小鼠四倍体早期胚胎基因组甲基化模式

利用小鼠抗5-甲基胞嘧啶(5MeC)单克隆抗体检测了体外培养小鼠四倍体早期胚胎的基因组甲基化模式。结果表明: 利用电融合方法制备的小鼠四倍体胚胎在体外培养体系中经历细胞质融合、细胞核融合及细胞继续分裂发育直到囊胚期的过程, 在细胞质融合的时候胚胎卵裂球同体内体外培养二倍体胚胎一样, 呈现高度甲基化状态; 在细胞核开始融合的时候, 甲基化水平急速下降, 在细胞核完全融合的时候甲基化水平达到最低点; 随着胚胎继续分裂, 胚胎甲基化水平逐渐增加, 在桑葚胚期甲基化水平最高; 但是囊胚期四倍体胚胎内细胞团同滋养层细胞甲基化荧光信号没有差别, 这与体内体外培养二倍体囊胚内细胞团细胞甲基化荧光强度高于滋养层细胞甲基化荧光强度不同。因此, 小鼠体外培养四倍体胚胎的甲基化模式是不正常的, 这可能是四倍体小鼠难以发育到妊娠足月的原因之一。这是对小鼠四倍体早期胚胎基因组甲基化模式的首次报道。     

密闭培养条件下小鼠早期胚胎Igf2/H19印迹调控区甲基化状态分析

胚胎密闭培养是空间胚胎发育研究的基本条件.本文主要研究密闭培养条件对小鼠早期胚胎发育过程中印迹基因Igf2/H19的印迹调控区(ICR)甲基化水平的影响.应用亚硫酸氢盐测序法(BSP)分析小鼠2-细胞胚胎在密闭条件下分别培养24h、48h和72h后,相对应的发育阶段胚胎Igf2/H19的ICR甲基化水平,以常规体外培养和体内发育的各阶段胚胎为对照.结果显示,密闭培养条件下,小鼠8-细胞胚胎、桑葚胚和囊胚的Igf2/H19的ICR甲基化水平都低于常规体外培养的结果,且更明显低于体内发育的结果;同时发现,小鼠8-细胞胚胎密闭培养时,Igf2/H19的ICR甲基化水平最低.由此可见,密闭培养会引起小鼠植入前各发育阶段胚胎Igf2/H19的ICR甲基化水平降低,并证明Igf2/H19的ICR甲基化水平可以作为监测哺乳动物早期胚胎发育状况的分子指标.     

5-脱氧杂氮胞苷抑制小鼠附植前的胚胎发育

DNA甲基化在哺乳动物发育过程中有关键作用．在小鼠附植前胚胎发育过程中,DNA甲基化一直处于动态变化过程中．通过将体外受精胚在5-AZA-CdR中持续培养,研究5-AZA-CdR对小鼠附植前胚胎发育的影响,为附植前胚胎发育机理的研究及5-AZA-CdR的毒副作用研究提供试验基础．从原核期加入不同浓度的5-AZA-CdR时,胚胎不能发育到桑椹胚(0.2 和1.0 μmol/L)和4-细胞胚(5.0 μmol/L);从2-细胞期加入时,胚胎阻滞于未致密化的8-细胞(0.2 和1.0 μmol/L)和3/4-细胞期(5.0 μmol/L);而当从4-细胞加入时,虽然胚胎能够发育到早期桑椹胚,但发育比例同对照相比显著降低(P < 0.05)．进一步检测凋亡、基因组DNA甲基化和整体转录活性,结果显示,高浓度的5-AZA-CdR导致8-细胞和早期桑椹胚发生早期凋亡,而低浓度的5-AZA-CdR引起8-细胞和早期桑椹胚基因组DNA甲基化的降低和转录活性的降低,并且这种降低呈浓度依赖性．所以加入低浓度的5-AZA-CdR时,胚胎的DNA甲基化降低,引起转录活性的降低,进而导致胚胎发育的停滞．     

人二倍体化合子的DNA 甲基化变化模式

目的:探讨人类三原核合子及二倍体化合子中DNA甲基化模式的变化情况。方法:我们采用显微操作技术去除三原核合子中两个雄原核中的一个,观察恢复了二倍体状态的胚胎的发育情况,并检测了三原核和二倍体化的合子及早期胚胎中DNA甲基化模式的动态变化。结果:二倍体化的合子的囊胚形成率与三原核合子的囊胚形成率无显著性差异;在人三原核合子中两个雄原核发生主动地DNA去甲基化而雌原核在受精后的20h后仍保持甲基化。三原核与二倍体化合子中,DNA甲基化模式没有差别。结论:去除一个雄原核不会影响合子和胚胎的DNA甲基化模式。去除多余雄原核并不能改善胚胎的发育。     

Molecular Cell | 首次揭示SCNT胚胎早期发育过程中Cohesin对初级合子基因组激活相关基因表达的阻碍

体细胞核移植(somatic cell nuclear transfer，SCNT)技术可将体细胞重编程为全能细胞，但研究人员对这一过程中染色体3D构象的重塑却知之甚少。清华大学生命科学学院颉伟研究组与华中农业大学动科动医学院苗义良研究组通过少量细胞全基因组染色质构象捕获技术(sisHi-C)检测了小鼠SCNT胚胎和体外受精(in vitro fertilization, IVF)胚胎卵裂期染色体构象变化(2020年6月23日在线发表，doi:10.1016/j.molcel.2020.06.001)。研究发现胚胎在卵裂期发育过程中拓扑相关结构域(topologically associating domain, TADs)相较其供体细胞或MII卵显著减弱，但SCNT胚胎在1-细胞期TADs明显强于相应时期的体外受精胚胎，2-细胞期之后两种胚胎TADs的变化趋同，2-细胞期之后TADs减弱，至8-细胞期TADs重新增强。研究人员进一步在1-细胞期敲低了TADs关键蛋白Cohesin (黏连蛋白)，发现Cohesin敲低的SCNT胚胎1-细胞期TADs和对照组相比明显减弱，胚胎发育至囊胚的比例显著增加。转录组测序发现Cohesin敲低后的染色体构象变化促进了初级合子基因组激活相关基因的表达，从而促进了SCNT胚胎的体外发育。该研究结果表明染色体构象的异常可能是SCNT胚胎发育能力较IVF胚胎低的重要原因，为提高SCNT胚胎发育能力提供了新思路。     

油菜裂外壁小孢子胚在分子水平上具有胚体/胚柄分化

早期合子胚取材困难, 难以开展相关研究。前人的工作表明, 油菜(Brassica napus)裂外壁小孢子胚胎发生系统能够较好地模拟合子胚的分化模式, 因而可替代早期合子胚胎作为研究材料。但目前尚缺乏该胚胎发生系统中胚胎具有胚体/胚柄分化的分子水平的证据。该文首次证明了油菜WOX家族基因能够用于标记胚体/胚柄的分化过程, 利用胚柄标记基因BnWOX8的表达模式, 从分子水平上证明了带胚柄的裂外壁小孢子胚的确存在胚体/胚柄的分化。研究结果为充分利用油菜裂外壁小孢子胚胎发生系统, 解决早期胚胎取材困难的问题奠定了坚实的基础。同时, 建立了活体激光切割分离特定细胞的技术, 结合用于少量细胞RNA提取的活体特异细胞RNA提取技术, 为鉴定少量特异分化细胞的基因表达模式提供了一个可行且明确的解决方案。     

小鼠体内外受精植入前胚胎全基因组甲基化模式比较

为考察体外受精、操作及培养环境对体外受精的小鼠植入前胚胎全基因组DNA甲基化模式的影响,本研究以体内受精的植入前胚胎作为对照,采用间接免疫荧光法检测小鼠体内外受精植入前胚胎基因组DNA甲基化模式.实验结果表明,体外受精各期植入前胚胎呈现出与之相应时期的体内受精植入前胚胎不同的DNA甲基化模式和水平,原核期甲基化水平较高,2-4-、8-细胞期明显降低,而桑葚胚和囊胚期又略有升高.各期体外受精植入前胚胎的基因组DNA甲基化水平都比同时期体内受精胚胎的甲基化水平低.本实验结果部分显示了体外受精、操作及培养环境可能对正常的DNA甲基化模式产生影响,造成体外受精植入前胚胎甲基化模式异常.     

哺乳动物早期胚胎的基因表达及其调控

哺乳动物的早期发育包括合子的形成、胚胎基因组的活化和细胞开始分化等。在这段时期,精蛋白被组蛋白取代;二倍体形成后甲基化的单倍体亲本基因组经历了脱甲基作用;母本控制的发育被合子控制所取代。此外,在染色体调节的转录抑制状态形成之后,胚胎基因组活化,但基因的有效表达需要有增强子。这种转录抑制状态的产生很可能发生在染色质结构水平,因为诱导组蛋白过乙酰化可免除对增强子的需求。早期胚胎的mRNA表达模式与在体内或体外成功发育的关系,对确定最佳培养条件和核移植程序是必不可少的。     

牛早期胚胎发育中AID基因的表达及其调节区DNA甲基化的动态变化北大核心CSCD

以具有DNA主动去甲基化作用的活化诱导胞苷脱氨酶(Activation-induced cytidine deaminase,AID,亦称为AICDA)基因为研究对象,检测其在牛卵母细胞及体外受精胚胎发育不同阶段的表达变化及其调节方式,揭示细胞重编程分子机制。应用Real-time PCR、BSP(Bisulfite Sequencing PCR)和免疫荧光化学等方法分析DNA甲基化对牛早期胚胎发育中AID基因表达的影响。结果显示,AID基因在牛早期胚胎发育中受DNA甲基化的调控,AID基因的T-DMR(tissue-dependent and differentially methylated region)位于其转录起始位点-88 bp--431 bp。在牛卵母细胞成熟过程中,T-DMR第2和第3号Cp G位点的DNA甲基化明显去除,而其他位点都未发生变化。卵母细胞在成熟过程中AID基因的积累与DNA甲基化状态变化相关。在牛体外受精胚发育早期的各阶段,尽管AID基因的表达不同,但AID基因T-DMR除第2和第3号CpG位点一直都维持去甲基化状态外,其他位点始终维持甲基化状态。推测其表达的变化可能是胚胎基因组激活有关。以上研究表明,AID基因T-DMR的低甲基化与其表达存在一定的相关性。通过免疫荧光检测发现,从卵母细胞成熟期到桑椹胚期,AID蛋白都是均匀分布于细胞核和细胞质中。而囊胚时期大量AID蛋白集中于内细胞团,这可能对于内细胞团多能性的维持起重要作用。综上所述,牛卵母细胞成熟中积累的AID作用于受精过程,其启动子区的DNA去甲基化与AID基因的表达有关,胚胎基因组激活后AID基因的表达可能与胚胎发育有关。     

牛早期胚胎发育中AID基因的表达及其调节区DNA甲基化的动态变化

以具有DNA主动去甲基化作用的活化诱导胞苷脱氨酶(Activation-induced cytidine deaminase,AID,亦称为AICDA)基因为研究对象,检测其在牛卵母细胞及体外受精胚胎发育不同阶段的表达变化及其调节方式,揭示细胞重编程分子机制。应用Real-time PCR、BSP(Bisulfite Sequencing PCR)和免疫荧光化学等方法分析DNA甲基化对牛早期胚胎发育中AID基因表达的影响。结果显示,AID基因在牛早期胚胎发育中受DNA甲基化的调控,AID基因的T-DMR(tissue-dependent and differentially methylated region)位于其转录起始位点-88 bp--431 bp。在牛卵母细胞成熟过程中,T-DMR第2和第3号Cp G位点的DNA甲基化明显去除,而其他位点都未发生变化。卵母细胞在成熟过程中AID基因的积累与DNA甲基化状态变化相关。在牛体外受精胚发育早期的各阶段,尽管AID基因的表达不同,但AID基因T-DMR除第2和第3号CpG位点一直都维持去甲基化状态外,其他位点始终维持甲基化状态。推测其表达的变化可能是胚胎基因组激活有关。以上研究表明,AID基因T-DMR的低甲基化与其表达存在一定的相关性。通过免疫荧光检测发现,从卵母细胞成熟期到桑椹胚期,AID蛋白都是均匀分布于细胞核和细胞质中。而囊胚时期大量AID蛋白集中于内细胞团,这可能对于内细胞团多能性的维持起重要作用。综上所述,牛卵母细胞成熟中积累的AID作用于受精过程,其启动子区的DNA去甲基化与AID基因的表达有关,胚胎基因组激活后AID基因的表达可能与胚胎发育有关。     

组蛋白精氨酸甲基化酶3对人体外培养发育阻滞胚胎的调控作用

人IVF(in vitro fertilization)培养的胚胎常易发生发育阻滞,这极大地降低了IVF的治疗效率。近年来发现,组蛋白精氨酸甲基化酶3(PRMT3)在早期胚胎发育过程中起着重要的作用,但是其对阻滞胚胎发育的作用及机制仍不清楚。该研究利用IVF废弃的胚胎为实验材料。采用Q-PCR和Confocal检测早期不同发育时期胚胎中PRMT3的核酸和蛋白表达情况,以及H4R3me2a甲基化水平的变化情况。另外,在阻滞胚胎中过表达PRMT3蛋白,观察阻滞胚胎的进一步发育。研究结果表明,与正常发育胚胎相比,阻滞胚胎中PRMT3核酸和蛋白的表达均呈现显著下降(P0.05);同时,阻滞胚胎中H4R3me2a的甲基化水平也明显降低(P0.05)。过表达PRMT3蛋白能够挽救部分阻滞胚胎的发育,甚至个别阻滞胚胎还能够发育到囊胚阶段。总之,早期发育胚胎中PRMT3表达的降低或缺失可能是导致胚胎发育阻滞产生的主要原因之一,PRMT3是早期胚胎发育过程中必需且非常重要的关键因子。     

牛体细胞克隆胚胎类ES细胞集落的筛选及其核移植

对第7d的牛体细胞克隆囊胚进行体外增殖培养,分离筛选类ES细胞,并对其进行了传代培养,接种在饲养层上的体细胞克隆囊胚细胞,在传代的24h内增殖形成小集落,2～3d有雀巢状的集落出现,筛选形态相同的细胞集落进行传代培养,4～5代后,皿底出现多个大小不等的多细胞单层集落,将传4～5代的细胞集落接种到无饲养层的4孔培养皿中培养,24h出现多细胞单层集落,4～7d长满皿底,并形成上皮样细胞,呈网状,将其作为核供体细胞进行核移植实验。结果有80%（40/50）核-质融合的移核重构胚发生卵裂,5%（2/40）发育至桑椹胚期,2.5%（1/40）发育至囊胚期,92.5%（37/40）停止在2～4细胞期,结果表明：采用牛体细胞克隆胚胎的类ES细胞进行核移植,具发育形成早期胚胎的潜能。     

牛卵母细胞玻璃化冷冻对基因mRNA表达量的影响

目的 将处于生发泡期(GV期)和体外成熟期(IVM)的牛卵母细胞进行玻璃化冷冻.解冻,对其卵裂率和囊胚率以及一些与发育相关基因的mRNA表达量进行评价.方法 玻璃化冷冻GV期(n=224)和IVM期(n=235)牛卵母细胞,解冻后对其进行体外培养并采用quantitative real time-PCR技术对冷冻.解冻...     

不同培养条件对猪卵母细胞IVM、IVF的影响

通过优化猪卵母细胞体外成熟、体外受精和胚胎体外发育体系,以进一步提高体外胚胎的生产效率和质量.研究了激素存在时间、不同激素和不同血清对猪卵母细胞体外成熟的影响;共培养体系、精卵作用时间、去除卵丘细胞的方法对猪体外受精及早期胚胎发育的影响.猪卵母细胞IVM培养48h,前24h内加入PMSG、hCG,后24h将其去除,卵母细胞总成熟率为79.54%;培养液添加15?S或15%NCS,卵母细胞成熟率分别为79.48%和74.81%;PMSG、HCG和E2配合使用后卵母细胞成熟率为81.42%.在IVF前用吹打法获得的卵裂率、桑椹胚率分别为37.89%和8.54%,精卵共孵育6h或8h的卵裂率(40.52%,37.24%)、桑椹胚率(8.42%,7.85%),以及用输卵管上皮细胞共培养所获得的卵裂率(40.84%)、桑椹胚率(9.53%)均显著高于其它各组.     

小鼠母源因子对早期胚胎发育的影响

在脊椎动物中发育过程中,卵母细胞要经历MII期停滞、受精、早期胚胎发育的启动、胚胎基因组的转录激活、并指导完成个体的发育过程。同时,核移植过程中,分化的细胞核在去核的卵母细胞中能够重编程到胚胎早期的状态并能完成个体的发育过程。在这些发育过程中母源因子都发挥了极其的重要作用。在小鼠胚胎发育研究中发现,小鼠的基因组激活发生在2细胞期,这一时期标志着合子的发育由卵母细胞控制向胚胎控制的过渡,期间发生一系列复杂的生化过程。体外培养的小鼠的胚胎的发育阻断也易发生的2细胞时期。因此对卵母细胞及早期胚胎母源因子的研究,将有利于了解早期体外培养胚胎和克隆胚胎发育失败的原因,为提高体外培养和克隆胚胎发育的成功率提供理论的基础。     

小鼠胚胎体外培养方法的优化及胚胎质量评估

实验采用输卵管收集获得的 2 细胞、原核受精卵和体外受精得到的胚胎。 2 细胞胚胎在所有培养浓度下均达到较高的囊胚发育率 ,而ISF和IVF受精卵在减低培养浓度后发育率显著降低 (p <0 .0 1 ) ,ISF受精卵从高密度 (1 /μl)下约 82 .5 %的发育率到低密度 (1 /1 0 0 0 μl)下 2 2 .3 %的发育率。而IVF胚胎的这两个值分别为 46 .3 %和5 .2 %。2 细胞胚胎与其他两种受精卵相比 ,每个囊胚所含的细胞数目差异显著 (p <0 .0 1 )。添加 1ng/ml(1 /1 0 μl)和 1 0ng/ml(1 /1 0 0 μl)的PAF显著增加了IVF胚胎的囊胚发育率 (p <0 .0 1 )。在胚胎密度为 1 /1 0 μl的培养密度下 ,添加 1 0ng/ml以上的IGF Ⅰ同样改善IVF受精卵的发育能力 (p <0 .0 1 )。培养液中添加EGF对囊胚的发育率没有影响。PAF和IGF Ⅰ协同作用的效果与IGF Ⅰ单独处理的结果并无差异 (p >0 .0 5) ,但高于PAF单独处理组 (p <0 .0 5)。结果表明 ,胚胎生长所需的生长因子在低密度培养条件下被稀释并影响胚胎的正常发育。PAF和IGF Ⅰ作为自分泌性胚胎营养因子在一定程度上补偿了由于低密度培养所带来的负效应。     

小鼠2-细胞胚胎ATP合成酶6基因特异表达分析及鉴定

合子基因组活化是小鼠胚胎早期发育由细胞质调控向核调控转变的关键 .小鼠合子基因组活化发生在 2 细胞胚胎阶段 ,通过对 2 细胞胚胎阶段特异性表达基因的分析 ,可以从分子水平上揭示早期小鼠胚胎的发育机理 .用DD RTPCR技术 ,从单个小鼠 2 细胞胚胎与成熟卵母细胞 (MII细胞 )中分离了 2个差异片段 ,片段 2同小鼠睾丸中表达的一个未知片段具有高度同源性 .经过cDNA文库构建、筛选 ,分离到其全长cDNA .序列分析结果表明 ,该基因为小鼠ATP合成酶亚单位 6基因 .ATP合成酶亚单位 6基因由线粒体DNA编码 ,与细胞内ATP的合成相关 .小鼠 2 细胞胚胎特异表达的ATP合成酶亚单位 6基因可能与胚胎正常发育相关     

人的重组促黄体生成素对小鼠卵母细胞体外受精的影响

目的探讨人的重组促黄体生成素(r-hLH)对性成熟前的小鼠卵母细胞体外受精(invitrofertilization,IVF)后的分裂、以及IVF胚的体外培养(invitroculture,IVC)过程中发育状况的影响.方法选用性成熟前的清洁级昆明小鼠,分别用r-hFSH(人的重组促卵泡素20IU),r-hFSH+r-hLH(各20IU)或20IUr-hLH对其进行超排处理,通过对从各处理组小鼠卵巢中手工器械分离出来的卵丘-卵母细胞复合体(cumulusenclosedoocyte,CEO)进行体外受精之后,进一步观察这些CEO经IVF后的受精分裂状况,以及IVC后的发育情况.结果r-hFSH+r-hLH处理组小鼠卵母细胞IVF率(72.2%)极显著高于r-hFSH单独处理组(39.9%)或r-hLH单独处理组(37.2%)的相应指标;r-hFSH+r-hLH处理组和r-hFSH单独处理组的IVF胚,发育至8～16细胞阶段的比例(8～16细胞率)趋于一致(25.15%∶27.18%),但是都极显著高于r-hLH处理组的8～16细胞率(17.24%);r-hFSH处理组IVF胚发育至16～32细胞阶段的总比例(16～32细胞率∶33.01%),极显著高于r-hFSH+r-hLH处理组及r-hLH单独处理组的指标(1.75%和0).结论在IVF条件下,r-hLH对小鼠卵母细胞的受精有明显的促进作用,同时却对相应IVF胚的进一步发育产生明显的抑制作用.     

基因表达谱分析牛早期胚胎发育过程的调控机理

早期胚胎的死亡会给畜牧业的发展带来巨大的经济损失, 特别是对于母牛生产来说更是如此, 因此研究早期胚胎发育过程具有极为重要的价值。文章从公共数据库GEO中选取了关于牛早期胚胎发育过程的一套基因表达谱数据, 通过显著性分析及聚类分析来研究牛早期胚胎发育过程中不同时期的基因组表达模式。结果表明: 整个牛早期胚胎发育过程大致可划分为3组不同的基因组表达模式阶段; 同时, 差显基因在不同时期表达量的波动情况表明8-细胞期和16-细胞期在牛的整个早期胚胎发育过程的重要性。另外, 通过进一步的功能注释和通路分析表明在牛胚胎早期发育不同阶段时期存在着一些重要因子及相关通路。     

电激转化GFP基因在小麦合子和早期原胚中的高频表达

用电激法将GFP基因成功转入分离的小麦(Triticum aestivum L.)合子及早期原胚中.在电场强度150 V/cm、电容25 μF、线性DNA浓度200 μg/mL、电激缓冲液pH 7.2的条件下,得到GFP基因在早期原胚中的高频瞬间表达(46.7%).与开花后5 d胚胎的最适电场强度相比,合子和早期原胚因较幼嫩而最适电场强度较低.电激后的一些早期原胚可以在KM8p培养基中培养并继续分裂,分裂后的细胞中也能观察到GFP基因的表达.此外,电激后的合子及2细胞、4细胞和8细胞原胚中没有看到基因表达的嵌合现象.