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。     

牛囊胚染色体制备的研究

本研究采用传统的细胞遗传学方法，从牛体外受精后产生的6～8d囊胚中制备染色体，以探讨适合牛胚胎染色体制备的方法。将牛的6～8d回收的囊胚分别在含0．1μg／mL、lμg／mL和10μg／mL秋水仙酰胺(Colcemid)的TCMl99液中继续培养4h或6h，以抑制细胞分裂停留在中期。经处理后的囊胚移入10g／L柠檬酸钠的低渗液中，室温下处理15～20min.将低渗后的单个胚胎转移至载玻片上，经固定液I和固定液Ⅱ固定后，用体积分数为25％的Giemsa溶液染色10min，蒸馏水冲洗脱色，于室温自然干燥。显微镜下计算胚胎细胞数和有丝分裂指数以及观察染色体的伸展情况。结果显示，1μg／mL秋水仙酰胺处理6h后染色体制备的结果较为理想。     

体细胞核移植技术生产转入溶菌酶基因(hLYZ)牛胚胎的研究

本研究主要探讨经基因修饰和筛选后转基因供体细胞的挑选及处理对牛转入溶菌酶基因克隆胚胎早期发育的影响.用含人溶菌酶基因(human lysozyme,hLYZ)乳腺特异表达载体pEBH重组质粒转染高产荷斯坦牛成纤维细胞,经G418筛选后的转基因阳性细胞作为核供体细胞成功构建了转hLYZ基因克隆胚胎.结果发现,基因转染及筛选过程对转基因重构胚的发育有不利的影响,囊胚发育率显著降低;以注核针内径为参照,挑选直径为15～20μm的转基因阳性细胞作为供体细胞,重构胚的融合率和囊胚率较其它组差异显著(分别为80.4%和33.8%,P<0.05);生长旺盛期的细胞构建的转基因克隆胚的卵裂率及囊胚发育率显著高于经血清饥饿和生长接触抑制处理组(P＜0.05);所有的转基因克隆胚在体外发育的各个发育时期都能观察到绿色荧光蛋白的表达,但表达的强弱在不同个体及相同个体不同发育时期之间存在差异.随机挑选10枚囊胚以PCR法进行鉴定,结果全部为阳性转基因胚胎.研究结果表明,利用体细胞核移植方法可以获得转舰hLYZ基因的克隆胚胎,重构胚可成功的发育到囊胚阶段;挑选生长旺盛期的直径为15～20 μm的转基因阳性细胞作为供体细胞可显著提高转基因克隆胚的融合率和囊胚率.     

化学去核卵母细胞为受体的小鼠体细胞核移植

卵母细胞的化学去核是采用干扰染色体分离或纺锤体正常功能的化学试剂,使其所有染色质通过纺锤丝牢固结合,并借助极体排出的惯性将所有染色质全部带出胞外,达到去核目的。目前以化学去核处理的MⅡ期卵母细胞为受体,已获得克隆小鼠。然而,第一次减数分裂期的小鼠卵母细胞经化学去核后,进行核移植还未见报道。与传统的机械去核相比,该方法对卵母细胞无机械损伤,完全是极体的自然排放;同时细胞质及其中核重编程相关因子损失量小;而且高效、省时,程序简单,所得的卵胞质或许更适合于供体细胞核的重编程。剪取超排小鼠的卵巢,以注射器刺破有腔卵泡后获得卵母细胞和卵丘细胞复合体,进行体外成熟培养。成熟培养5 h后去除卵丘细胞,挑选生发泡破裂的细胞顺序移入含脱羰秋水仙碱(DC,0.4μg/mL,2 h)和DC(0.4μg/L) 放线菌酮(CHX,50μg/mL)的M16培养液中继续培养,直到第一极体排出。去核卵胞质与胎儿成纤维细胞用植物凝集素(PHA,200μg/mL)粘合后,转入电击槽;施加1个5 V/mm、3μs交流电脉冲和2个92 V/mm、70μs直流电脉冲进行电融合。3 h后,以SrCl2激活6h,于四孔培养皿中制作的“孔中孔”(well of well)体外培养重构胚。试验重复3次,共计698个卵母细胞,获得的重构胚融合率和激活率分别为84.8%和93.6%;胚胎2-细胞发育率为24.7%,4-细胞率为6.74%;2-细胞期克隆胚移植假孕受体后,没有获得怀孕受体。试验分别以“血清饥饿”胎儿成纤维细胞、新鲜细胞和冷冻保存细胞为供体作核移植,结果表明,冷冻保存细胞的融合率(69.3%)与其余两组(80.6%和84.8%)呈显著差异(P<0.05);激活率、2-细胞和4-细胞发育率,则三组间差异不显著(P>0.05)。本研究将化学去核与无透明带技术相结合,完全丢弃了传统核移植的显微操作及其繁琐程序,属手工克隆,它的成功将会大大简化核移植程序,同时提高了核移植的生产力,最终提高核移植总效率。     

兔和牛卵母细胞核移植的研究

通过显微操作，将１６～３２细胞期胚胎的单个卵裂球注入去核卵母细胞的卵周隙内，用适当电压（兔１６０Ｖ、牛１２０Ｖ）和脉冲时间的两次电脉冲诱导卵裂球与卵母细胞的融合；融合后的胚胎体外培养观察发育或移植到同步受体。体内成熟的免卵母细胞操作后存活率为９３．７％（１５０１／１６０２），融合率为９４．３％（１２８１／１３５９）。融合卵再用１６０Ｖ４０μｓ电脉冲电激一次，可显著提高其卵裂率（７５．９％比１８．２％，Ｐ＜０．０１）。用体外成熟的兔卵母细胞进行核移植，存活率和融合率分别为７８．５％（９５／１２１）和９５．７％（８８／９２），融合胚卵裂率为５１．４％（３７／７２）。初步表明体外成熟的兔卵母细胞可作为核移植的受体卵。此外，还尝试了用体外受精的牛胚胎和体外成熟的牛卵母细胞进行核移植，操作后存活率和融合率分别为９８．０％（５０／５１）和７５．５％（３７／４９），核移植胚的卵裂率为５４．１％（２０／３７）。     

不同融合条件对水牛体细胞核移植效果的影响

本研究主要探讨水牛体细胞核移植电融合的影响因素,以摸索出适合水牛体细胞核移植的电融合条件。结果显示:直流脉冲前施加2 .0 V交流电波能显著提高Φ<1 5 μm供体细胞的融合率及胚胎的卵裂率( P<0 .0 5 ) ,但对其存活率和囊胚率以及2 0 μm<Φ<3 0 μm供体细胞的融合率、胚胎的存活率、卵裂率及随后的囊胚发育率无显著影响( P>0 .0 5 ) ;然而无论施加交流电与否,直径2 0～3 0 μm供体细胞的囊胚率均显著高于直径小于1 5 μm供体细胞的囊胚率( P<0 .0 5 )。注核操作液中添加聚乙烯醇( PVA)对重组胚的融合率和卵裂率没有显著影响( P>0 .0 5 ) ,但激活后重组胚的存活率( 95 .83 %)及囊胚发育率( 1 1 .3 2 %)显著高于对照组的重组胚存活率( 74.77%)和囊胚率( 3 .75 %,P<0 .0 5 )。结果表明:( 1 )直流脉冲前施加2 .0 V交流电波能提高直径较小供体细胞的融合效果;( 2 )注核操作液中添加0 .1 %聚乙烯醇有利于提高水牛体细胞核移植的效果     

牛体外胚胎质量检测与评价

来源于体外成熟和体外受精的牛早期胚胎与不同细胞的单层细胞共同培养，以检测不同阶段胚胎的细胞数。本研究共检测了３１５３枚桑椹胚和囊胚。通过体外培养４～１０ｄ，不同阶段的胚胎，早期桑椹胚、紧凑型桑椹胚、早期囊胚、囊胚、待扩展囊胚、扩展囊胚、待孵化囊胚和孵化囊胚，经检测其细胞数分别为：４５，６９，７０，８８，１０３，１２７，１３９和１５１。第９ｄ的囊胚细胞数比第７ｄ或第８ｄ的囊胚细胞数无显著差异，然而，不同等级的囊胚的细胞数差异显著（Ｐ＜０．０５）；同时，细胞数少的胚胎发育也慢。通过囊胚免疫法检测，第７ｄ、第８ｄ和第９ｄ回收的扩展囊胚的细胞数分别为６６，６０和５２。此外，虽然在子宫内膜细胞或输卵管细胞－子宫内膜细胞的单层细胞上的囊胚发育慢，且发育率低，但其细胞数与在其它单层细胞上发育的囊胚相比无显著差异。试验结果表明，通过体外化培养出来的囊胚细胞数也能达到体内囊胚的水平。     

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)。     

小鼠无透明带胚胎培养方法的优化

探索一种高效的无透明带胚胎培养方法,为手工核移植提供技术支持,研究以小鼠（Mus musculus）胚胎为材料,对比了现有的3种无透明带胚胎培养方法,对其中效果较好的WOW（the well of the well）法进行改进,以海藻酸钙凝胶包埋小凹,并且尝试与共培养技术相结合。结果显示,海藻酸钙凝胶包埋小凹法（AEW法）的囊胚发育率（54.7%）和囊胚细胞平均数（54.3）显著高于微滴单卵培养法（MDS法）和琼脂柱包埋培养法（AE法）（P〈0.05）,与WOW法相当（P〉0.05）;使用AEW法进行培养时,最佳的海藻酸钠和钙离子浓度分别为0.7%和1.5%;该法与颗粒细胞共培养相结合后,胚胎卵裂率（89.7%）与囊胚发育率（67.9%）显著高于对照组（分别为79.5%和54.7%）（P〈0.05）。实验结果表明,AEW法培养无透明带胚胎的效果优于其它几种方法;AEW法与颗粒细胞共培养相结合可以大大提高无透明带胚胎的胚胎卵裂率及囊胚发育率。     

不同转染方法转染牛体细胞效率的比较

为了从新转染方法与传统转染方法的比较中找出更为高效的转染方法,本研究以绿色荧光蛋白(GFP)质粒DNA为外源基因,分别采用核转染法、电穿孔法和脂质体法转染牛的3种常用核移植供体细胞(胎儿成纤维细胞、胎儿输卵管上皮细胞、卵丘颗粒细胞).针对不同类型的细胞,实验首先对核转染法和电穿孔法的转染参数进行了系统的摸索和优化,然后将优化后的核转染法、电穿孔法与脂质体法在可控实验条件完全一致的情况下进行了转染对比实验,分析比较了转染48 h后的绿色荧光比率和细胞存活率.结果显示,核转染法转染胎儿成纤维细胞、胎儿输卵管上皮细胞和卵丘颗粒细胞的优化程序分别是V013、T023和U023;在电穿孔法中,当电场强度为90 V/mm,脉冲时间为10 ms时,胎儿成纤维细胞和卵丘颗粒细胞的转染效率最高,胎儿输卵管上皮细胞则在电场强度为80 V/mm,脉冲时间为5 ms时获得了最佳转染效率;最后通过转染对比实验得出,核转染法在3种细胞中都获得了最高的转染效率,分别为(98.78±0.30)％、(88.43±2.10)％和(71.31±0.77)％,均显著高于电穿孔法和脂质体法;转染后的存活率则为脂质体法最高,电穿孔法最低.研究结果说明,核转染法可以成为一种结合牛体细胞克隆技术生产转基因牛更有效的转染方法.     

聚乙二醇细胞融合技术在牛手工体细胞克隆中的应用初探

本研究分3个实验。实验1对比了不同浓度的离子霉素对牛去透明带卵母细胞孤雌激活的效果;实验2比较了手工半卵切割法去核与显微半卵切割法去核的效果;实验3对聚乙二醇（PEG）细胞融合技术在牛手工体细胞克隆的应用进行了初步探讨。结果表明,对于去透明带牛卵母细胞孤雌激活,离子霉素浓度为2．0μmol／L组的激活效果最好,其囊胚发育率（29．4％）极显著地高于浓度为5．0μmol／L的对照组和0．5μmol／L组（囊胚率分别为8．3％和9．4％,P〈0．01）;采用半卵切割法去核,手工切割的半卵存活率（85．6％）与显微操作（90．3％）差异不大,切割速率（约100枚卵／h）相仿。对双半卵与体细胞进行同步融合处理时,应用50％浓度的PEG融合率（39．3％）极显著好于45％、55％和60％的PEG（融合率分别为0％、16．2％和5．3％,P〈0．01）。     

5头经玻璃化冷冻保存后移植的成年体细胞克隆牛降生

2003年7月19日，经过剖腹产．一头体重60kg的足月体细胞克隆牛在青岛平度降生。随后,在7月22日至10月26日之间又产下4头足月克隆牛犊。5头均为活产。这是世界上首次报道利用“去透明带双半卵融合技术”获得的成年体细胞克隆牛，也是我国首次成功获得经过玻璃化冷冻保存后的胚胎移植产下的体细胞克隆牛。这是广西大学动物繁殖研究所与加拿大国际新技术发展集团开展国际问科研与产业开发合作的结晶,也是继1995年7月广西大学(原广西农业大学)与华南师范大学合作成功获得我国首例胚胎细胞克隆牛后，广西大学取得的又一个成果。这群成年体细胞克隆牛是采用较独特的“去透明带双半卵融合技术”克隆生产的(方法详见谭世俭等，广西农业生物科学,2003，22(3)：201～206)。体外成熟的牛卵母细胞经显微盲吸法去核及去除透明带(简称为半卵)。供核体细胞取自加拿大一头18月龄高产奶牛的耳皮下成纤维细胞。电融合前，将两枚半卵和一枚供体细胞用植物凝集素按细胞纵轴水平粘合在一起，经AC电场使细胞排序，再施于单次DC电脉冲诱导3细胞融合。重构胚采用微穴法体外培养。7～8d的克隆囊胚采用玻璃微管法玻璃化冷冻保存(谭世俭等，广西农业生物科学，2002，21(1)：1～7)。结果在批量生产的条件下，卵母细胞去核率达96．2％(301／313，N=4)，电融合率为95．7％(3678／3842，N=36)，卵裂率87．2％(3180／3645)、囊胚率42．2％(1540／3645)，冻胚率31．4％(1145／3645)。经玻璃化冷冻保存的胚胎于2002年l0月至2003年1月间分23个批次进行移植。胚胎移植30d后用超声波仪检查，确诊48头妊娠，受胎率为28．1％(48／171)。出生的5头克隆牛犊中，除1头自然分娩(2003年10月12日生)的牛犊健康存活至今(2个半月)外，其余4头在母牛发生难产时行剖腹产术取出的克隆牛犊有3头在产后不到1h内即先后夭折；另1头存活了5d。     

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。     

供体细胞种类对牛核移植效果的影响

供体细胞种类对牛卵母细胞核移植效果影响的研究结果表明,颗粒细胞的核移植效果与成年牛成纤维细胞无显著差异(19.8%vs 17.3%,P>0.05);胎牛成纤维细胞核移植囊胚发育率高于成年牛成纤维细胞(24.2%vs 14.0%,P<0.05);血清饥饿处理的胎牛成纤维细胞(休眠细胞)与高血清培养(非休眠细胞)的胎牛成纤维细胞核移植效果差异不显著(18.8%vs 18.6%,P>0.05),表明胎牛成纤维细胞血清饥饿处理没有必要。     

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。     

黄牛和水牛种间核移植研究初报

本实验探讨了将体外培养成熟的水牛卵母细胞去核后 ,作为体外受精生产的黄牛胚胎细胞核移植的受体进行种间核移植的可能性。结果表明 ,黄牛与水牛进行种间核移植的重组卵有 54.2 %的融合率 ,显著地低于黄牛种内核移植的结果 ( 75.0 % ,P<0 .0 5) ;而卵裂率两者之间差别不大 (分别为 65.4 %和 71 .2 % ,P>0 .0 5)。但来自种间核移植的早期胚胎体外发育潜能很低 ,体外囊胚发育率只有 5.9% ,很显著地低于种内核移植的结果 ( 50 .0 % ,P<0 .0 1 )。用作种间核移植受体的体外成熟水牛卵母细胞质量较差可能是造成重组胚体外发育能力低的主要因素之一。     

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。