哺乳动物胚胎冷冻保存研究进展

哺乳动物胚胎冷冻保存效果受冷冻保护剂、冷冻方法、解冻方法等多种因素影响,其中冷冻方法是一个关键性因素.目前胚胎冷冻方法主要有常规慢速冷冻法和玻璃化冷冻法两种.常规慢速冷冻法是指利用甘油、乙二醇等做冷冻保护剂通过缓慢降温的方式进行胚胎冷冻;玻璃化冷冻法是指利用高浓度的冷冻保护剂通过快速降温的方式进行胚胎冷冻.与常规慢速冷冻法相比,玻璃化冷冻法简化了操作过程,大大缩短了操作时间,不需昂贵的程序控制冷冻仪.     

胚胎玻璃化冷冻的实验研究

用小鼠胚胎分别在甘油、丙二醇、乙二醇不同浓度比例的10组玻璃化1液中平衡,每组均分室温和低温平衡,共20个组合。研究表明,提高甘油浓度、降低丙二醇及乙二醇浓度,可明显提高玻璃化冷冻后的胚胎体外培养发育率。低温平衡优于室温平衡。15%甘油 5%丙二醇 5%乙二醇的PBS液,是较为理想的第1冷冻液组合。室温平衡的培养发育率为37.5%（18/48）,低温平衡的培养发育率为71.4%（30/42）,差异极显著（P<0.01）;采用2步低温平衡,优选上述第1冷冻液,玻璃化冷冻200枚小鼠胚胎,解冻后培养至膨胀发育率为82.5%（165/200）。     

哺乳动物胚胎玻璃化冷冻保存的研究进展

自1985年胚胎玻璃化冷冻(v itrification)保存技术发明以来,玻璃化法先后在小鼠、兔、绵羊、牛、猪、山羊等动物胚胎上获得成功,近年来有关哺乳动物胚胎玻璃化冷冻保存的研究主要集中在冷冻和解冻方法上,相继发明了一些新的玻璃化冷冻方法:冷环玻璃化法(cryo loop)和开放式细管法(open pu lled straw,OPS),并且对解冻后细管内直接脱除防冻剂进行了广泛深入的研究,使得冷冻胚胎移植更易于在生产上推广应用。现将胚胎玻璃化冷冻的原理、冷冻保护剂、冷冻方法、解冻后保护剂脱除方法的最新研究进展作一综述。     

家畜卵和胚胎冷冻的现行方法及有待研究的问题

近17年来,采用建立起来的牛非手术采卵及冷冻方法,已能将牛桑葚胚和囊胚冷冻,并获得较高的存活率。现在试验中和商业上牛胚胎冷冻大多数是采取控制降温和解冻的程序。解冻后存活率按形态评定可达90％～100％,非手术移植的妊娠率为60％。绵羊、山羊和马的桑葚胚和囊胚用控制降温和解冻程序也能有效的冷冻。简化的控制降温和解冻程序的一步法用于牛胚胎,妊娠率可达50％。此法免去了解冻后较繁琐的脱除冷冻保护剂和胚胎评定过程。玻璃化法和快速冷冻法是较先进的方法,可大大缩短胚胎冷冻时间,而且无需复杂的冷冻设备。不过,迄今家畜胚胎冷冻的结果还是有待提高的,尽管牛、绵羊、山羊桑葚胚和囊胚用玻璃化法冷冻已经成功,移植后产了仔。另外,卵母细胞、早期胚胎、显微手术(切割、克隆、活组织检查)后的胚胎、猪胚胎冷冻成功率还很低。因此,为使胚胎移植技术能在生产中应用和开展胚胎显微操作、体外受精、克隆和基因转移之类生物技术的试验及应用,很有必要加强研究建立起更为有效的胚胎冷冻解冻方法。     

牛胚胎玻璃化冷冻保存研究进展

1 玻璃化冷冻的基本原理 所谓的玻璃化冷冻就是在完全的玻璃化状态下冷冻保存细胞、组织或器官.为了在一定冷冻速度下形成玻璃化,需要使用高浓度的可渗透性低温保护剂. 玻璃化冷冻法是根据物理学原理,将高浓度的低温保护剂(约7 mol/L)在超低温环境下凝固,形成无规则的玻璃化固体,这种固态物质能保持液态时的正常分子与离子分布,因而在细胞内发生玻璃化起到保护作用.这种方法不仅大大简化了冷冻过程,而且减少了由于细胞冰晶形成所引起的一系列物理及化学损伤.此外,这种方法采用迅速通过临界温度区,从而减轻了一些动物胚胎冷冻中常见的冻伤现象.     

用玻璃化超低温保存山羊胚胎

哺乳动物胚胎冷冻技术自建立以来,已进行了一些重大的改进,其中之一就是玻璃化冷冻法。即用高浓度防冻剂,使细胞内外的液体急剧降温时,能被浓缩,而不形成冰晶。此法用于小鼠胚胎和牛胚胎冷冻保存,已得到了后代。在山羊上报道不多。为了确认这项技术在山羊胚胎冷冻后能否得到稳定的存活率,并能在生产上推广应用,进行了本次实验。     

哺乳动物胚胎玻璃化冷冻保存的研究进展

玻璃化(vitrification)是指利用物理学原理将高浓度的抗冻保护剂急速降温后，由液态转化为外形类似玻璃状的稳定而透明的非晶体化固体状态的过程。玻璃化的固体保留了液体正常的分子和离子分布，可以视为一种无序黏稠的超冷液体，因而避免了细胞内形成冰晶而对细胞产生伤害。1985年，Rall等率先将玻璃化冷冻方法用于小鼠胚胎的冷冻保存，推动了该方法在哺乳动物胚胎冷冻保存的方面的应用。之后，玻璃化冷冻保存不断改进，     

玻璃化冷冻牛体外受精胚胎不同解冻方法试验研究

用添加5％犊牛血清(FCS)的TCM-199进行卵母细胞成熟,BO液进行体外受精后,在5％犊牛血清的CR1aa液进行体外培养获得牛体外受精胚胎。经玻璃化冷冻保存,解冻后分别用分步脱出保护剂和一步脱出冷冻保护剂后,进行孵化试验,解冻后透明带完整率为100％,解冻后分步脱出保护剂和一步脱出保护剂存活率分别为90％(36／40)、50％(20／40);囊胚孵化率分别为80.6％(29／36)、35％(7／20);48小时存活率分别为52.8％(19／36)、20％(4／20);两者间差异极显著(P<0.01)。用含20％和5％犊牛血清(FCS)的TCM-199培养孵化,分步法脱出保护剂,培养囊胚孵化率分别为83.3％(15／18)、77.8％(14／18);48小时存活率分别为55.6％(10／18)、50.0％(9／18)。两者差异不显著(P>0.05)。用含20％和5％犊牛血清(FCS)的TCM-199培养,一步法脱出保护剂囊胚孵化率分别为40％、30％,两者差异不显著(P>0.05)。48小时存活率相同,为20％。本试验结果表明,玻璃化冷冻胚胎,分步法添加保护剂,解冻后分步脱出保护剂可以获得较高的存活率和囊胚孵化率。     

ε-聚赖氨酸对小鼠胚胎玻璃化冷冻的影响

为研究ε-聚赖氨酸(ε-PL)对小鼠胚胎玻璃化冷冻效果的影响,探讨冷冻保护剂ε-PL适宜的浓度和平衡时间,试验采用了不同质量浓度的ε-PL(20,30,40 g/L)及不同的平衡时间(0.5,1.0,2.0 min)对小鼠囊胚进行玻璃化冷冻,统计胚胎解冻后存活率及孵化率。结果表明:在冷冻液中添加30 g/L的ε-PL,平衡时间为1.0 min时,冷冻效果最好,囊胚胚胎的存活率达91.2%,孵化率达89.7%。因此,ε-PL可以作为一种高分子非渗透性保护剂对胚胎玻璃化冷冻起保护作用。     

哺乳动物胚胎冷冻保存的研究进展

哺乳动物胚胎的超低温保存技术对于动物种质资源的保存和良种家畜的国际交流具有重要意义,是胚胎移植、体外受精、转基因和克隆等胚胎生物技术不可分割的组成部分。1972年,英国学者Whittingham等人首次利用慢速冷冻法保存小鼠胚胎获得成功。此后许多学者对冷冻方法进行了广泛的研究。然而,在胚胎冷冻和解冻过程中都存在许多会使胚胎受到损伤的因素,如:抗冻保护剂的毒性,冷冻损伤,细胞内冰晶的形成,破裂损伤,渗透压引起的膨胀。因此,使用不同的冷冻和解冻法应避免或减少胚胎受到损伤,以提高胚胎解冻后的存活率。1抗冻保护剂和冷冻溶液在哺乳…     

牛体外受精胚胎一步脱防冻剂冷冻方法的研究

为了研究适合于牛体外受精胚胎的一步除防冻剂的冷冻方法，特进行两个试验。试验１分别用１．５Ｍ甘油＋０．２５Ｍ蔗糖、１．５Ｍ乙二醇和１．５Ｍ丙二醇作防冻剂冷冻体外受精后第７天，已发育至囊胚阶段的牛胚胎。使胚胎降温至－７℃后，植冰，然后以０．３℃／分的速率降温至－３０℃，立即将胚胎投入液氮中冷冻保存。在３７℃水中解冻胚胎后，使其直接在含１５％胎犊血清（ＦＣＳ）的磷酸缓冲液（ＰＢＳ）中脱去防冻剂。经体外培养７２ｈ后，３组胚胎的孵化率分别为７７．２７％（１０２／１３２）、７３．２４％（１０４／１４２）、４７．９０％（５７／１１９），第１、２组的孵化率极显著高于第３组（Ｐ＜０．０１），说明用１．５Ｍ丙二醇溶液冷冻的胚胎，在解冻后不宜直接在ＰＢＳ中脱防冻剂。试验２比较用不同浓度（１．０Ｍ０１．５Ｍ，２．０Ｍ）的乙二醇和不同投液氮温度（－２５℃，－３０℃，－３５℃）冷冻胚胎的效果。结果表明乙二醇浓度和投液氮温度对胚胎孵化率均无显著影响（Ｐ＞０．０５），各组胚胎的孵化率变动于７４．４４％－８５．４８％之间。     

影响山羊胚胎冷冻效果因素的研究

分别用浓度为1.5 mol/L的乙二醇(EG),1.5 mol/L 1,2-丙二醇(PROH)和1.5 mol/L甘油为冷冻保护液对山羊胚胎进行常规冷冻保存,结果三者对山羊胚胎的冷冻保护效果无显著差异,其中以1.5 mol/L EG的冷冻保护效果为佳。以EFS40为玻璃化液对山羊胚胎进行细管法和OPS法玻璃化冷冻,其结果与常规冷冻间差异不显著,表明常规冷冻法、玻璃化细管法和OPS法均可用于山羊胚胎的冷冻保存。采用25℃和37℃水浴对常规冷冻和玻璃化冷冻后的山羊胚胎进行解冻,从解冻后的发育效果看,二者间无显著差异,但37℃水浴解冻后的胚胎发育效果略好于25℃。还比较了玻璃化液EFS40中添加FCS和BSA后与不添加其他成分的EFS40对胚胎冷冻保护效果的影响,结果表明添加BSA的EFS40的冷冻保护效果显著地高于不添加其他成分的EFS40,但与添加FCS的EFS40间不存在统计学上的差异。     

牛GV期卵母细胞冷冻保存后发育潜力的研究

二甲基亚砜(DMSO)、丙二醇(PROH)、乙二醇(EG)和甘油(GL)4种冷冻保护剂程序化冷冻牛GV期卵母细胞的结果表明,EG和PROH的保护效果比GL和DMSO好。4种不同冷冻方法冷冻保存牛GV期卵母细胞,比较解冻后卵母细胞的体外成熟率、受精后卵裂率。结果表明,在程序化冷冻法与细管玻璃化法(Straw)之间的差异不显著(P>0.05),在开放式拉管法(OPS)与毛细玻管法(GMP)之间的差异不显著(P>0.05);但OPS和GMP与程序化冷冻法和Straw之间的差异极显著(P<0.01)。玻璃化冷冻效果优于程序化冷冻。说明GMP和OPS玻璃化冷冻优于Straw玻璃化冷冻。说明可以采用GMP方法冷冻保存牛GV期卵母细胞。     

牛卵泡卵母细胞的体外成熟和冷冻保存

在简化牛卵母细胞体外成熟的基础上,观察了保护剂、平衡温度、预平衡方法、解冻方法以及冷冻方法对牛卵泡卵母细胞冷冻的影响。结果表明:在体外成熟培养液中添加26.2 mmol/L的NaHCO3和对屠宰场卵巢进行选择更能促进牛卵母细胞的体外成熟;无论是程序冷冻还是玻璃化冷冻,乙二醇(EG)与甘油(GLY)相比更能促进牛卵泡卵母细胞的冷冻效果;在程序冷冻中,冷冻液中添加0.1 mol/L蔗糖比添加0.3mol/L的蔗糖更能促进牛卵泡卵母细胞的冷冻;在玻璃化冷冻中,37℃和25℃的平衡温度比4℃更适合牛卵泡卵母细胞的冷冻;在10%、5%、1%的预平衡浓度之间,5%的预平衡浓度即可达到预平衡的效果;在解冻时,多步脱除保护剂更能保护冷冻的卵母细胞;比较了几种最小样本量(minimum size sample,MSS)玻璃化冷冻方法,解冻成熟培养后的成熟率,拉细毛细玻璃管冷冻法为(41.67±3.19)%,极显著高于未拉细毛细玻璃管冷冻法(glassmicropipette,GMP)的(30.19±1.93)%和固体表面冷冻法(solid surface vitrification,SSV)的(28.33±2.89)%(P<0.01)。     

山羊胚胎冷冻保存技术研究

本研究探讨了不同抗冻保护剂、不同冷冻方法、玻璃化液(EFS40)中添加FCS和BSA,以及冷冻前细胞松驰素B处理对山羊胚胎冷冻保存效果的影响。结果表明,山羊胚胎常规冷冻时以1.5 mol/L EG为抗冻保护剂的保护效果最好,解冻后胚胎发育率为70.59%,孵化率为58.82%;玻璃化冷冻细管法和OPS法以EFS40为保护液的冷冻效果较好,其解冻后胚胎的发育率分别为67.57%和52.94%;EFS40中添加BSA的冷冻保护效果显著地高于不添加其他成分的EFS40;山羊胚胎冷冻前用细胞松驰素B处理,能提高冷冻保存的效果。     

牛体外受精胚冷冻保存的研究

对牛卵泡卵母细胞体外受精（ＩＶＦ）１６８ｈ的致密桑椹胚、囊胚用常规快速冷冻法、预冷和不预冷的超快速冷冻法进行了冷冻保存试验。结果表明：ＩＶＦ囊胚采用含１０％甘油的常规快速冷冻法、含２．１ｍｏｌ／Ｌ甘油和０．２５ｍｏｌ／Ｌ蔗糖预冷５ｍｉｎ的一步冷冻法及含２５％甘油和２５％乙二醇预冷５ｍｉｎ的玻璃化冷冻法等３种方法进行冷冻保存，解冻后的继续发育率（６８．０％，５９．０％，６５．７％）均无显著差异（Ｐ＞０．０５），可用快速、简便、预冷的一步冷冻法或玻璃化冷冻法替代常规快速冷冻法；ＩＶＦ致密桑椹胚可用一步冷冻法（２．１ｍｏｌ／Ｌ甘油＋０．２５ｍｏｌ／Ｌ蔗糖）和玻璃化冷冻法（２５％甘油＋２５％乙二醇或２５％甘油＋２５％１，２－丙二醇）进行预冷的超快速冷冻保存；冻前预冷（５ｍｉｎ）能显著提高ＩＶＦ囊胚的冻后形态正常率和继续发育率（Ｐ＜０．０５）；ＩＶＦ囊胚冷冻—解冻后的继续发育率高于ＩＶＦ致密桑椹胚。     

奶牛胚胎超低温长期保存成功

用6～7日龄奶牛胚胎进行超低温冷冻保存试验。有10个胚胎在1.5MDMSO中以1℃/分从室温降到-7℃,诱发结晶后,以0.3℃/分降温到-60℃,然后放入液氮内保存373～375天。解冻时从液氮取出,以4℃/分的速率(-50℃到-10℃)升温到-10℃,直接放入20℃水中。除去DMSO后,有5个形态正常。把8个(其中3个异常)移给4头受体后,有2头妊娠,1头生下1对双胎(1母1公),另1头产1母犊。试验比较了不同冷冻保护剂和不同方法冷冻保存奶牛胚胎后的结果。40个胚胎在1.5M DMSO中用缓慢冷冻—解冻方法冷冻保存2-375天后,有17个形态正常(42.50％)。把20个胚胎移给13头受体,有2头妊娠(15.38％),63个胚胎在1.0M甘油中用快速冷冻—解冻方法冷冻保存1-297天后,找回的57个中有30个形态正常(52.63％)。把29个胚胎移给22头受体没有1头受孕。试验表明,奶牛胚胎在1.5M DMSO中用缓慢冷冻—解冻方法冷冻保存1年后仍然存活。解冻后正常胚胎的百分率和在1.0M甘油中用快速冷冻—解冻方法冷冻保存的胚胎解冻后的正常胚胎百分率没有显著差异。但后一种冷冻方法冷冻的胚胎移植后没有成功。应再进一步试验研究。     

猪胚胎冷冻技术研究现状与分析

本文论述了猪胚胎冷冻技术发展过程，并分析了胚胎冷冻的可能性原理、猪胚胎对低温的敏感性与影响胚胎冷冻成功率的因素等，得出如下结论：（１）猪胚胎对低温较其它畜种敏感的原因是其胚胎内脂肪含量高于其它畜种。（２）目前适于冷冻的胚胎仅限于孵化前后胚胎。（３）慢速冷冻已基本成功，选用１．５Ｍ甘油作冷冻保护剂，－６￣－７℃植冰，植冰前降温速度１℃／ｍｉｎ，植冰后０．３℃／ｍｉｎ，投氮温度－３５￣－３８℃。（４）     

ε-聚赖氨酸在牛胚胎玻璃化冷冻中的保护作用

通过研究ε-聚赖氨酸(ε-PL)对牛胚胎玻璃化冷冻的影响,探讨ε-PL在牛胚胎玻璃化冷冻中的保护作用,为优化牛胚胎玻璃化冷冻技术提供依据。单独以ε-PL作为冷冻保护剂,其质量浓度为20、35、50g/L,分别进行胚胎冷冻,结果均不能取得成活胚胎,说明ε-PL不能单独作为冷冻保护剂使用。在传统玻璃化冷冻剂中分别添加质量浓度为10、20、30g/L的ε-PL进行胚胎冷冻,结果发现添加ε-PL之后的冷冻保护液具有更好的保护效果,且ε-PL质量浓度为20g/L时效果最好,囊胚解冻孵化率可达42.37%。进一步探索了用该冷冻保护剂,缓冲时间分别为5、7.5、10min进行胚胎冷冻的效果,结果发现缓冲时间为7.5 min取得最高孵化率,孵化率为46.58%。结果表明,ε-PL对牛胚胎玻璃化冷冻具有一定的保护作用,且适当延长缓冲时间可取得更好的冷冻效果。     

不同冷冻保护剂和投入液氮时温度对冷冻兔胚胎存活的影响

将384个 8～16细胞期的兔胚胎分成四个不同的试验组。用PBS+50％兔血清作为保存液,1.5M的DMSO或甘油作冷冻保护剂,以1℃/分的速度从13～17℃降到-40或-78℃投入液氮。用DMSO和甘油作冷冻保护剂,-40℃投入液氮的两组胚胎解冻后,经体外培养发育成胚泡的比率(分别为35.7％和32.8％)较-78℃投入液氮的两组(分别为22.9％和7.0％)为高。将-40℃投入液氮的两组胚胎解冻后,分别移植给5只受体母兔,受体妊娠率在DMSO组为80.0％,甘油组为60.0％;妊娠20天胎儿存活率分别为>44.9％和>34.0％;仔兔出生率分别为2.04％和22.6％。