山羊精子介导法转染外源基因影响因素及最适条件的研究

探讨山羊精子与外源DNA共孵育转染外源DNA效率的影响因素,优化精子转染程序.用DIG免疫组化方法检测和比较精子转染效率,因素为精子洗涤程度、转染缓冲液、精予活力、BSA、肝素、异种动物精浆等.离心洗涤3次以内的山羊精子DNase Ⅰ消化前、后阳性率随洗涤次数增加而显著增加(P＜0.05),而离心3次以上的转染效率略有下降;以mDM为共孵育缓冲体系可获得较高的转染效率;活力为0.55的精子转基因阳性率显著低于活力为0.9的精子(消化前、后阳性率分别为35.4±2.9%和21.8±5.3% vs 63.5±7.2%和50.3±2.8%,P＜0.os);共孵育体系中异种动物精浆可显著降低转染效率(P＜0.01),甚至与肝素可置换出已结合和内化转运到精子内的外源DNA,而共孵育体系中的BSA可抑制精子内化外源DNA.山羊共孵育法转染外源基因最适转染条件为mDM缓冲液洗涤3次后上浮收集高活力精子进行转染.     

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。     

山羊精子结合和内化外源DNA的特征及影响因素

外源DNA与精子相互作用后的定位及内化率是精子载体法制备转基因动物的关键环节.实验以标记的DNA片段为示踪材料,就精子与外源DNA相互作用的基本特征及影响因素进行了研究.结果表明:山羊精子可自发性结合外源DNA,外源DNA最初结合于顶体后区质膜外表面,随后部分内化进入细胞内.精子对外源DNA的结合和内化能力随供体的不同而差异明显,在实验所检查的35只公羊中,结合率(DNaseⅠ消化前)波动于4.6%～62.4%,内化率(DNaseⅠ消化后)波动于2.1%～53.8%,个体间差异显著(P<0.01).对于同一供体的精子而言,阻止DNA结合的最主要因素是精浆,与射出的原精液相比,洗涤后精子的结合率和内化率分别提高了3倍和5倍;其次精子获能也将导致结合率和内化率降低(P<0.01).死精子不能完成外源DNA的内化过程,但反复冻融导致质膜破裂的死精子具有更高的结合率,而且阳性率与动物个体无关.上述结果提示,筛选合适的精子供体,采用优化的转染处理方法是提高精子载体方法效率的前提和保证.     

精子结合外源DNA的特征及影响因素

外源DNA与精子相互作用后的定位及内化率是精子载体法制备转基因动物的关键环节。实验以标记的DNA片段为示踪材料,就精子与外源DNA相互作用的基本特征及影响因素进行了研究。结果表明：山羊精子可自发性结合外源DNA,外源DNA最初结合于顶体后区质膜外表面,随后部分内化进入细胞内。精子对外源DNA的结合和内化能力随供体的不同而差异明显,在实验所检查的35只公羊中,结合率（DNaseⅠ消化前）波动于4.6% ~ 62.4%,内化率（DNaseⅠ消化后）波动于2.1% ~ 53.8%,个体间差异显著（P<0.01）。对于同一供体的精子而言,阻止DNA结合的最主要因素是精浆,与射出的原精液相比,洗涤后精子的结合率和内化率分别提高了3倍和5倍;其次精子获能也将导致结合率和内化率降低（P<0.01）。死精子不能完成外源DNA的内化过程,但反复冻融导致质膜破裂的死精子具有更高的结合率,而且阳性率与动物个体无关。上述结果提示,筛选合适的精子供体,采用优化的转染处理方法是提高精子载体方法效率的前提和保证。     

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.     

评价两种消毒剂对IVF实验室微环境和妊娠结局的影响

目的在辅助生殖体外受精(in vitro fertilization,IVF)实验室的胚胎操作过程中,根据消毒剂对胚胎质量和妊娠结局的影响,评价季铵盐消毒剂是否比75%酒精消毒液更适合用于IVF实验室。方法回顾分析2016年1月至9月在我中心行IVF的619例新鲜移植周期,根据IVF实验室使用的消毒剂不同分为两组,A组383例为使用75%酒精消毒组,B组236例使用季铵盐组。对比两组的VOC浓度、获卵数、获卵率、受精率、多精率、卵裂率、优质胚胎率、优质囊胚形成率、着床率、临床妊娠率以及流产率。结果相比于A组,B组的VOC浓度显著降低;A、B两组的获卵数、获卵率、受精率、多精率、卵裂率、优质胚胎率、优质囊胚形成率和流产率的差异均不具有统计学意义(P0.05);但B组的着床率和妊娠率显著高于A组(P0.05)。结论两组对胚胎的体外培养质量没有显著性的影响,但使用季铵盐组相比于75%酒精组胚胎着床率和妊娠率显著提高。因此,季铵盐消毒剂比75%酒精更适合作为IVF实验室消毒剂。     

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。     

利用体细胞核移植技术生产表达绿色荧光蛋白的猪转基因克隆胚胎

以转染了质粒pEGFP-N1的猪胎儿成纤维细胞与体外成熟(in vitro maturation, IVM)的猪卵母细胞构建克隆胚, 比较了细胞转染后G418筛选与否, 卵母细胞IVM持续时间及IVM时氧分压高低对克隆胚早期发育的影响. 结果如下: (ⅰ) G418连续筛选10天所得转GFP细胞的克隆胚卵裂率显著低于非筛选组(47.5% vs. 71.6%, P<0.05), 而囊胚率差异不显著(10% vs. 10.4%, P>0.05); (ⅱ) 相比于36 h IVM, 延长IVM时间至 42 h卵母细胞的核成熟明显改善(83.6% vs. 96.7%, P<0.05); 另外, 虽然IVM 42 h也使得克隆胚卵裂率(59.3% vs. 73.6%)及囊胚率(9. 3% vs. 13.2%)都略有提高, 但效果不显著 (P>0.05); (ⅲ) 7%氧IVM 42 h 的卵母细胞与20%氧处理组相比, 克隆胚的卵裂率(70.6% vs. 67.1%)以及囊胚率(11.8% vs. 12.3%)差异都不明显(P>0.05). 上述结果显示: (ⅰ) G418筛选对转绿色荧光蛋白基因(GFP)克隆胚卵裂不利; (ⅱ) IVM 36和42 h的卵母细胞对克隆胚早期发育影响不明显, 但IVM 42 h有利于核成熟, 因此构建克隆胚时仍以IVM 42 h的卵母细胞为宜; (ⅲ) 低氧对猪转GFP克隆胚早期发育无明显促进作用.     

IVF-20培养液用于大鼠体外受精的实验研究

目的探讨人用体外受精液用于实验大鼠体外受精的可行性,为实验大鼠的胚胎保种提供参考。方法选用人体外受精IVF-20培养液作为大鼠精子获能和受精培养液,对SD、Wistar、GK、F344等四种不同品系的实验大鼠进行体外受精;用mR1ECM培养液对体外受精所得胚胎进行体外培养实验。同时,将所得2-细胞胚胎移植给经假孕处理的受体鼠。结果四个品系大鼠体外受精后的卵裂率分别可达83.2%、72.6%、87.8%和71.6%。体外受精卵裂胚能够在体外进一步发育,SD大鼠囊胚发育率为16.7%,与体内受精胚胎在体外培养的囊胚发育率(24.5%)差异不显著。80枚2-细胞胚胎移植给2只受体鼠后均妊娠成功,产下正常仔鼠10只,产仔率12.5%。结论用于人体外受精的IVF-20培养液同样适合于实验大鼠精子的体外获能和受精,可以在多种品系获得较高的卵裂率,所得卵裂胚能够在体外发育到囊胚,并且所得卵裂胚在移植给受体鼠后能够产下正常仔鼠。     

实验兔胞内单精子注射技术

目的 建立实验兔胞内单精子注射技术(intracytoplasmic sperm injection,ICSI).方法 实验1比较了hCG注射后不同取卵时间对ICSI胚体外发育的影响.实验 2 比较了不同的激活方式对ICSI胚体外发育的影响.实验 3 比较了不同状态的兔精子ICSI胚胎体外发育结果.结果 (1)hCG注射后14 h取卵,其卵裂率、桑椹胚率和囊胚率(82.2%、72.9%和62.2%)都比16 h(75.9%、70.0%和53.3%)的高,但是差异无显著性(P>0.05);18 h取的卵注射后不能卵裂.(2)机械刺激组和离子霉素 6-DMAP组,ICSI后其卵裂率分别为82.2%和81.1%(P>0.05),桑椹胚率分别为72.9%和66.2%(P>0.05),囊胚率分别为51.3%和62.3%(P<0.05),机械刺激组和离子霉素组之间卵裂率和桑椹胚率差异无显著性,但是囊胚率差异有显著性.(3)新鲜精子组和冻融活精子组卵裂率(81.1%和68.8%)和囊胚率(62.3%和40.4%)差异有显著性(P<0.05),而桑椹胚率(66.2%和61.9%)差异无显著性(P>0.05).结论 精子冷冻前后,通过ICSI所得的桑椹胚均能孵化,表明已初步建立了实验兔的ICSI技术.