小鼠孤雌激活来源囊胚线粒体基因表达

为了探索孤雌胚胎和正常体外受精胚胎线粒体基因表达的差异,本研究用ICR小鼠孤雌和正常受精胚胎为研究对象。孤雌和正常受精的胚胎分别发育至2-细胞期和囊胚期的比率,用q PCR方法检测囊胚线粒体基因Cox2、tom40、tim23和cytochrome C,以及多能性囊胚质量相关基因Oct4、Sox2和nanog的表达水平。结果发现孤雌激活不影响小鼠卵母细胞的卵裂(95%vs 97.6%,p0.05),但影响胚胎发育到囊胚(39.4%vs 75%,p0.05),孤雌囊胚细胞线粒体Cyto C和Cox2显著高于体外受精组(p0.05);正常受精囊胚多能性基因Oct4和nanog表达水平显著高于孤雌组(p0.05),但Sox2表达水平显著低于孤雌组(p0.05)。本研究表明孤雌激活可影响胚胎线粒体和细胞基因表达水平。     

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。     

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.     

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.     

山羊卵巢大小对卵母细胞体外成熟的影响

目的探讨卵巢大小对卵母细胞体外成熟的影响。方法根据质量将卵巢分为3组,Ⅰ组质量小于0.95 g,Ⅱ组质量介于0.95~1.7 g,Ⅲ组质量大于1.7 g,并统计了不同组卵母细胞的体外成熟率、孤雌激活胚的卵裂率和囊胚率,以及克隆胚的卵裂率和囊胚率。结果 3组卵母细胞体外成熟率分别为62.25%、43.58%和40.7%;3组孤雌激活胚卵裂率分别为83.77%、82.92%和79.73%;孤雌激活胚囊胚发育率分别为19.51%、18.9%和18.78%;3组克隆胚的卵裂率分别为67.36%、65.97%和66.33%;克隆胚囊胚发育率分别为11.63%、13.41%和12.29%。Ⅰ组卵母细胞体外成熟率显著高于其余2组,3组之间孤雌激活胚卵裂率、孤雌激活胚囊胚率、克隆胚卵裂率和克隆胚囊胚发育率差异无统计学意义。结论上述结果表明来源于小卵巢的卵母细胞体外成熟率最高。卵巢大小仅影响卵母细胞的体外成熟率,对发育能力无影响。     

有无卵丘细胞对猪GV期卵母细胞玻璃化冷冻的影响

本研究探讨卵丘细胞对猪GV期卵母细胞玻璃化冷冻效果的影响。根据卵丘细胞层数将体外收集的猪卵母细胞分成对照组、A组(3层以上卵丘细胞)、B组(2~3层以上卵丘细胞)、C组(裸卵),研究卵母细胞玻璃化冷冻后的存活率、成熟率和孤雌激活后发育潜能的变化。结果表明:玻璃化冷冻后B组和A组的卵母细胞存活率显著高于C组(p0.01);冻融后的卵母细胞在成熟率方面的表现为:A、B、C三组的成熟率分别为22.17%、27.2%和18.15%,其中B组的成熟率显著高于C组(p0.05),但均明显低于对照组(p0.01)。通过进一步的孤雌激活发现,冻融后卵母细胞的卵裂率、4~8细胞卵裂率和囊胚率在3组中均无显著性差异(p0.05),均显著低于对照组(p0.01),但B组与其中两组相比具有上升趋势。综上所述,玻璃化冷冻时保留部分卵丘细胞可以降低冷冻对猪GV期卵母细胞造成的损伤。     

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。     

化学激活和季节对克隆猪出生率的影响

为了解化学激活对克隆猪出生效率的影响, 研究了体外成熟的猪卵母细胞被激活恢复减数分裂到克隆猪出生的整个过程. 首先研究了电激活(Ele), Ele+CHX+CB和Ele+6-DMAP 3种激活方法对猪卵母细胞孤雌激活(parthenogenetic, PA)和核移植(nuclear transfer, NT)重构胚体外发育的影响. 比较了Ele或Ele+CHX+CB激活方法对克隆猪出生效率的影响. 实验中单独列出了PA胚的扩张囊胚率或NT优质囊胚率来代表囊胚的质量. 结果表明: 化学联合激活提高了PA的囊胚率和扩张囊胚率, 但对PA胚的卵裂率和囊胚细胞数没有显著影响(P>0.05). Ele+6-DMAP对PA胚的囊胚率和扩张囊胚率有显著提高(P<0.05), 但对NT胚的囊胚率和优质囊胚率没有提高甚至降低了NT胚的发育. Ele+CHX+CB虽然提高了NT胚的囊胚率(P<0.05), 但对优质囊胚率没有影响. Ele+CHX+CB激活方法使克隆猪出生率有所提高但不显著. 本文还研究了季节对猪孤雌发育和克隆猪出生率的影响. 结果表明, 春季收集的猪卵母细胞使用3种激活方法卵母细胞的孤雌囊胚率均高于冬季收集的猪卵母细胞的囊胚率. 春季和冬季进行移植, 克隆猪出生率没有区别. 综上, 在PA中获得的结果与NT胚中获得的结果不一定完全匹配, 说明孤雌激活和重构胚的激活机制还是有区别的. 化学联合激活虽然能提高囊胚率, 但它的作用相当于降低囊胚形成的门槛, 却不是从本质上改变囊胚发育能力, 因此不能显著提高克隆猪出生效率. 春季收集的卵母细胞在体外培养中的发育能力好于冬季收集的卵母细胞, 但季节对克隆猪出生率没有显著影响.     

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。     

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.     

Effect of endoplasmic reticulum stress on porcine oocyte maturation and parthenogenetic embryonic development in vitro

X-box-binding protein 1 (XBP1) is an important regulator of a subset of genes active during endoplasmic reticulum (ER) stress. In the present study, we analyzed XBP1 level and location to explore the effect of ER stress on oocyte maturation and developmental competency of porcine embryos in an in vitro culture system. First, we examined the localization of XBP1 at different meiotic stages of porcine oocytes and at early stages of parthenogenetic embryo development. Fluorescence staining showed that expression of functional XBP1 was weak in mature oocytes and at the 1-, 2-, and 8-cell stages of embryos but abundant at the germinal vesicle (GV), 4-cell, morula, and blastocyst stages. In addition, RT-PCR revealed that both spliced XBP1 (XBP1-s) and unspliced XBP1 (XBP1-u) were expressed at the GV, 4-cell, morula, and blastocyst stages. Tunicamycin, an ER stress inducer, induced active XBP1 protein in nuclei of 4-cell embryos. Next, porcine embryos cultured in the presence of tauroursodeoxycholate, an ER stress inhibitor, were studied. Total cell numbers and the extent of the inner cell mass increased (P < 0.05), whereas the rate of nuclear apoptosis decreased (P < 0.05). Moreover, expression of the antiapoptotic gene BCL2 increased, whereas expression of the proapoptotic genes BCL2L1 (Bcl-xl) and TP53 decreased. The results indicated that inhibition of ER stress enhanced porcine oocyte maturation and embryonic development by preventing ER stress-mediated apoptosis in vitro.     

Cleavage pattern and survivin expression in porcine embryos by somatic cell nuclear transfer

Mammalian embryos produced in vitro show a high rate of early developmental failure. Numerous somatic cell nuclear transfer (SCNT) embryos undergo arrest and show abnormal gene expression in the early developmental stages. The purpose of this study was to analyze porcine SCNT embryo development and investigate the cause of porcine SCNT embryo arrest. The temporal cleavage pattern of porcine SCNT embryos was analyzed first, and the blastocyst origin at early developmental stage was identified. To investigate markers of arrest in the cleavage patterns of preimplantation SCNT embryos, the expression of survivin—the smallest member of the inhibitor of apoptosis (IAP) gene family, which suppresses apoptosis and regulates cell division—was compared between embryos showing normal cleavage and arrested embryos.A total of 511 SCNT embryos were used for cleavage pattern analysis. Twenty-four hours post activation (hpa), embryos were classified into five groups based on the cleavage stage as follows; 1-cell, 2-cell, 4-cell, 8-cell and fragmentation (frag). In addition, 48 hpa embryos were more strictly classified into 15 groups based on the cleavage stage of 24 hpa; 1-1 cell (24 hpa-48 hpa), 1-2 cell, 1-4 cell, 1-8 cell, 1 cell-frag, 2-2 cell, 2-4 cell, 2-8 cell, 2 cell-frag, 4-4 cell, 4-8 cell, 4 cell-frag, 8-8 cell, 8 cell-frag, and frag-frag. These groups were cultured until 7 d post activation, and were evaluated for blastocyst formation. At 24 hpa, the proportion of 2-cell stage was significantly higher (44.5%) than those in the other cleavage stages (1-cell: 13.4%; 4-cell: 17.9%; 8-cell: 10.3%; and frag: 13.9%). At 48 hpa, the proportion of embryos in the 2-4 cell stage was significantly higher (32.4%) than those in the other cleavage stages (2-8 cell: 8.2%; 4-8 cell: 12.1%; and frag-frag: 13.9%). Some embryos arrested at 48 hpa (1-1 cell: 5.8%; 2-2 cell: 2.8%; 4-4 cell: 3.8%; 8-8 cell: 6.5%; and total arrested embryos: 18.9%). Blastocyst formation rates were higher in 2-4 cell cleavage group (20.2%) than in other groups. SCNT embryos in 2-4 cell stage showed stable developmental competence. In addition, we investigated survivin expression in porcine SCNT embryos during the early developmental stages. The levels of survivin mRNA in 2-cell, 4-cell stage SCNT embryos were significantly higher than those of arrested embryos. Survivin protein expression showed a similar pattern to that of survivin mRNA. Normally cleaving embryos showed higher survivin protein expression levels than arrested embryos. These observations suggested that 2-4 cell cleaving embryos at 48 hpa have high developmental competence, and that embryonic arrest, which may be influenced by survivin expression in porcine SCNT embryos.     

猪原始生殖细胞生物学特性的研究

胚胎生殖细胞（embryonic germ cell,EGC）是由胎儿原始生殖细胞（primordial germ cell,PGC）经体外驯化培养获得的一种多潜能干细胞。研究猪PGC生物学特性对于建立猪EGC及了解猪生殖细胞发育机制具有重要意义。该研究以原代培养的猪PGC为对象,探讨了其生长行为特征及其重编程过程中多能性、生殖系标志基因的表达模式。结果显示,26 d胚胎生殖嵴分离的PGC呈碱性磷酸酶阳性,细胞体积及核质比较大;体外培养初期呈现出较强的增殖及迁移能力,培养第5 d细胞增殖达到平台期,此时克隆高表达Oct4、Sox2、Nanog、c-Myc、Klf4和Ifi tm3（P〈0.05）,低表达Blimp1（P〈0.05）,Nanos1和Stella的表达水平与猪胎儿成纤维细胞无差异;猪PGC形成的原代克隆已经具有多向分化潜能。     

Amphiregulin promotes the proliferation of trophoblast cells during preimplantation development of porcine embryos

Our objective was to investigate the effects of in vitro culture (IVC) medium supplemented with amphiregulin (AREG) on the preimplantation embryonic development of porcine (Genus: Sus domestica, Species: Landrace) embryos derived from in vitro fertilization (IVF) and parthenogenetic activation (PA). In vitro fertilization and PA embryos at the 1-cell stage were cultured in IVC medium supplemented with 0, 0.5, 5, or 50 ng/mL AREG for 7 d. There were significantly greater total numbers of cells in blastocysts of IVF and PA embryos cultured with 50 ng/mL AREG compared with that of controls. In vitro fertilization and PA embryos were then cultured in NCSU-23 medium supplemented with 50 ng/mL AREG on Days 1 through 7, Days 1 through 3 (early stage), or Days 4 through 7 (late stage), or without AREG. There were significantly greater numbers of trophoblast cells in the late-stage and full-term groups of IVF and PA embryos than in the early-stage and control groups. The presence of AREG protein in IVF-derived blastocysts was detected using a polyclonal AREG antibody and indirect immunofluorescence. Amphiregulin protein was localized in both the cytoplasm and nucleus. Using real-time polymerase chain reaction, we detected the expression of AREG mRNA in all developmental stages of IVF and PA embryos; however, the expression level varied according to stage. Thus, the incubation of porcine IVF and PA embryos in AREG-supplemented culture medium mainly at the late preimplantation stage increases the numbers of trophoblast cells.     

蛋白激酶Cα在小鼠孤雌及四倍体胚胎早期发育过程中的分布和作用

为了观察蛋白激酶Cα(protein kinase Cα,PKCα在昆明白小鼠受精卵、孤雌激活和四倍体胚胎早期发育阶段的亚细胞定位和致密化进程中的表达变化,本实验利用免疫荧光化学染色与激光共聚焦显微镜观察相结合的方法,对受精卵、孤雌激活和四倍体胚胎早期发育阶段PKCα的表达进行了定位观察,并利用Western blot对三组胚胎致密化进程中PKCα的表达进行定量分析.结果显示,PKCα在上述三组胚胎发育的2-细胞期至囊胚期均有表达,虽然不同胚胎PKCα的分布在同一发育阶段存在差异,却表现出在各胚胎期主要分布于卵裂球核染色质内,以及在胚胎致密化开始,PKCα在卵裂球连接处发生重新分布的共同特点.此外,三组胚胎PKCα在致密化进程中的表达呈升高趋势,即致密化后的表达高于敛密化前.结果表明,PKCct对胚胎致密化的调节具有重要作用,其在8-细胞/4-细胞期的重新分布是胚胎进入桑椹胚期的必然事件,是胚胎致密化的前提,同时伴随蛋白表达增多.此外,PKCα在囊胚期发生了植入前的第二次重新分布.PKCα在三组胚胎各发育阶段表达情况各不相同,它对小鼠胚胎发育的影响体现在整个早期发育阶段.PKCα在小鼠受精卵早期发育阶段的两次重新分布可能与在致密化开始时启动的细胞黏附事件存在某种必然联系.