Oct4基因在猪孤雌激活和体外受精早期胚胎中的表达特征

目的研究植入前胚胎发育重要基因Oct4在猪孤雌和体外受精胚胎中的表达特征。方法收集成熟卵母细胞、孤雌和体外受精2细胞、4细胞、8细胞胚胎和囊胚,做荧光即时定量PCR检测,以体外成熟的猪卵母细胞做对照分析相对表达量。结果孤雌组和体外受精组胚胎在8细胞期Oct4表达量均最高(P<0.05),在孤雌和体外受精组囊胚相对于其他时期Oct4表达量最低(P<0.05)。在同一时期孤雌和体外受精胚胎上Oct4表达并没有差异。结论多能性基因Oct4在卵裂发育时期表达量动态变化,孤雌胚胎在一定程度上可作为体外胚胎基因表达的模型,且不同的胚胎培养条件可能导致基因表达的差异。     

多能性转录因子OCT4和SOX2在体外发育的小鼠2-细胞胚胎的表达与定位

为探讨多能性转录因子OCT4和SOX2在昆明小鼠(Mus musculus)2-细胞胚胎发育过程中与2-细胞胚胎阻滞发生的相关性,本研究应用实时荧光定量PCR技术检测了小鼠卵母细胞及在M16培养液中培养的不同发育阶段体外受精胚Oct4和Sox2基因的表达,并利用实时荧光定量PCR和免疫荧光技术比较了2-细胞胚、2-细胞阻滞胚和4-细胞胚的OCT4和SOX2的表达与定位。采用ANOVA对实验所得的数据进行分析,P0.05被认为是具有显著性差异。研究结果显示,2-细胞胚只有24.8%发育成4-细胞胚,75.2%的2-细胞胚发生了阻滞。Sox2和Oct4的m RNA在MⅡ期卵母细胞、原核胚、2-细胞胚、4-细胞胚、桑椹胚和囊胚中都有表达。Oct4 m RNA的表达水平在4-细胞胚显著高于2-细胞胚和2-细胞阻滞胚(P0.05),Sox2 m RNA的表达水平在2-细胞胚显著高于2-细胞阻滞胚和4-细胞胚(P0.05),而后两者之间没有差异(P0.05)。OCT4蛋白在2-细胞胚和4-细胞胚中与核共定位,但在2-细胞阻滞胚中弥散存在于胞质中。SOX2蛋白在以上3类胚胎中始终定位于细胞核。上述结果提示,转录因子OCT4和SOX2的表达和定位与小鼠2-细胞胚胎发育阻滞相关,母源性SOX2表达的维持对胚胎合子基因组激活(ZGA)的发生具有重要作用,母源性OCT4的异常定位可能影响了合子基因组激活相关基因的激活,而合子中Oct4的表达影响合子基因组激活后胚胎的发育。     

小鼠胚胎干细胞中天然反义转录物的表达及功能研究

非编码RNA(ncRNA),如小分子RNA和基因间长链非编码RNA在调控多能性方面发挥着重要的作用.然而,天然反义转录物(NAT)在胚胎干细胞中的作用并不清楚.本研究首先通过数字基因表达谱发现在小鼠胚胎干细胞中存在广泛的NAT表达,随后证实了Oct4,Nanog和Sox2这3个关键的多能性基因存在NAT的表达.并且,过表达Sox2的NAT可以在蛋白水平上降低Sox2的表达,同时在转录水平上对Sox2有轻微的上调作用.总之,本研究数据表明,NAT和其他的ncRNA一样,参与了多能性的维持.     

小鼠孤雌胚胎干细胞的建立及其向运动神经元分化的初探

文章采用小鼠的孤雌囊胚建立胚胎干细胞系,探究其向运动神经元分化的可能,为临床治疗以及研究基因组印记与神经分化的的关系提供理论基础。结果表明:卵母细胞孤雌激活率达到93.26%,成功建立了8个孤雌胚胎干细胞系,建系率达到23.53%。克隆表达多潜能标记Oct4及细胞表面标记SSEA-1,有高水平的碱性磷酸酶活性,在细胞第10代和第30代时核型分析检测显示为正常的40条染色体。体内、外均分化出三胚层来源的细胞。联合应用全反式维甲酸(RA)、音猬因子(Shh)及细胞外基质,小鼠孤雌胚胎干细胞可被诱导表达运动神经元的标志性标记HB9、Olig2。     

体外受精和孤雌活化过程中小鼠胚胎细胞骨架的动态变化

为研究微管在体外受精与孤雌活化过程中的动态变化,本实验比较了体外受精胚胎、SrCl2激活的孤雌胚胎和体内受精的原核期胚胎在体外发育的情况,采用免疫荧光化学与激光共聚焦显微术检测卵母细胞孤雌活化过程中及体外受精后微管及核的动态变化,以分析微管在减数分裂过程中的作用及其对早期发育的影响.结果显示,体内受精胚胎的发育率显著高于体外受精和孤雌激活胚胎体外发育率(P<0.05),而体外受精与孤雌激活胚胎在各阶段发育率差异均不显著.在体外受精中,精子入卵,激活卵母细胞,减数分裂恢复,纺锤丝牵拉赤道板卜致密排列的母源染色体向纺锤体两侧迁移;后期将染色体拉向两极;末期时,微管分布于两组已去凝集的母源染色体之间,卵母细胞排出第二极体(the second polarbody,Pb2),解聚的母源染色体形成雌原核.同时,在受精后5～8 h精子染色质发生去浓缩与再浓缩,形成雄原核.在原核形成的同时,胞质星体在雌、雄原核的周围重组形成长的微管,负责雌、雄原核的迁移靠近.孤雌活化过程中,卵母细胞恢复减数分裂,姐妹染色单体分离,被拉向两极,经细胞松弛素B处理后,活化4～6 h,卵周隙中未见Pb2,而在胞质中出现两个混合的单倍体原核,之间由微管相连接,负责两个单倍体原核的迁移靠近.与体外受精相比较,孤雌活化时卵母细胞更容易被激活,减数分裂期间微管的发育早且更完善.     

维持胚胎干细胞多能性的分子机制

胚胎干细胞（ES细胞）来源于早期发育的胚胎,具有分化为任何细胞类型的多能性,因此具有巨大的基础研究及潜在的应用前景.目前认为ES细胞主要通过一些外源性信号分子的作用及某些重要的内源性转录因子的表达共同起作用来达到其维持多能性的目的.外源性信号分子LIF、BMP4以及Wnt等介导的信号传导通路与内源性转录因子Oct4、Nanog、Sox2、FoxD3等共同起作用来抑制那些促进ES细胞分化的基因表达和激活那些有助于维持ES细胞多能性维持的基因表达,进而形成一个相互调控和依存的基因调控网络共同维持ES细胞的多能性.     

猪克隆胚胎激活方法优化与转人溶菌酶基因克隆猪的生产

为了提高转基因克隆效率和获得转人溶菌酶基因克隆猪,研究了不同电激活参数和化学辅助激活方法对猪克隆胚胎和孤雌胚胎体外发育的影响.结果发现:电场强度会显著影响克隆胚胎的融合率和体外发育能力(P<0.05),电脉冲次数对克隆胚胎体外发育促进作用不显著(P>0.05),而相同电激活条件下克隆胚胎和孤雌胚胎的体外发育能力变化趋势不同;电激活后再利用放线菌酮+细胞松弛素B(CHX+CB)处理4 h能显著提高克隆胚胎的囊胚率(P<0.05),而用二甲基氨基嘌呤(6-DMAP)处理没有提高克隆胚胎囊胚率(P>0.05),但6-DMAP或CHX+CB处理均可显著提高孤雌胚胎的囊胚率(P<0.05).上述结果表明,最佳的孤雌激活条件并不一定是克隆胚胎的最佳激活条件.本研究中猪克隆胚胎的最佳激活方法为1.6 kV/cm、100μs、2次直流电脉冲间隔100μs,再辅以CHX+CB处理4 h.利用优化的激活条件成功获得了乳腺特异表达人溶菌酶的转基因猪,为猪转基因育种奠定了基础.     

小鼠卵细胞质对供体核DNA甲基化和U2afbp-rs基因表达的调控

利用细胞核移植技术将NIH3T3细胞核和孤雌桑椹胚单个卵裂球,分别移植到去核MⅡ期受体卵母细胞中,通过免疫荧光染色后比较体外受精胚、孤雌胚、NIH3T3核移植重组胚和孤雌桑椹胚核移植重组胚附植前各时期胚胎DNA甲基化水平的变化,以探明克隆胚细胞核去分化与DNA甲基化的相互关系.利用Real-timePCR技术检测体外受精胚、孤雌胚和孤雌桑椹胚核移植重组胚附植前各时期胚胎中,印记基因U2afbp-rs基因以及非印记基因eIF-4C基因表达量的变化,以探明小鼠卵细胞质对克隆胚细胞核中印记基因表达的调控.结果表明,克隆胚供体核基因组DNA在核移植后并没有发生主动去甲基化.孤雌桑椹胚核移植后重组胚中U2afbp-rs基因和eIF-4C基因的表达水平要显著低于对照孤雌胚,但其表达量变化规律与对照孤雌胚相同,说明了卵细胞质对供体核印记基因的表达具有一定的调控作用.     

小鼠电激活孤雌胚胎早期体内外发育能力的比较

目的探讨小鼠电激活孤雌胚胎的早期体内、外发育能力。方法 利用不同电脉冲参数和激活液对小鼠卵母细胞进行活化,观察激活后的小鼠孤雌胚体外发育状况和移植后的发育能力。结果非电解质激活液优于电解质液,脉冲强度、脉冲宽度和脉冲次数3个参数各自处于某一范围内时,他们之间存在某种相关性,降低其中1个参数可通过升高另外2个参数得到补偿,经筛选较适宜的电脉冲参数为：1.0 kV/cm、40μs、2 p,或者1.5kV/cm、30/μs、2 p,分别为74.65%和71.19%,体外囊胚发育率分别为43.40%和47.62%。电激活孤雌胚体外发育时序比正常胚胎慢,但囊胚细胞数与对照组差异不显著。它们经胚胎移植后,其中的一部分能够着床,但着床率仅为3.6%,极显著低于对照组（67%,P〈0.01）。结论电刺激能够较好地模拟正常受精过程激活小鼠卵母细胞,但激活后的多数小鼠孤雌胚胎着床能力较低,不能够顺利着床。     

化学联合激活可明显提高小鼠孤雌胚胎发育率

为探讨一种高效的小鼠卵母细胞孤雌激活的方案,进一步提高孤雌囊胚发育率。用不同浓度的氯化锶及不同作用时间的乙醇,并分别联合6-DMAP对不同卵龄小鼠卵母细胞进行活化,统计小鼠卵母细胞卵裂率和体外发育状况。结果显示,15～16h、18～19h和20～21h卵龄组卵母细胞经6mmol/LSrCl2联合6-DMAP处理后,三组的激活率随卵龄增长而升高,其中20～21h卵龄组显著高于15～16h、18～19h组(P<0.05),激活胚胎的发育率以18～19h时最高;6mmol/L和10mmol/L的SrCl2联合6-DMAP均能有效地激活小鼠卵母细胞,激活率分别为76.4%和83.6%,桑葚胚率分别为50.0%和56.3%;70ml/L乙醇联合6-DMAP以处理7min组获得了较好的激活率和囊胚发育率,分别为77.1%和42.4%,囊胚率均显著高于4min和10min处理组(P<0.05)。6-DMAP与SrCl2或乙醇联合应用可以有效抑制第二极体的排出,提高激活胚的二倍体比率;孤雌囊胚的平均细胞数显著低于正常受精囊胚(P<0.05)。不同激活方案对孤雌活化胚的核型和发育能力的作用差异较大,小鼠卵母细胞孤雌激活率与卵龄...     

Gas6在猪卵母细胞及早期胚胎中表达模式与功能的初步研究

该研究通过免疫组化和QRT-PCR等方法系统分析了Gas6（growth arrest-special gene 6）基因在猪卵泡发生及早期胚胎发育过程中的表达规律,并提出了一种改良猪卵母细胞体外成熟系统的方法。研究结果显示,Gas6基因表达于猪卵巢中的卵母细胞细胞核及其周围的卵丘细胞,在卵母细胞体外成熟及早期胚胎发育过程中始终有表达,且在囊胚中表达最高。Gas6 mRNA在卵母细胞成熟过程中始终存在,但在孤雌激活后迅速消失,直到发育到囊胚时再次出现。在猪卵母细胞体外培养系统中添加不同浓度的Gas6重组蛋白培养卵母细胞,发现添加Gas6重组蛋白对卵母细胞的极体率无显著影响;但是当添加浓度为100 ng/mL时,培养的卵母细胞孤雌激活后分裂率、囊胚率及囊胚细胞数都显著增高。Gas6可能是通过改善卵母细胞细胞质的成熟质量提高卵母细胞的发育潜能,从而获得了更多、更好的胚胎。     

小鼠孤雌胚与体内正常胚H3K27三甲基化模式的差异

为了考察小鼠(Mus musculus)孤雌激活胚胎H3K27三甲基化模式与体内正常胚胎之间的差异,以及曲古抑菌素A(TSA)对孤雌胚H3K27三甲基化水平的影响,探究表观遗传修饰对孤雌胚胎发育的作用。首先,用H3K27me3特异性抗体对MⅡ期卵母细胞染色,利用激光共聚焦对其荧光强度进行检测,结果发现该时期的甲基化荧光强度相对较低。接着,采用同样的方法对小鼠孤雌胚胎和体内正常胚胎植入前各时期的H3K27me3模式进行比较,结果显示,从2-细胞到囊胚期孤雌组呈现逐渐升高的趋势,与体内组变化趋势完全相反,且总体平均荧光强度较体内组普遍偏低。孤雌胚胎经TSA处理后,处理组和未处理组在前三个时期虽然没有显著性差异(P0.05),但是处理之后的H3K27三甲基化水平有所提高,囊胚期与未处理组相比有显著性差异(P0.05)。以上结果表明,小鼠孤雌胚胎的H3K27三甲基化模式与体内胚胎之间存在着巨大的差异,这可能是造成孤雌胚胎发育能力差的重要原因之一。TSA处理对H3K27me3模式造成了一定的影响,使体外培养环境有所改善,这可能对提高孤雌胚胎发育能力具有一定的意义。     

两种激活处理促进小鼠孤雌胚胎原核形成

不同人工处理方法激活哺乳动物卵母细胞的机理相似,但其激活效率存在差异。本研究以昆明(KM)、129/Sv×KM F1和C3H×KM F1雌鼠来源的卵母细胞为对象,利用氯化锶(SrCl2,Sr2+)联合细胞松弛素B(cytochalasin B,CB)(Sr2++CB)和离子霉素(ionomycin,Ion)联合6-二甲胺基嘌呤(6-dimethylaminopurine,6-DMAP)(Ion+6-DMAP)两种激活方法处理下对比分析不同品系小鼠卵母细胞的激活效率,并以卵母细胞原核形成率、原核数量和孤雌胚胎体外发育来评价两种激活剂的激活效率。研究结果表明,Ion+6-DMAP激活卵的1原核比率显著高于2原核(p0.05),Sr2++CB激活卵的2原核比率显著高于1原核(p0.05);KM、129/Sv×KM F1和C3H×KM F1各组孤雌胚胎卵裂率和激活率没有显著差异(P0.05),但129/Sv×KM F1和C3H×KM F1囊胚发育率显著高于KM组(p0.05)。3种小鼠品系的卵母细胞用Sr2++CB处理的孤雌胚胎发育率显著高于Ion+6-DMAP。结果证明,Sr2++CB处理小鼠卵母细胞的激活效率明显优于Ion+6-DMAP;129/Sv×KM F1和C3H×KM F1的孤雌胚胎体外发育率显著高于KM小鼠,为研究小鼠遗传背景影响孤雌胚胎发育的机理提供参考。     

斑马鱼多能性因子的研究进展

哺乳动物多能性因子, 主要包括Pou5f1/Oct4、Sox2、Klf4、Nanog等转录因子, 不仅能够维持胚胎干细胞的未分化状态, 同时也参与使分化细胞重编程回多能性状态的过程。目前对脊椎动物多能性因子在体(in vivo)功能研究报道极少。斑马鱼是研究脊椎动物早期发育分化的理想模型, 它能够为多能性相关因子的功能研究提供在体环境, 因而可以更准确地了解多能性因子的作用信息。近年来, 已在斑马鱼中发现了多种哺乳动物多能性因子的同源基因, 如oct4、nanog等。文章主要介绍了斑马鱼中多能性因子的相关研究进展, 并与其它动物中的研究作一比较。     

小鼠孤雌胚胎干细胞系的建立及生物学特性鉴定

目的:探讨建立合适的小鼠孤雌胚胎干细胞建系方法。方法:采用氯化锶联合细胞松弛素B激活B6D2F1杂交小鼠卵母细胞,所获得的囊胚与桑椹胚分别用于孤雌胚胎干细胞的建系,观察两者的建系成功率。结果:共建立了12株小鼠孤雌胚胎干细胞系,这些细胞SSEA-1抗原阳性,SSEA-4,TRA-1-81,TRA-1-60表面抗原阴性,具有AKP活性,保持正常染色体核型,体内外分化分别形成畸胎瘤和拟胚体。结论:采用囊胚和去透明带的桑葚胚建立孤雌胚胎干细胞系获得成功。该方法为人类纯合子的胚胎干细胞建系提供基础,在自体细胞治疗领域中具有潜在的应用价值。     

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.     

慢病毒载体介导的绿色荧光蛋白转基因标记法研究猪嵌合体制作

目的:通过建立慢病毒载体感染猪胚胎体系实现胚胎标记,进而研究不同发育阶段猪孤雌胚胎之间的嵌合能力,为进一步研究猪早期胚胎发育以及细胞分化奠定基础.方法:首先,通过显微注射的方法把2×109I.U./ml、2×108I.U./ml和2×107I.U./ml三个梯度的表达绿色荧光的慢病毒载体分别注射到猪1-细胞胚胎和2-细胞胚胎的透明带下,进行胚胎的GFP转基因标记,在荧光显微镜下观察比较卵裂率、阳性胚胎率、囊胚率、阳性囊胚率和囊胚细胞数.然后,采用凹窝聚合法对同步发育胚胎在不同阶段(2-细胞,4-细胞,8-细胞)进行嵌合,2-细胞胚胎与不同发育阶段(2-细胞、4-细胞、8-细胞)胚胎进行嵌合以及2-细胞胚胎卵裂球互换制作嵌合体胚胎,发育到囊胚时在荧光显微镜下检测胚胎的嵌合状态.结果:2×109I.U./ml的慢病毒感染猪2-细胞胚胎组中,体外受精和孤雌胚胎感染阳性率( 80.00％、76.36％)和阳性囊胚率(90.74％、89.56％)都显著高于其它滴度组(P＜0.05),另外,慢病毒感染的两种胚胎与对照组对卵裂率、囊胚率和囊胚细胞数三个指标没有显著影响(P＞0.05).2-细胞胚胎之间嵌合囊胚率和2-细胞卵裂球互换嵌合囊胚率( 53.85％、62.50％)显著高于2-细胞胚胎与4-细胞胚胎的嵌合率(18.60％,P＜0.05),在同步发育胚胎中8-细胞胚胎之间的嵌合率(75.00％)高于4-细胞胚胎之间和2-细胞胚胎之间的嵌合率( 65.00％、53.80％).结论:2×109I.U./ml的慢病毒感染2-细胞期胚胎效率最高,另外,慢病毒感染对猪胚胎发育没有明显影响.8-细胞间的嵌合率比较高;发育同步胚胎间的嵌合率高于发育非同步胚胎间的嵌合率.     

影响小鼠孤雌胚胎干细胞的建系效率因素初探

目的检测孤雌胚胎干细胞系的建系效率与小鼠品系以及培养体系的关系。方法将小鼠MⅡ期卵子孤雌激活发育至囊胚,然后从囊胚内细胞团分离孤雌胚胎干细胞。结果杂交和近交系小鼠的建系效率没有显著差异,建系的培养体系中加入ERK抑制剂或者采用血清替代品KSR时,建系效率显著提高。结论小鼠孤雌胚胎干细胞的建系效率与小鼠的遗传背景并没有直接关系,而与分离内细胞团的培养体系密切相关。     

特定因子诱导多能干细胞

胚胎干细胞由于具有发育上的全能性,被认为是用于移植治疗的最佳来源。然而,由于人的胚胎干细胞直接运用引发免疫排斥以及触及伦理矛盾,人们一直在研发多能干细胞。2006年,多能干细胞的研究有了重大进展。首先,Yamanaka实验室构建用逆转录载体将候选因子导入成纤维细胞,而后检测多能性标志基因的表达。结果发现,四种因子Oct3/4、Sox2、c-Myc以及Klf4的组合产生了表达多能性标志基因才有的抗药性的克隆,意味着细胞获得了多能性。用这种方法筛选的细胞无论在形态和增殖分化能力方面均类似于干细胞,而且表达干细胞标志基因以及在体内外能向三个胚层的细胞类型分化,这种细胞被命名为诱导性多能干细胞(iPS细胞)。进一步,用更严格的筛选基因nanog得到的iPS能够嵌合到生殖系中。而后,运用改进的方法从人的成体成纤维细胞也可以得到iPS细胞。然而,这种方法得到的嵌合体小鼠存在肿瘤形成现象,可能是由于c-Myc逆转录病毒整合到了基因组。通过替代的方法,去掉c-Myc的iPS也能够获得。为了进一步降低肿瘤形成的几率,近来发展了一种不依赖于病毒的方法,用质粒载体作为介质。iPS进一步的研究热点在于安全性以及从更严格的医学角度提高诱导iPS的效率,其分子机理和相关的技术问题也有待解决和克服。     

绵羊胞内单精子注射技术

本文的主要目标是建立绵羊胞内单精子注射技术(intracyioplasmic sperm injection,ICSI)。并且尝试了ICSI技术生产绵羊转基因胚胎的可能性。实验1比较了绵羊卵母细胞孤雌激活的3种化学方法。结果显示,Ionomvcin/3 h/6-dimethylaminopurine(6-DMAP)和Ionomycin激活胚的卵裂率(71.7%和91.8%)和囊胚率(17.4%和11%)显著(P<0.01)高于Ca~(2+)激活胚(18.4%和0)。Ionomycin/3 h/6-DMAP激活胚的囊胚发育形态和比例相对较高。实验2中,活精子注射至卵母细胞质后,用Ionomycin/3 h/6-DMAP激活,排出第二极体(PB2)的71枚ICSI胚胎用SOFaaBSA溶液培养,卵裂率为71.8%(51/71),显著(P<0.01)高于体外受精(41.4%,IVF)和阴性对照胚胎(30.2%,sham-ICSI)。培养7天后,sham-ICSI组没有囊胚生成;ICSI和IVF胚胎的囊胚率分别为7.0%(5/71)和16.1%(9/56),两者差异不显著(P>0.05)。这些ICSI囊胚在冷冻前后均能孵化,显示初步建立了绵羊ICSI技术。另外,我们探索了ICSI技术生产转基因胚胎的可能性,-20℃冻融1次的死精子与pEGFP-N1质粒共注射,33枚2-细胞期ICSI胚胎中,2枚可见GFP蛋白。其中1枚停止发育,另外1枚继续发育至16-细胞期,仍然可见GFP基因的表达。4枚解冻的ICSI囊胚手术移植给2只发情同期化受体绵羊,60天时,B超未见怀孕。本文初步结果表明,ICSI技术生产转基因绵羊有可能性,需深入研究。