供体核种类对水牛核移植效果的影响

采用电融合法和直接注射法进行核移植,以比较不同来源和不同类型水牛供体细胞的核移植效果。当用电融合法进行核移植时,成体耳部成纤维细胞的融合率(46.0%)、卵裂率(53.9%)和囊胚发育率(10.9%),均显著低于胎儿成纤维细胞(64.5%,70.1%和21.6%)、胎儿皮肤细胞(71.5%,70.8%和22.1%)以及卵巢颗粒细胞(88.2%,79.1%和25.5%);后三种细胞间的卵裂率和囊胚发育率无显著差异,但卵巢颗粒细胞的融合率显著高于胎儿成纤维细胞和胎儿皮肤细胞(P<0.05)。当用直接注射法进行核移植时,胎儿皮肤细胞注核后的存活率(78.2%)、卵裂率(41.6%)均显著低于成体耳部成纤维细胞(88.6%和57.4%)和胎儿成纤维细胞(85.8%和65.0%)。胎儿成纤维细胞注核后的卵裂率和囊胚发育率(23.3%)均显著高于胎儿皮肤细胞(10.1%)和成体耳部成纤维细胞(12.0%)。结果表明:(1)采用直接注核法进行核移植时,胎儿成纤维细胞作为核供体较为合适,而采用电融合法进行核移植时,用颗粒细胞作核供体更为适宜;(2)胎儿成纤维细胞的核移植效果好于成体成纤维细胞。     

不同来源的供体细胞对水牛体细胞核移植效果的影响

采用电融合方法,探讨不同来源的供体细胞对水牛核移植效果的影响。体外成熟培养22～24h的水牛卵母细胞,在含有5μg/mL细胞松弛素B的操作液中进行去核,然后将经0.1μg/mLAphidicolin(APD)+0.5%FBS培养2～9d的水牛不同来源的供体细胞,注射到去核的卵母细胞卵周隙中,电融合形成重构胚。重构胚经5μmol/L离子霉素激活处理5min,并在2mmol/L的6-DMAP中培养3h后,在含有颗粒细胞单层细胞的微滴中培养7～9d,观察其卵裂和胚胎发育情况。结果发现,来自水牛胎儿耳部或腹部组织块的成纤维细胞用作供体细胞,其重组胚的融合率及体外发育能力差异不显著(P>0.05),且细胞培养方法(组织块法或酶消化法)对其核移植效果没有影响;来自编号011010的胎儿耳皮成纤维细胞重组胚的囊胚发育率显著高于来自编号030323和030410细胞(31.45%vs10.96%和14.49%,P<0.05),但它们的融合率、卵裂率无显著差异(P>0.05)。以上结果表明:经不同培养方法培养的细胞或来自身体不同部位的组织的成纤维细胞均可作为核移植研究的供体细胞,但是水牛体细胞核移植效果受供体的个体差异的影响。     

不同受体胞质对牛体细胞核移植效果的影响

通过研究不同受体胞质对核移植效果的影响,结果发现:部分体外成熟16~18 h的牛卵母细胞,其细胞核已完成成熟,胞质可直接用于核移植而不需进行激活处理,直接进行核移植囊胚率达7.7%;体外成熟培养(IVM)30 h的TⅡ期受体胞质较IVM 20~22 h激活的TⅡ期胞质核移植效果差,不适宜作受体胞质;MⅡ期胞质核移植效果优于TⅡ期胞质,两组囊胚率分别为11.7%和5.2%(P<0.05)。     

供体细胞处理方法对水牛核移植效果的影响

本研究探讨了水牛供体细胞不同培养处理方法对细胞周期及其核移植效果的影响。流式细胞仪分析供体细胞周期的结果显示,水牛胎儿耳皮成纤维细胞或颗粒细胞,在增长期、汇合长满期或经血清饥饿培养或0.1μg/mL蚜栖菌素(APD) 0.5%胎牛血清(FBS)培养处理后,G0 G1期细胞比率差异显著(P<0.05),其中以0.1μg/mL APD 0.5?S培养处理的G0 G1期细胞比率最高(87.89%和89.04%);而增长期的G 2 M期的细胞比率以及汇合长满期的S期细胞比率明显高于其他三组,但经血清饥饿处理后,DNA碎片明显高于其他三组(P<0.05)。当分别以0.1μg/mL APD 0.5?S培养处理后的水牛胎儿耳皮成纤维细胞或颗粒细胞作供核时,重组胚的卵裂率及囊胚发育率,均显著高于血清饥饿处理或汇合长满期的同种供体细胞(成纤维细胞:70.14%vs 58.29%和55.90%,21.33%vs 10.55%和8.72%;颗粒细胞:74.35%vs 60.51%和57.61%,22.17%vs10.26%和9.78%,P<0.05),但汇合长满期或血清饥饿处理的供体细胞构建的重组胚,其卵裂率和囊胚率均没有显著差异(P>0.05)。将经APD处理后的供体细胞构建核移植胚胎,移植给受体水牛后有1头受体水牛妊娠并成功的产下后代。以上结果表明:0.1μg/mL APD 0.5?S预培养处理供体细胞,能有效的抑制细胞停留在G0/G1期,并能提高其核移植胚胎的发育率,而且已成功的获得后代。但在本培养系统中,血清饥饿处理供核细胞是没有必要的。     

水牛胎牛、青年牛和成年牛腔前卵泡的分离及培养

本研究采用梳刮的机械法分离水牛胎牛、青年牛和成年牛腔前卵泡,并分别进行培养。每个胎牛、青年牛和成年牛的卵巢分别获得943.43±143.13、249.50±40.11和128.50±19.99个腔前卵泡,从胎牛卵巢获得的腔前卵泡,其数量明显多于青年牛和成年牛(P<0.01)。培养72h后青年牛和成年牛的腔前卵泡存活率分别为52.67%、52.03%,而胎牛仅有34.69%的腔前卵泡能够存活,其数量明显低于青年牛和成年牛(P<0.05)。结果表明,青年牛卵巢分离得到的腔前卵泡数量较多,且培养成活率高,是进行水牛腔前卵泡分离培养等研究的理想试验材料。     

哺乳动物体细胞异种核移植胚胎早期发育的研究进展

体细胞异种核移植是指将一个物种的体细胞移植到另一物种的去核卵母细胞中,移入的体细胞核在受体胞质中重编程并发育成新个体的实验方法。该方法为拯救濒危物种和获取灵长类胚胎干细胞提供了可能的途径。但这方面的研究目前还只获得初步的进展,核重编程不完全以及异种胚胎的囊胚率低仍是其面临的主要难点。本文从基因表达、表观重编程、线粒体异质性、核重塑和核移植体系优化等方面入手,介绍近年来哺乳动物体细胞异种核移植的研究进展,并探讨异种重构胚重编程所面临的关键问题和可能获得成功的方法。     

水牛卵母细胞成熟时间对核移植效果的影响

主要探讨水牛卵母细胞的成熟时间对其体细胞核移植效果的影响,结果表明,在体外成熟(IVM16～24h)期间,不同的去核时间对水牛卵母细胞核移植后的融合率、分裂率和囊胚发育率都没有显著影响(P>0.05),但卵母细胞去核后的注核存活率,IVM16～18h组与IVM22～24h组有极显著差别(P<0.01)。经6-二甲氨基嘌呤(6-DMAP)抑制成熟培养的卵母细胞,再成熟培养16～18h后,与直接在体外成熟培养16～18h的卵母细胞的融合率、分裂率和囊胚发育率相比,均无显著影响(P>0.05)。水牛卵母细胞的成熟时间对其核移植效果无明显影响,6-DMAP可用于调整水牛卵母细胞的去核操作时间。     

黄牛体细胞核移植初步研究

对牛体细胞核移植的有关影响因素进行了系统研究,结果表明,电场强度为100v／mm,电脉冲2次,脉冲时间为10μs的融合率显著高于30μs的融合率,囊胚发育率差异不显著;在耳部成纤维细胞的注核微滴中添加7％乙醇可提高重组胚的卵裂率,供体细胞的预激活可提高核移植效果;TⅠ期(第二次减数分裂末期)去核卵母细胞核移植总囊胚率低于MⅠ期(第二次减数分裂中期)去核卵母细胞的,TⅠ期去核卵母细胞的核移植效果不如MⅠ期去核卵母细胞的;成纤维细胞直接注射后3h用离子霉素(5μmol／L,5min)和6-二甲氨基嘌呤(6-DMAP,2mmol／L,3h)激活处理的重组胚发育率显著高于注核后0h和6h激活的重组胚,供体细胞核与受体卵母细胞激活前的胞质因子互作一段时间,有利于核移植胚胎的早期发育。     

牛磺酸和颗粒细胞对牛胚胎体外发育的影响

用改良ＣＲ２培养液探讨了牛磺酸（５０μｍｏｌ／Ｌ,１００μｍｏｌ／Ｌ）和颗粒细胞对牛卵母细胞体外受精后的分裂率、囊胚率和囊胚细胞数的影响。试验一中,在培养液中添加牛磺酸（５０μｍｏｌ／Ｌ,１００μｍｏｌ／Ｌ）对牛受精卵的分裂率、囊胚率和囊胚细胞数均无显著影响（Ｐ＞０．０５）。试验二中,添加颗粒细胞对牛受精卵的分裂率无显著影响（Ｐ＞０．０５）,但促进了牛早期胚胎的囊胚率和囊胚细胞数（Ｐ＜０．０１）;牛磺酸对牛受精卵的分裂率、囊胚率和囊胚细胞数均无明显影响。结果表明：在培养液中添加颗粒细胞可以促进牛早期胚胎体外发育的能力;在本试验条件下牛磺酸不能提高牛早期胚胎的体外发育能力。     

体细胞因子对牛卵母细胞体外受精的影响

本研究系统探讨了体细胞因子对牛卵母细胞体外受精的影响。在受精液中添加５％或１０％的牛卵泡液（ＢＦＦ）明显降低牛卵母细胞受精后的分裂率（３８．３％和４０．４％比对照８７．５％，Ｐ＜０．００１）和囊胚发育率（１７．４％和８．３％比对照４０．４％，Ｐ＜０．００１）。然而，在受精液中加入５０％的内膜细胞受精条件液明显提高牛卵母细胞受精后的囊胚发育率（４３．１％比３４．８％，Ｐ＜０．０５），虽然该处理对牛卵母细胞受精后的分裂率无明显影响。在体外受精系统中加入颗粒细胞的受精条件液，新鲜的输卵管细胞，输卵管细胞的单层细胞或输卵管细胞的受精条件液对牛卵母细胞的分裂率及囊胚发育率均无明显影响。相反，新鲜输卵管细胞组获得较低的分裂率（８１．７％）和囊胚发育率（３２．２％）。这些结果表明：ＢＦＦ对牛卵母细胞的体外受精具抑制作用，而内膜细胞的条件液则具促进效应。ＢＦＦ的这种受精抑制因子可能来自血清而不是卵泡细胞。     

水牛体细胞核移植相关影响因素的研究

主要是探讨水牛卵母细胞的体外成熟与供体的年龄和性别对其核移植效果的影响。体外成熟培养22～24h的水牛卵母细胞,在含有5μg／mL细胞松弛素的操作液中进行去核,然后将经0．1μg／mL蚜栖菌素（Aphidicolin,APD）培养处理24h,再用0．5％胎牛血清（FBS）培养2d的水牛耳皮成纤维细胞注射到去核的卵母细胞卵周隙中,再经电融合形成重构胚。重构胚经5μmol／L离子霉素激活处理5min并在2mmol／L的二甲氨基嘌呤（6-DMAP）中培养3h后,在含有颗粒细胞单层细胞的微滴中（30μL）培养7d,观察其卵裂和胚胎发育情况。结果显示：在添加有10ng／mL上皮生长因子（EGF）成熟液中培养的受体水牛卵母细胞的融合率和重组胚卵裂率与对照组无显著差异（P〉0．05）,但其囊胚发育率明显高于对照组（18．53％vs．7．56％,P〈0．05）。来自胎儿（3个月）或成年（一头5～6岁,另一头22岁）水牛的耳皮成纤维细胞核移植后重组胚的卵裂率差异不显著（P〉0．05）,但水牛胎儿体细胞构建的重组胚囊胚率显著高于成年体细胞（22．55％vs．10．77％和8．09％,P〈0．05）。雌性水牛成纤维细胞构建的重组胚的囊胚发育率（20．23％）显著高于雄性水牛体细胞的囊胚率（10．16％,P〈0．05）。以上结果表明：（1）成熟液中添加EGF能提高受体卵母细胞核移植后的胚胎发育率;（2）水牛体细胞核移植效果受供体的个体年龄和性别的影响：胎儿成纤维细胞的核移植效果优于成年的成纤维细胞,而且以雌性的效果较好。     

牛去透明带卵体细胞核移植技术的应用研究

本研究通过进一步完善和简化“去透明带双半卵体细胞克隆牛技术”，探讨了生产应用的可能性。结果表明：(1)在卵母细胞体外成熟发育的特定阶段(17～20h间)采用分期分批显微盲吸法去核，去核率可高达95％以上；(2)一次同时将2枚去核后的半卵和1枚供核体细胞粘合在一起，可大大提高电击融合效率；(3)克隆重构胚在DMAP中激活时间从4h延长至16h仍有较高的卵裂率和囊胚率；(4)利用OPS法玻璃化冷冻保存牛体细胞克隆胚胎，解冻后胚胎可用率极显著地高于常规慢速冷冻法；(5)利用改进后的体细胞核移植程序工厂化批量生产牛体细胞克隆胚胎，获得88．2％(2575／2920)卵裂率、41．6％(1215／2920)囊胚率、75．4％(916／1215)冻胚率，冷冻胚胎移植后30d妊娠率为28．1％(48／171)。结果说明，本研究的牛去透明带双半卵体细胞核移植技术已可达到克隆胚胎批量生产应用的水平。     

不同类型的转基因细胞为核供体生产猪的转绿色荧光蛋白基因克隆胚胎

2005年我国获得了体细胞克隆猪的成功,但是在体细胞转基因克隆猪方面还处于起步阶段。猪的转基因克隆在农业和医学方面有着巨大的应用前景,在农业上可以提高猪肉品质和培育抗病猪种等;医学上可以为人类异种器官移植、疾病模型和新药筛选提供理想材料。体细胞核移植结合基因组修饰技术,是目前生产转基因家畜的一种有效方式。供体细胞的类型是影响转基因克隆效率的一个关键因素,因为供体细胞的类型决定着体细胞转基因效率和重组胚的发育潜力。目前所知,较成功用于生产转基因克隆猪的供体细胞仅限于胎儿成纤维细胞,因为它易培养、增殖期限长、重构胚的发育能力高。此外骨髓间充质细胞,一种成体干细胞,作为转基因克隆猪的供体细胞有着巨大的潜力,国内外仅有个别报道。前脂肪细胞,一种易于获得的体细胞,有报道称利用成年猪前脂肪细胞为核供体构建的克隆胚发育能力和胎儿成纤维细胞相当,并且获得了克隆猪的后代。而利用猪前脂肪细胞生产转基因克隆胚胎,将为后续组织工程研究奠定基础。因此本研究选择猪胎儿成纤维细胞、骨髓间充质细胞和前脂肪细胞为转基因克隆的供体细胞,目的是比较不同类型转基因供体细胞对生产克隆胚胎效率的影响。本研究首先建立了近交系五指山小型猪(WZSP)胎儿成纤维细胞系(FF)、新生猪骨髓间充质细胞(MSCs)系和成年猪前脂肪细胞系(PreA)。采用组织块法建立胎儿(27日龄)成纤维细胞系;髓间充质细胞从新生猪后腿骨冲取骨髓,加入到Percoll分离液中离心,吸取中间界层面细胞,贴壁法培养骨髓间充质原代细胞,培养基为低糖DMEM。对间充质细胞向脂肪细胞进行诱导分化,油红O染色鉴定;前脂肪细胞从猪的皮下脂肪取样,用0.1%胶原酶消化法建立前脂肪细胞原代细胞,并对前脂肪细胞进行诱导分化为成熟的脂肪细胞,油红O染色鉴定。为了获得转基因细胞系,利用脂质体lipofectamineTM2000(Invitrogene)介导的方法将质粒pEGFP-N1转染了胎儿成纤维细胞、骨髓间充质细胞和前脂肪细胞,经过800μg/mL G418筛选后均获得了阳性细胞株。分别以3种类型转基因和未转基因细胞为核供体进行猪的体细胞核移植,比较克隆胚胎的发育能力。结果如下:(1)比较了3种类型非转基因细胞的重组胚的囊胚发育率,发现胎儿成纤维细胞(8.2%)、骨髓间充质细胞(7.1%)和前脂肪细胞(8.8%)囊胚发育率差异不显著(P>0.05);(2)比较了3种类型转基因细胞的重组胚的囊胚发育率,发现胎儿成纤维细胞(9.6%)和骨髓间充质细胞(9.9%)最高,前脂肪细胞(3.7%)最低,前两者与后者差异显著(P<0.05);(3)分别比较了每一类型供体细胞转基因和非转基因对重组胚的囊胚发育率的影响,转基因对胎儿成纤维细胞(9.6%vs 8.2%)和骨髓间充质细胞(9.9%vs 7.1%)的重构胚囊胚发育率影响不大(P>0.05);前脂肪细胞转基因重组胚的囊胚发育率显著降低(3.7%vs 8.8%,P<0.05)。以上结果表明,某些供体细胞类型转基因与否对猪克隆胚胎的早期体外发育影响不明显,有些细胞类型转基因对克隆胚的发育能力影响较大。通过体细胞核移植技术,猪胎儿成纤维细胞和骨髓间充质细胞可以有效地生产猪转基因囊胚,但前脂肪细胞转基因克隆胚胎的囊胚发育率能否进一步提高,还需要进一步的实验观察。     

猪体细胞核移植电融合参数的研究

本研究用体外成熟42-46h的猪卵母细胞为核移植受体,猪颗粒细胞为核移植供体,对猪体细胞核移植的电融合参数进行了探讨。结果发现,当脉冲时间为40μs时,0．77kV／cm组的融合率（59．3％）明显高于1．54kV／cm组（38．6％,P〈0．05）,分裂率（77．8%）及桑椹胚／囊胚发育率（33．3％）显著高于2．31kV／cm组（52．2％,13．6％,P〈0．05）;当电场强度为0．77kV／cm时,20μs组的融合率（68．0％）明显高于30μs组和40μs组（42．7％和35．5％,P〈0．05）,分裂率（89．3％）明显高于脉冲时间为40μs组（60．5％）;当电场强度为0．77kV／cm,脉冲时间为20μs时,电脉冲1次的融合率（72．8％）明显高于电脉冲2次（56．0％,P〈0．05）,在直流电脉冲前是否施加交流电（1．0V）对融合率（70．0％vs76．0％）、分裂率（77．3％vs75．0％）以及胚胎发育率（17．3％vs18．4％）均无显著影响（P〉0.05）。 以上结果表明,在本所实验室条件下,猪体细胞核移植中的适宜电融合参数为：0．77kV／cm,20μs,电脉冲1次,这将为随后的猪体细胞核移植奠定了基础。     

荧光染色及紫外照射(UV)对黄牛孤雌和克隆胚胎早期发育的影响

探讨荧光染色及紫外照射对牛孤雌和克隆胚胎体外发育的影响。结果发现，1／4倍UV照射20、30、40S的卵母细胞孤雌激活后囊胚发育率都极显著低于UV照射0S和10s组；以1、1／4、1／8、1／32倍的UV强度照射黄牛卵母细胞20S，其中1／4倍UV照射组的分裂率与1／8、1／32倍UV照射组无显著差异，但囊胚率间差异显著。以1倍UV强度照射组的分裂率与囊胚率均显著低于1／8、1／32倍UV强度照射组；观察培养24h后原核形成情况，发现1倍UV强度照射组原核形成也显著滞后于其它处理组；比较1、1／8倍UV强度照射引导去核胞质构建的重组胚体外早期发育情况，发现1倍UV强度照射引导去核胞质重组胚的卵裂率及囊胚率极显著低于1／8倍UV照射强度引导去核胞质组。以上结果表明：1／4倍UV强度照射黄牛卵母细胞时间大于20s，显著降低其孤雌激活后的卵裂和体外发育潜力；1、1／4倍UV照射强度可阻滞原核形成，降低UV照射强度可提高胚胎孤雌发育率；1／8倍UV照射强度可用于引导去核操作。