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Oxamflatin处理对水牛-猪异种体细胞核移植胚胎早期发育的影响

2022-11-08 来源:客趣旅游网
广西畜牧兽医 2014年Vo1.30(6) 283 Oxamflatin处理对水牛一猪异种体细胞核移植胚胎早期发育的影响 崔静辉 ,刘予娴 ,全守能 ,卢晟盛 (1.广西大学动物科学技术学院,广西南宁530005;2.广西大学生命科学技术学院,广西南宁530005) 中图分类号:¥814.6 文献标识码:B 文章编号:1002—5235(2014)06—0283—04 摘要:为了探讨组蛋白去乙酰化酶抑制剂(Oxamflatin) 处理对水牛一猪异种体细胞核移植(iSCNT)胚胎早期 发育的影响,分别观察了培养在不同浓度Oxamflatin (0.00 M,0.05 M,0.50 IxM,5.001 ̄M)和不同处理 时间(0h,12h,18h,24h)对水牛一猪iSCNT胚胎早期发 育的影响。结果显示,在PZM一3中添加不同浓度的 Oxamflatin处理12h后,iSCNT胚胎分裂率在各个处理 组和对照组之间差异不显著(P>0.05),囊胚率在各个 处理组和对照组之间也无显著差异(P>0.05);随后用 Oxamflatin处理不同时间后,iSCNT胚胎分裂率和囊胚 率分别在各个处理组和对照组之间差异不显著(P> 0.05)。结果表明,在本试验条件下Oxamflatin不能显 著提高水牛一猪iSCNT胚胎发育的潜能。 关键词:Oxamflatin;异种体细胞核移植;胚胎发育 我国农村迅速发展的农业机械化使得水牛由 农业的主要动力降为辅助动力,导致数量日益下 降 J。由于水牛的生长周期比较长,所能采集的 卵母细胞资源有限,通过自然方式繁育水牛的速度 较慢,而选用异种体细胞核移植技术可以规避这一 问题。组蛋白是存在于真核生物染色质中的一组 进化上非常保守的碱性蛋白质,包括H1、H2A、 H2B、H3、H4五种类型。组蛋白去乙酰化酶 (HDACs)是一类蛋白酶,在细胞染色质水平通过 诱导组蛋白去乙酰化来调控包括染色质重组、转录 活化或抑制细胞周期、细胞分化及细胞凋亡等一系 列生物学效应的酶,它与细胞活化后的基因转录表 达调控有关。组蛋白的修饰方式有乙酰化、甲基 化、糖基化、磷酸化。当前研究发现乙酰化修饰大 多数发生在组蛋白H3一赖氨酸的9、14、18、23和 H4一赖氨酸的5、8、12、16等位点,组蛋白乙酰化 的修饰是可逆的,且是一个相对的动态过程,主要 收稿日期:2014—04—24 基金项目:国家自然科学基金资助项目(31260553)。 作者简介:崔静辉(1985一),女,硕士研究生,主要从事动物胚胎研 究工作。 通讯作者。E—mail:shengshenglu@qq.eom。 是在乙酰化酶和去乙酰化酶的共同交替作用下完 成 J。组蛋白的乙酰化,对染色体的结构修饰和 基因表达调控发挥着重要的作用_3j。有研究报道 称,在一般情况下,组蛋白的乙酰化有利于DNA与 组蛋白八聚体的解离,使核小体结构松弛,激活转 录相关基因的转录 。相反,有相关报道称,一旦 组蛋白去乙酰化发生,组蛋白就会和DNA紧密结 合阻止DNA与组蛋白八聚体的解离,从而抑制基 因的转录 J。目前,体细胞核移植(SCNT)效率仍 比较低,主要原因是因为体细胞注入去核卵母细胞 中重编程不完全,从而导致胚胎发育过程中对胚胎 发育有重要作用的基因未能表达或表达异常。为 提高或改善重编程效率,近年来一些组蛋白去乙酰 化酶抑制剂(HDACIs)被应用到SCNT当中。它们 是一类抑制HDACs活性的化合物,是一种相对保 守的酶,能够维持组蛋白的高度乙酰化。目前可以 分为四种:异羟肟酸类、环肽类、短链脂肪酸类和苯 甲酰胺类,TSA,VPA,Scriptaid等是研究使用最普 遍的。Oxamflatin是一种新的低毒的HDACIs,和 TSA相比,能够抗癌细胞的增殖和抑制去乙酰 化_5 J。最近,有报道称Oxamflatin能提高小鼠的克 隆效率 。。 。因此,笔者用OxaInflatin对水牛一猪 异种体细胞核移植(iSCNT)重构胚进行处理,分别 处理不同时间(0h、12h、18h、24h)和不同浓度 (0.00IxM、0.05 M、0.501xM、5.00IxM),培养7天 观察iSCNT胚胎早期发育情况。结果发现,Oxam— flatin能在一定程度上提高水牛一猪异种体细胞核 移植胚胎的体外发育能力。为异种体细胞核移植 胚胎的体外发育提供参考依据。 1材料与方法 1.1水牛供体细胞的准备 用水牛胎儿耳部成纤维细胞作为体细胞核移 植的供体细胞。为了准备原代的水牛胎儿成纤维 细胞,取两月龄水牛胎儿的耳部组织,用75%酒精 洗2遍,再用PBS清洗,用手术剪将耳部组织块剪 284 广西畜牧兽医 2014年Vo1.30(6) (O.5mm)在融合/激活液(0.3M甘露醇,0.5raM 成约1mm 的小块,转入60mm的NUNC培养皿 中,并将组织块均匀地分在整个皿底,然后添加少 量生长培养基(DMEM+10%FBS),培养在37℃、 5%CO 、饱和湿度的环境条件下。培养12h~24h, 待组织块贴壁以后,添加约1mL生长培养基,覆盖 所有组织块。隔天更换一次生长培养基,直到细胞 汇合。然后进行传代培养,但是不超过lO代。细 胞用添加10%FBS和10%二甲基亚砜(DMSO)的 DMEM进行冻存并保存在液氮中,直到使用时再 进行解冻。对核移植所用的供体细胞进行接触抑 制处理使其处于同一细胞周期(GO/G1期),抑制 时间为2天。 1.2猪卵母细胞的收集和体外成熟培养 从当地屠宰场收集猪卵巢,保存在含双抗的生 理盐水中(37oC),3h内运回实验室。用10mL一 次性注射器(12号针头)通过穿刺法从卵泡(直径 2mm~6mm)里抽取卵丘一卵母细胞复合体 (COCs)。将COCs置于预热的洗卵液 (TALP. Hepes)中洗两遍。只挑选卵胞质均匀且至少有三 层卵丘细胞的COCs进行体外成熟。将COCs转入 成熟液(TCM-199+10%猪卵泡液+0.5 g/mLFSH +0.5I ̄g/mL LH)中洗2遍,以25—35个COCs一 组转入200 ̄L/滴的成熟液滴中,培养20h~22h 后,将COCs转入不含激素的同样成熟液中继续培 养24h,培养条件为39℃、5%CO2、饱和湿度。 1.3 异种体细胞核移植和重构胚的激活以及胚胎 培养 异种体细胞核移植用水牛胎儿成纤维细胞作 为核供体。供体细胞培养在60mm的NUNC培养 皿中,用添加10%FBS的DMEM培养直到汇合。 用PBS清洗供体细胞,然后用0.25%的胰蛋白酶. EDTA消化3min后添加10%FBS的DMEM终止消 化。将细胞用1 000 rpm离心5min并重悬在含 10%FBS和7.5 txg/mL细胞松弛素B的TL—HEPES 中。成熟44h~46hCOCs用0.2%透明质酸酶(Hy. aluronidase)处理3min后用移液枪反复吹打使颗粒 细胞脱落。核移植操作在含10%FBS和7.5 mL细胞松弛素B(CB)的TL-HEPES中进行,用去 核针吸取第一极体和附近的部分胞质。再用去核 针吸取单个大小适中、边缘平滑的供体细胞注射到 去核卵母细胞的卵周隙中。并轻轻挤压以挤出注 核时带入的少量液体,并且能够使水牛供体细胞和 猪受体胞质紧密接触以利于融合。 重构胚用一个有两条不锈钢电极的融合槽 CaC12・2H2O,0.1mM MgSO4・7H2O,0.5 mM Hepes)中进行融合/激活。使用一台电融合仪 (BTX 2001)在200V/mm、30 s、1次直流脉冲条件 下进行异种重构胚的融合/激活。融合后进行化学 激活,将重构胚转入PZM-3(含0.3%BSA)中平衡 30min后,将融合的iSCNT重构胚挑出,并继续平 衡至lh,进行化学激活[用51xM离子霉素(Ionomy. cin)处理3min一5min,再转入到2.5raM6.DMAP处 理3h~5h]。 激活后的重构胚转入胚胎培养液PZM一3+ 7.5 g/mL CB中培养3h~4h后,再移到不含CB 的PZM.3中培养,于第2天统计iSCNT胚胎的分 裂率,第7天观察统计iSCNT重构胚的囊胚率。培 养条件为39℃、5%CO,、饱和湿度。 1.4数据统计分析 用卡方检验(X2)分析实验数据的显著性差 异。P<0.05表示差异性显著。 2结果与分析 2.1不同浓度的Oxamflatin处理对水牛一猪iSC— NT重构胚早期发育的影响 将融合/激活后的重构胚转入到PZM一3+ 7.5 g/mLCB中培养3h一4h后,再转入到分别添 加(0 M,0.05 M,0.5 M,5 M)Oxamflatin的 PZM一3中处理12h,然后用不含Oxamflatin的PZM一 3再培养至第7天。于第2天统计分裂情况,第7 天统计囊胚形成情况。 表1不同浓度的Oxamflatin处理 对iSCNT胚胎早期发育的影响 结果见表1,在PZM.3中添加不同浓度的0x— amflatin处理12h后,iSCNT胚胎的分裂率, 0.05 M组的分裂率轻微的低于对照组的 (74.75%VS.76.53%),而0.5 M和5txM组的分 裂率都高于对照组的(81.63%,81.00% VS.76.53%),但是差异不显著(P>0.05)。说明在 本试验条件下用Oxamflatin处理iSCNT重构胚,对 其分裂率提高没有显著的作用。而囊胚率方面,与 对照组相比,添加了Oxamflatin处理的重构胚,囊 广西畜牧兽医 胚率都有了一定的提高,其中5p.M Oxamflatin处理 组的囊胚率最高,但是各组间没有显著差异。说明 在本试验条件下Oxamflatin对水牛一猪异种体细 胞核移植重构胚的发育能力有一定的提高,但是作 用不明显。我们将本试验中囊胚率最高的组0x— amflatin(5IxM)浓度用于后续的试验。 2.2 不同时间的Oxamflatin处理对iSCNT重构胚 早期发育的影响 表2 Oxamflatin处理不同时间 对iSCNT胚胎早期发育的影响 结果见表2,在PZM.3中添加5 M Oxamflatin 时,Oxamflatin的处理时间分别为12 h,18 h,24 h时,12h组(69.79%)的分裂率稍低于对照组 (70.83%))和其它两个试验组(分别为77.89%和 77.55%),但是各组间差异不显著(P>0.05),说 明本试验条件下的处理时间对iSCNT重构胚的分 裂率没有显著的影响。在囊胚方面,各处理组 (12h,18h,24h)的囊胚率稍微高于对照组的 (4.17%,5.26%,5.10%VS.3.13%),但是各组问 差异也不显著(P>0.05)。说明在本试验条件下, 用Oxamflatin处理胚胎不同的时间对囊胚的形成 没有显著的提高。 3 讨论 近年来TSA、VPA、Scriptaid等被应用于提高 SCNT的早期胚胎发育。有报道称 j,小鼠受精前 卵母细胞和精子的乙酰化水平处于一个比较低的 水平,而在受精后,整个染色体组都变成了高度的 乙酰化水平,且将卵丘细胞注入到去核的卵母细胞 并融合激活后用100 nM TSA处理9 h,显著增加了 SCNT的囊胚率(81%)。此外,Shi等 证明组蛋 白的去乙酰化发生在体细胞注入卵母细胞后的1 h ~3 h,将体外受精的兔胚胎和SCNT胚胎用100 nM TSA处理后,从原核期一直到桑葚胚期在H3一 Lysine 14位点和H4一Lysine 12位点均发生了去甲 基化到甲基化的转变。然而,未处理的体外受精胚 胎或SCNT胚胎并未发生类似的转变,且最终证明 用HDACi处理SCNT胚胎可提高核移植的重编程 效率。Wang等¨ 的研究还表明组蛋白去乙酰化 2014年Vo1.30(6) 285 酶1(HDAC1)对牛卵母细胞的成熟和胚胎发育无 影响,且能够提高组蛋白H3一Lysine 14位点的乙酰 化水平。另外还有Himaki等 报道用50 nmol TSA处理来源于Clawn小型猪的转基因的SCNT 胚胎,显著地提高了囊胚的发育率,TSA处理不会 影响转基因SCNT中导人的外源基因表达。但据 Sugimura等 报道,TSA不能提高猪的SCNT胚胎 的发育率。后来,有报道尝试用另一种HDACi. VPA来代替TSA,证明VPA能够提高组蛋白H3一 Lysine 9位点乙酰化水平的表达在E14小鼠上¨ , 在猪上则改变Oct4基因的表达 。此外,Kim 等 研究表明VPA能够显著提高猪SCNT胚胎的 囊胚率和囊胚的质量,且VPA的效果显著高于 TSA。Scriptaid目前也被应用于提高SCNT胚胎的 发育¨卜他J。有报道用TSA和Oxamflatin都可显著 提高小鼠SCNT的克隆效率,而VPA则不能提高 克隆效率。。 。另有报道Scriptaid和TSA相比能显 著提高小鼠的克隆效率 。综上所述,HDACi对 iSCNT胚胎发育的影响还存在着很多争议,故本研 究选择一种新的HDACi来对iSCNT胚胎进行处理 以探讨其对iSCNT胚胎发育的影响。 Oxamflatin是一种新型HDACi,其原理是通过 HDAC的活性而提高组蛋白的乙酰化水平。目前, Oxamflatin的应用主要是作为一种抗癌药用于癌症 的治疗 。之后,Su等 将牛的SCNT胚胎分别 用0 M、0.05 M、0.5 M、1 M、5 M Oxamflatin 处理12 h,显著提高SCNT胚胎的重编程效率,降 低了胚胎凋亡相关基因Bax的表达,提高了抗凋亡 基因Bcl—XL的表达,增加了多能基因OCT4和 SOX2等相关基因的表达。本研究是在iSCNT重 构胚融合/激活后,将重构胚培养在PZM一3中,并 分别添加不同浓度的(0txM,0.05 M,0.5ixM, 5IxM)Oxamflatin处理12 h,分裂率和囊胚率分别 在对照组以及各个处理组之间均无显著的差异。 笔者还对iSCNT胚胎进行了不同时间的Oxamflatin 处理,随着处理时间的延长并未显著提高iSCNT 的囊胚率。Su等 的研究对象是牛的SCNT胚 胎,而我们的研究对象是水牛一猪iSCNT胚胎,物 种的差异和试验过程中其它影响因素可能对早期 胚胎发育也有不同程度的影响。因此,Oxamflatin 对水牛一猪异种体细胞核移植胚胎的早期发育并 未有显著的效果。 4 结论 在本研究条件下,在PZM一3中添加0.05 M、 286 广西畜牧兽医 0.5 IxM、5 IxM的Oxamflatin处理12 h及将处理时 间延长至18 h或24 h都未能显著提高水牛一猪 iSCNT胚胎的早期体外发育。说明组蛋白去乙酰 化酶抑制剂(Oxamflatin)不能显著提高水牛一猪 iSCNT胚胎发育的潜能。 参考文献 『1]童碧泉.水牛改良与奶用养殖技术问答[M].北京:金 盾出版社,20t1.52—53. [2]陆嵘,房静远.表观遗传修饰与肿瘤[J].生命科学, 2006,18(1):103—107. [3]Shahbazian M D,Grunstein M.2007.Functions of site— speciifc histone acetylation and deacetylation[J].Annual Review Biochemistry,76:75—100. [4]Gaber A,Oxley D,Karas J,et a1.Changes in gastric emptying in recipients of successful combined pancreas— kidney transplants[J].Digestive Diseases,1991,6(9): 437—443. [5]Kim Y B,Lee K H,Sugita K J,et a1.Oxamflatin is a no— vel antitumor compound that inhibits mammalian histone deacetylase[J].Oncogene,1999,18:2461—2470. [6]Ono T,Li C,Mizutani E,et a1.Inhibition of class IIb histone deacetylase signiifcantly improves cloning efifciency in mice[J].Biology of Reproduction,2010,6(83):929 —937. [7]su J M,Wang Y S,Li Y Y,et a1.Oxamflatin signiifcantly improves nuclear reprogramming,blastocyst quality,and in vitro development of bovine SCNT embryos[J].Plos One,2011.6(8):e23805. [8]Yoshioka K,Suzuki C,Tanaka A,et a1.Birth of piglets derived from porcine zygotes cultured in a chemically de— ifned medium[J].Biol Reprod,2002,66:112—119. 『9]Rybouchkin A D,Kato Y K,Tsunoda U K.Role of histone acetylation in reprogramming of somatic nuclei following nuclear transfer[J].Biology of Reprodction,2006,74: 1083—1089. [10]Shi L H,Miao Y L,Ouyang Y C,et a1.Trichostatin A (TSA)improves the development of rabbit—rabbit intraspe— cies cloned embryos,but not rabbit—human interspecies cloned embryos[J].Developmental Dynamics,2008,237 2014年Vo1.30(6) (3):640—648. [11]Wang K,Otu H H,Chen Y,et a1.Reprogrammed tran— scriptome in rhesus・-bovine interspecies somatic cell nucle— ar transfer embryos[J].Plos One,2011,6(7):e22197. [12]Himaki T,Yokomine T A,Sato M,et a1.Effects of tri— chostatin A on in vitro development and transgene function in somatic cell nuclear transfer embryos derived from trans— genic Clawn miniature pig cells[J].Animal Science Jour— nal,2010,81:558—563. [13]Sugimura S,Narita K,Yamashiro H,et a1.Interspeeies somatic cell nucleus transfer with porcine oocytes as recipi— ents:A novel bioassay system for assessing the competence of canine somatic cells to develop into embryos[J].Ther— iogenology,2009,72(4):549—559. [14]Hezroni H,Sailaja B S,Meshorer E.Pluripotency—relat・ ed,valproic acid(VPA)一induced genome—wide histone H3一Lysine 9(H3K9)acetylation patterns in embryonic stem cells[J].Journal of Biological Chemistyr,201 1, 286:35977—35988. [15]Miyoshi K,Mori H,Mizobe Y,et a1.Valproic acid en— hances in vitro development and Oct一3/4 expression of miniature pig somatic cell nuclear transfer embryos[J]. Cellular Reprogramming,2010,12(1):67—74. [16]Kim Y J,Ahn K S,Kim M,et a1.Comparison of poten— cy between histone deacetylase inhibitors tirchostatin A and valproic acid on enhancing in vitro development of porcine somatic cell nuclear transfer embryos[J].In Vitro Cellular &Development Biology Animal,2011,47(4):283— 289. [17]Thuan N V,Bui H T,Kim J H,et a1.The histone deacetylase inhibitor scriptaid enhances nascent mRNA production and rescues full—term development in chined in— bred mice[J].Reproduction,2009,138:309—317. [18]Zhao J G,Ross J W,Hao Y H,et a1.Signiifcant im— provement in cloning efifciency of an inbred miniature pig by histone deacetylase inhibitor treatment'after somatic cell nuclear transfer[J].Biology of Reproduction,2009,8 1: 525—530. 

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