞培养18h后脱卵丘细胞成熟率均低于44h,但差异不显著(P>0.05);共培组卵母细胞培养18h后脱卵丘细胞的卵裂率和囊胚率显著高于培养44h(P<0.05);独培组卵母细胞培养18h后脱卵丘细胞的卵裂率与44h无显著差异(P>0.05),但囊胚率显著高于培养44h后脱卵丘细胞(P<0.05)。添加10ng/mL EGF对猪卵母细胞体外成熟及孤雌胚胎体外发育较好;卵母细胞培养18h后脱卵丘细胞可提高孤雌胚胎早期发育能力。

湖北白猪IGF-I基因的克隆及序列分析

[目的]以湖北白猪肝脏作为试验材料,克隆出湖北白猪胰岛素生长因子(IGF-I)基因,并对其序列进行分析。[方法]采用Trizol法从湖北白猪的肝脏中提取总RNA,将其作为RT反应的模板,用P2(5'-CAGGTAACTCGTGCAGAGCAAAGGA-3')引物合成IGF-I基因cDNA第一链,以其产物为模板,再以P1(5'-CCCATCTCCCTGGATTTCTTTTTG-3')和P2为上下游引物扩增到大小约为607 bp的产物,并将其克隆至pCRII载体上,经蓝白斑筛选、酶切、测序。[结果]经筛选、酶切、序列分析,表明该片段为IGF-I基因的cDNA克隆,它由607个核苷酸组成,其中1～145位是5'端非翻译区,从第146位ATG起始密码子开始至第538位TAG终止密码子5,39～607位是3'端非翻译区,包含一完整的ORF,该ORF共有393核苷酸,编码一个推断由130个氨基酸组成的多肽。与GenBank中的序列比较,该序列与Muller等报道的猪IGF-I基因编码序列完全同源。[结论]成功克隆了湖北白猪IGF-I基因,并对其进行序列分析,证实了IGF-I基因的高度保守性,为采用转基因技术对湖北白猪进行育种奠定了基础和提供了技术依据。

非人灵长类动物基因编辑技术的应用及挑战

建立有效的动物模型是研究人类疾病演进、开发新型治疗手段的重要方法。非人灵长类动物在进化发育、生理生化及病理方面和人类最接近,是研究人类疾病的理想动物模型。随着基因编辑技术的发展,研究者已经成功建立了多种模仿人类疾病的非人灵长类动物模型。但是CRISPR/Cas9的脱靶效应、嵌合突变以及基因敲入效率较低等突出问题也逐渐引起重视。本文综述了基因编辑技术在建立非人灵长类动物模型中的应用现状,提出了目前亟需解决的难点和应对策略,以期为高效、准确构建非人灵长类动物模型提供借鉴与参考。