Эффективность использования бусульфана для элиминации примордиальных зародышевых клеток в гонадах у эмбрионов кур
Автор: Ветох А.Н., Волкова Н.А., Томгорова Е.К., Волкова Л.А., Зиновьева Н.А.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Репродуктивные технологии
Статья в выпуске: 6 т.52, 2017 года.
Бесплатный доступ
Использование примордиальных зародышевых клеток для получения генетически модифицированной и химерной сельскохозяйственной птицы - одно из перспективных направлений биотехнологии, которое рассматривается как альтернатива традиционным методам селекции и модификации генома. Получение трансгенных и химерных особей с использованием этой технологии предусматривает введение донорских примордиальных зародышевых клеток в дорсальную аорту эмбрионов-реципиентов в период миграции из крови в гонады. В случае колонизации донорскими зародышевыми клетками гонад эмбрионов-реципиентов возможна их дальнейшая дифференцировка до зрелых мужских и женских половых клеток. Один из основных факторов, определяющих эффективность проводимых манипуляций, - результативность элиминации собственных примордиальных зародышевых клеток у эмбрионов-реципиентов. В этой связи остается актуальной разработка приемов по удалению такого типа клеток. Целью наших исследований стала оптимизация методических подходов по элиминации примордиальных зародышевых клеток в гонадах у эмбрионов кур породы Первомайская. В качестве алкилирующего агента использовали бусульфан в дозах 10, 40, 70, 100, 150, 200 и 250 мкг/эмбрион. Для разведения бусульфана применяли диметилсульфоксид (ДМСО), а также его сочетание со средой DМЕМ в различных соотношениях. Введение бусульфана в эмбрионы осуществляли двумя способами: через прокол в скорлупе в тупом конце яйца до закладки яиц на инкубацию и посредством нанесения раствора препарата на зародышевый диск через окно в скорлупе в тупом конце яйца на 24-й ч инкубации. Эффективность элиминации примордиальных зародышевых клеток в гонадах оценивали на 7-е сут инкубации на основании гистологических исследований с использованием иммуногистохимич на экспрессию гена SSEA-1 (stage-specific embryonic antigen-1). Установлено, что результативность элиминации примордиальных зародышевых клеток определяется способом подготовки и введения бусульфана в эмбрионы, а также дозой препарата. Показано снижение негативного действия на развитие эмбрионов кур ДМСО, используемого для разведения бусульфана, при включении в состав раствора препарата среды DМЕМ в концентрации 10 %. Высокая эффективность элиминации примордиальных зародышевых клеток установлена при использовании бусульфана в концентрации 100 мкг/эмбрион: снижение числа зародышевых клеток в гонадах достигало 92 % по сравнению с контролем. Использование бусульфана в большей концентрации приводило к повышению эмбриональной смертности. При этом более высокую результативность элиминации примордиальных зародышевых клеток отмечали при введении бусульфана на 24-й час инкубации эмбрионов: количество зародышевых клеток в гонадах у 7-суточных эмбрионов кур было на 12,5 % меньше по сравнению с аналогичным показателем, установленным при инъекции препарата перед началом инкубации.
Примордиальные зародышевые клетки, куры, эмбрионы, бусульфан
Короткий адрес: https://sciup.org/142214098
IDR: 142214098 | DOI: 10.15389/agrobiology.2017.6.1194rus
Список литературы Эффективность использования бусульфана для элиминации примордиальных зародышевых клеток в гонадах у эмбрионов кур
- Chojnacka-Puchta L., Kasperczyk K., Płucienniczak G., Sawicka D., Bednarczyk M. Primordial germ cells (PGCs) as a tool for creating transgenic chickens. Pol. J. Vet. Sci., 2012, 15(1): 181-188 ( ) DOI: 10.2478/v10181-011-0132-6
- Hong Y.H., Moon Y.K., Jeong D.K., Han J.Y. Improved transfection efficiency of chicken gonadal primordial germ cells for the production of transgenic poultry. Transgenic Res., 1998, 7(4): 247-252 ( ) DOI: 10.1023/A:1008861826681
- Tyack S.G., Jenkins K.A., O’Neil T.E., Wise T.G., Morris K.R., Bruce M.P., McLeod S., Wade A.J., McKay J., Moore R.J., Schat K.A., Lowenthal J.W., Doran T.J. A new method for producing transgenic birds via direct in vivo transfection of primordial germ cells. Transgenic Res., 2013, 22(6): 1257-1264 ( ) DOI: 10.1007/s11248-013-9727-2
- Han J.Y. Germ cells and transgenesis in chickens. Comp. Immunol. Microb., 2009, 32: 61-80 ( ) DOI: 10.1016/j.cimid.2007.11.010
- Park T.S., Hong Y.H., Kwon S.C., Lim J.M., Han J.Y. Birth of germline chimeras by transfer of chicken embryonic germ (EG) cells into recipient embryos. Mol. Reprod. Dev., 2003, 65: 389-395 ( ) DOI: 10.1002/mrd.10304
- D’Costa S., Pardue S.L., Petitte J.N. Comparative development of avian primordial germ cells and production of germ line chimeras. Avian Poult. Biol. Rev., 2001, 12(4): 151-168 ( ) DOI: 10.3184/147020601783698477
- Petitte J.N., Karagenc L., Ginsburg M. The origin of the avian germ line and transgenesis in birds. Poultry Sci., 1997, 76: 1084-1092 ( ) DOI: 10.1093/ps/76.8.1084
- Ginsburg M. Primordial germ cell development in avians. Poultry Sci., 1997, 76: 91-95 ( ) DOI: 10.1093/ps/76.1.91
- Naito M., Tajima A., Tagami T., Yasuda Y., Kuwana T. Preservation of chick primordial germ cells in liquid nitrogen and subsequent production of viable offspring. J. Reprod. Fertil., 1994, 102: 321-325 ( ) DOI: 10.1530/jrf.0.1020321
- Naito M., Harumi T., Kuwana T. Long term in vitro culture of chicken primordial germ cells isolated from embryonic blood and incorporation into germline of recipient embryo. J. Poult. Sci., 2010, 47: 57-64 ( ) DOI: 10.2141/jpsa.009058
- Nakamura Y., Usui F., Miyahara D., Mori T., Ono T., Takeda K., Nirasawa K., Kagami H., Tagami T. Efficient system for preservation and regeneration of genetic resources in chicken: concurrent storage of primordial germ cells and live animals from early embryos of a rare indigenous fowl (Gifujidori). Reproduction, Fertility and Development, 2010, 22: 1237-1246 ( ) DOI: 10.1071/RD10056
- Kuwana T., Kawashima T., Naito M., Yamashita H., Matsuzaki M., Takano T. Conservation of a threatened indigenous fowl (Kureko dori) using the germline chimeras transplanted from primordial germ cells. J. Poult. Sci., 2006, 43: 60-66 ( ) DOI: 10.2141/jpsa.43.60
- Eyal-Giladi H., Kochav S. From cleavage to primitive streak formation: a complementary normal table and a new look at the first stages of the development of the chick. I. General morphology. Dev. Biol., 1976, 49: 321-337.
- Kang S.J., Choi J.W., Kim S.Y., Park K.J., Kim T.M., Lee Y.M., Kim H., Lim J.M., Han J.Y. Reproduction of wild birds via interspecies germ cell transplantation. Biol. Reprod., 2008, 79: 931-937 ( ) DOI: 10.1095/biolreprod.108.069989
- Wernery U., Liu C., Baskar V., Guerineche Z., Khazanehdari K.A., Saleem S., Kinne J., Wernery R., Griffin D.K., Chang I.K. Primordial germ cell-mediated chimera technology produces viable pure-line Houbara bustard offspring: potential for repopulating an endangered species. PLoS ONE, 2010, 5: e15824 ( ) DOI: 10.1371/journal.pone.0015824
- Campion S.N., Sandrof M.A., Yamasaki H., Boekelheide K. Suppression of radiation-induced testicular germ cell apoptosis by 2,5-hexanedione pretreatment. III. Candidate gene analysis identifies a role for fas in the attenuation of X-ray-induced apoptosis. Toxicol. Sci., 2010, 117: 466-474 ( ) DOI: 10.1093/toxsci/kfq205
- Park K.J., Kang S.J., Kim T.M., Lee Y.M., Lee H.C., Song G., Han J.Y. Gammairradiation depletes endogenous germ cells and increases donor cell distribution in chimeric chickens. In Vitro Cell. Dev. Biol.-Animal, 2010, 46: 828-833 ( ) DOI: 10.1007/s11626-010-9361-8
- Van Buul P.P., De Rooij D.G., Zandman I.M., Grigorova M., Van Duyn-Goedhart A. X-ray-induced chromosomal aberrations and cell killing in somatic and germ cells of the scid mouse. Int. J. Radiat. Biol., 1995, 67: 549-555.
- Bucci L.R., Meistrich M.L. Effects of busulfan on murine spermatogenesis: Cytotoxicity, sterility, sperm abnormalities, and dominant lethal mutations. Mutat. Res., 1987, 176: 259-268.
- Dobrinski I., Avarbock M.R., Brinster R.L. Germ cell transplantation from large domestic animals into mouse testes. Mol. Reprod. Dev., 2000, 57: 270-279 (doi: 10.1002/1098-2795(200011)57:33.0.CO;2-Z).
- Panahi M., Keshavarz S., Rahmanifar F., Tamadon A., Mehrabani D., Karimaghai N., Sepehrimanesh M., Aqababa H. Busulfan induced azoospermia: Stereological evaluation of testes in rat. Vet. Res. Forum, 2015, 6: 273-278.
- Kim J.H., Jung-Ha H.S., Lee H.T. Development of a positive method for male stem cell-mediated gene transfer in mouse and pig. Mol. Reprod. Dev., 1997, 46: 515-526 (doi: 10.1002/(SICI)1098-2795(199704)46:43.0.CO;2-V).
- Микроскопическая техника/Под ред. Д.С. Саркизова, Ю.П. Перова. М., 1996.
- Tagirov M., Golovan S. The effect of busulfan treatment on endogenous spermatogonial stem cells in immature roosters. Poultry Sci., 2012, 91: 1680-1685 ( ) DOI: 10.3382/ps.2011-02014
- Panahi M., Keshavarz S., Rahmanifar F., Tamadon A., Mehrabani D., Karimaghai N., Sepehrimanesh M., Aqababa H. Busulfan induced azoospermia: Stereological evaluation of testes in rat. Vet. Res. Forum, 2015, 6(4): 273-278.