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xenografting生殖細胞移植と精巣組織のためのプロトコルが記述されています。生殖細胞移植レシピエント精巣におけるドナー由来の精子形成の結果、精原幹細胞(SSCS)を同定するための機能の再構成アッセイを表しています。 xenografting精巣組織は、レシピエントマウスの様々なドナー種の精巣発達と精子形成を再現します。
生殖細胞移植は、1994年1,2ペンシルベニア大学で博士ラルフBrinsterらによって開発されました。これらの画期的な研究では、レシピエント動物2でドナー由来の精子形成と精子の生産に不妊のレシピエントマウスの結果の精細管に肥沃なドナーマウスから生殖細胞のマイクロインジェクションを示した。レシピエント動物を1つ子孫にドナーハプロタイプのドナー由来の精子形成とトランスミッションの同定を可能に細菌性β-ガラクトシダーゼ遺伝子を有するドナーの男性の使用。驚くべきことに、精細管の内腔に移植後、移植した生殖細胞は精原細胞が3に位置している基底膜に内腔の区画から移動することができました。それは一般のみのSSCは、受信者の精巣におけるニッチと再確立する精子形成コロニーを形成することができることを受け入れられている。したがって、生殖細胞移植は、精巣の幹細胞ニッチを勉強すると推定される精原幹細胞を特徴づけるために機能的なアプローチを提供しています。現在までに、生殖細胞の移植は、基本的な幹細胞生物学を解明するために移植前4,5に生殖細胞の遺伝子操作を介してトランスジェニック動物を生成するために、セルトリ細胞の生殖細胞の相互作用6,7、SSCホーミングと植民地3を勉強するために使用されます8と同様に、SSCの自己複製と分化9,10。
生殖細胞の移植は大種11にも可能である。これらは、メインアプリケーションでは、妊孕性の保全、動物の個体数のエリート遺伝学の普及と、この手法で精子形成およびSSC生物学の研究では、ロジスティックげっ歯類ではより困難かつ高価であるとしてトランスジェニック動物の世代です。 colonizatのマウスの結果の精細管に大きな種から生殖細胞の移植ドナー細胞と精子の拡大ではなく、系統的に遠い種12からの生殖細胞とレシピエントの体細胞コンパートメントの非互換性によるものであろう彼らの完全に分化におけるイオン。代替的アプローチは、その周囲の体細胞コンパートメントと一緒に大規模な種から生殖細胞の移植である。まず、免疫不全マウスの背部皮膚の下に移植した未熟な雄の精巣組織の小さな断片が受精有能な精子13の生産に完全に開発を生き残るためには、受けることができていることを、2002年に報告した。それ以来xenografting精巣組織は、多くの種で成功するために示されており、マウス14の大型動物の精巣発達と精子形成を研究する貴重な代替手段として浮上した。
マウスではPART Aの生殖細胞移植
1。レシピエントマウスの準備
2。マイクロインジェクションピペットの作製
3。移植用のドナー細胞の調製
4。移植の手順(図1)
5。レシピエントの精巣の解析
マウスでxenografting PART B.異所性
(DobrinskiとRathi 2008 15、ロドリゲス·ソーサらから、2011 16)。
1。ドナー組織のコレクション
2。ドナー組織の準備
3。レシピエントマウスの去勢
4。 xenografting異所性
5。分析および精子の収穫のための精巣移植のコレクション
PART C.代表結果
1。生殖細胞移植
移植ドナー細胞懸濁液などLacZの遺伝子などの遺伝マーカーを運ぶ精子幹細胞が含まれている場合は、受信者の精巣におけるドナーSSCの植民地化は、SEMの特徴的な青色のセグメントとして、X-gal染色で可視化することができます。iniferousは2-3ヶ月後の移植3(図2A)の後細管。十分に確立されたコロニーは、両方に近い中心地に青のセルの2以上の層で完全に満たされたセグメントの長いダークブルーストレッチ、比較的弱い染色された領域を持っているべき場所青い細胞の単一、ペアや小グループのネットワークが終了3(図2B)は明らかである。ダークブルーの精細管領域の断面は、様々な分化段階(図2C)で青の生殖細胞とよく確立され、よく組織化精子形成を明らかにする必要があります。
2。 xenografting精巣組織
移植後の精巣組織の生存率は反比例して、ドナーの発達段階と相関している。新生児男性から組織を使用する場合は最善の結果が得られ、成人の組織は17から21を縮退し、死ぬに高い傾向を示している。ドナーの組織は私を受けるとして一般的に、異種移植の成功は減少精子形成の最初の波のiosis。未熟なドナー組織と完全な精子形成の完全な開発への時間は、種特異的であり、その場で精巣と比較して、しばしばやや短くなります。完全な精子を持つ精細管の数は、種に応じて可変である。ヒツジ、ヤギ、その数は50%以上であること、豚の間、牛や猫では15%未満で14(図3)。
図1。生殖細胞移植の手順を実行します。配置麻酔後の背側横臥の受信者と約0.4インチの正中腹部切開()を行う。精巣上体および精巣に接続された脂肪パッドを引き出すことによって精巣を公開し、優れた視覚的に識別(B)の脂肪パッド/精巣の下に薄い滅菌ドレープを配置します。脂肪体に埋もれて遠心管は(C、D、E)識別可能になるように、精巣および精巣上体の位置を調整します。イドエンティティ遠心管をゆっくりと胆管周囲脂肪組織を除去する。色付きの紙やプラスチックの部分は、より良い視覚化(G)のためのダクトの下に配置することができます。ピペット(H)にダクトおよび負荷細胞懸濁液のサイズに応じてピペットチップを破壊または粉砕。慎重に遠心管のバンドルにダクトにピペットを挿入し、ゆっくりと精巣(Hの矢印は、ピペット注入およびスレッドの方向を示しています)に向かって数mmを通します。精細管に成功した注入と精巣(I)が表示されます。 TS:精巣、EP:精巣上体。
図2。生殖細胞移植の代表的な結果 )をX-galで染色した注入精巣。精細管の青色のセグメントは、トランスジェニックドナーのSSC(LacZの遺伝子)から確立されたコロニーを表しています。 3ヶ月後の移植ではSSCのコロニーB)高倍率。番目のセンター内の電子暗い青色領域は、完全な精子形成を表しており、両端の淡いブルーの領域は、コロニーの成長の拡張子を表しています。 C)ダークブルー精細管の組織切片(3ヶ月後の移植)は、よく組織され精子を示しています。 BとCのスケールバーはそれぞれ、200μmと30μmである。 (アンヌ牧師細胞Dev Biolから改作図2008;。24:263-86とBiol Reprod 1999年6月、60(6):1429-36)。
図3。免疫不全マウスの背部皮膚の下に移植した未熟なドナー精巣の異所性免疫不全マウスに大型動物から未熟な精巣組織のxenografting。フラグメント(〜1ミリメートル3)(a)生き残るためには、マウスの性腺刺激ホルモンに応答することができます。その結果、精巣組織は有能な精子受精(B)の形成を含む、完全な開発を受ける。精巣移植片が収集されたら、(C)彼らは分析に使用することができますまたはICSIのために精子(D)(E)と胚の生産を(F)を取得する。バーに等しい50μmの(B、EおよびF)または10μmの(D)。 (ロドリゲス·ソーサとDobrinksi 2009 14から変更)。
1。生殖細胞移植
生殖細胞移植は、細胞集団中の精子幹細胞の存在(SSCS)の明確な確認のための唯一の機能的アッセイを提供しています。唯一のSSCはに家庭や基底膜でのSSCのニッチを植民地化とドナー由来の精子形成を開始することができます。生殖細胞移植は、前例のない形でSSCを勉強して操作することが可能になりました。技術は、SSCの4の遺伝子操作を介してトランスジェニック動物を生成するために使用されています。SSC植民3,8のパターンは、効率と動力学を解明するために、SSCの自己複製と分化9,10を調節するシグナル伝達経路を研究するために、特徴づけるためにその識別22,23のためにSSCの表面マーカー、SSCの6,7,24のためのニッチ環境を研究する。さらに、相互移植がinfertilitの表現かどうかを調べるために採用されているyは、セルトリ細胞や生殖細胞25,26の欠陥に由来する。
効率的に動作するように移植のために、レシピエント動物の選択と治療が重要です。受信者はどちらか遺伝的にドナーまたは免疫抑制を考慮する必要があります。 W / W vマウスのように突然変異に起因するか、または照射またはブスルファンなどの化学療法薬による生殖細胞の枯渇の結果として不妊レンダリング:受信者はまた、内因性の精子形成を欠いている必要があります。また、ドナー細胞懸濁液と移植手順の習熟の良い準備だけでなく技術の成功のために重要である。
生殖細胞移植は、独自の制限があります。結果を得るために、高速の読み出しはありません。レシピエントの精巣の分析は、そうでなければ不妊の受信者の完全な精子形成の回復は2月移植3の後に起こるように少なくとも2ヶ月待つ必要があります。それは私細胞数の注入および受信者の生殖細胞の抑制の度合いに大きなばらつきに起因SA定性的または半定量的分析。生殖細胞移植の概念が他の動物種に適応されていますが、手順自体は技術的に異なる種11を越え解剖の違いの結果として、非げっ歯類でやや困難である。
2。 xenografting精巣組織
精巣組織は、多くの哺乳類のドナー種間で作品をxenograftingと比較的単純な手法です。移植の他のタイプのように、より早く収集した後に組織が成功の大きなチャンスを移植されています。したがって、コレクションから移植までの保存と組織の取り扱いが重要である。しかし、我々の経験の精巣組織で冷蔵保存されている以外の特別な処理を必要としません。精巣組織は24に冷蔵庫の温度にまで維持することができます - 36時間、その後の断片は移植のために準備することができます。また、新鮮な精巣の断片は、移植の結果27日に顕著な影響を与えずに4℃で一晩移植前に標準的な培地中で維持することができます。長期保管が必要な場合は精巣組織はまた、凍結保存することができます。ヤギ13、13,27豚、サル28に行われた研究では、精巣組織の凍結融解、後続が大幅にマウスでxenografting子宮後、精子の開発·生産する能力に影響を及ぼさないことが示されている。精巣組織の成功した凍結保存は、FBSを含む標準組織培養培地中で凍結保護剤としてDMSOを用いたアルコールバス13,27、の自動凍結28または従来の遅い冷凍することによって達成することができます。移植のために、凍結保存精巣組織は、標準の方法で解凍され、その後移植27前培養培地中で洗浄した。一度TISスーは、レシピエントマウスは、in vivoインキュベーターとしない主要な介入の必要があるとして移植されています。しかし、いくつかのケースでは、外因性性腺刺激ホルモンの補充が必要になることがあります。6-7ヶ月29で完全に精子形成を達成するために週二回hCGの10 IU皮下レシピエントマウスを注入する必要があり生後6ヶ月のアカゲザルから精巣組織。
前述のように新生児の男性から組織を使用する場合は、最善の結果が得られます。 postmeiotic生殖細胞が存在している男性から組織が退化する傾向を示しています。しかし、未熟な動物との精巣開発の完全な要約が可能であり、多数の臨床および研究のアプリケーションを持っています。臨床の現場で、xenografting精巣組織は、特に精子の回復はオプションではありませんである未熟な男性で、妊孕性温存のために使用することができます。生検の形の小片は、長期保存のために収集し、凍結することができます。ときに、DES赤外LED、フラグメントを解凍し、マウスの27,28に移植することができます。別の方法としては、異種移植片から採取される精子の凍結保存です。豚精巣移植からスナップ凍結精子のマイクロインジェクションは、精巣、精巣上体に比べて低効率であるが、形態的に正常な胚の生成をもたらしたか、精子の27射精。組織が 開発した後は、精子と精子を採取するために収集することができるin vitroで 13,16,30 に胚を生産するために使用することができます。この制限は、しかし、その結果精子は精巣上体成熟するため、受精のためにICSIを必要としないという事実である。したがって、受精のために異種由来の精子の使用はICSIが確立されている種に限定されています。
研究では、xenografting精巣組織は、齧歯類モデルにおける大規模な種の精巣発達と精子形成を研究する魅力的な代替手段です。たとえば、単一のドナー精巣は、複数のマウスに移植することができる。レシピエントマウスは、その後さまざまな治療にさらされる、および/または異種コレクションごとに異なる時点で屠殺することができます。これは、ドナーの影響を排除するだけでなく、特定の実験や研究に必要な大規模な男性の数を減らすだけでなく。これは、多数の男性を含む研究は、特に霊長類では、ロジスティック困難かつ高価であり、倫理的な制限を行うことができる大型の動物では特に重要です。移植が容易に可能ではなく、精子形成の効率が一定のドナー種14のローになる前にしかし、xenografting精巣組織のアプリケーションは、特定の細胞型の操作に制限されています。
利害の衝突が宣言されません。
著者の研究室からの作業はUSDA / CSREES / NRICGP(2007-35203-18213)によってサポートされている。NIH / NCRR(2 R01 RR17359-06)、NIH / NIEHS(1 R21 ES014856-01A2)とアルバータ州革新 - 健康ソリューション。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
試薬の名前 | 会社 | カタログ番号 | |
コラゲナーゼ(タイプIV) | シグマ | C5138 | |
トリプシン-EDTA | インビトロジェン | 25200-056 | |
DNaseIを | シグマ | DN25 | |
DMEM | インビトロジェン | 31053-028 | |
トリパンブルー染色 | インビトロジェン | 15250-061 | |
ナイロンメッシュのセルストレーナー | BDバイオサイエンス | 352340(40μmの) 352350(70μm) | |
ブスルファン | シグマ | B2635 | |
薄い壁ガラスキャピラリー | 世界の精密機器 | TW 100から3 | |
BD intramedic plyethyleneチューブ(PE100) | BD | CA-63018-725 | |
エチコン6から0シルク縫合糸 | エチコン | 706G | |
創傷クリップ | BD | 427631 | |
Sigmacote | シグマ | SL2 | |
X-galを | シグマ | B4252 | |
フェロシアン化カリウム | シグマ | P9387 | |
フェリシアン化カリウム | シグマ | P3667 | |
塩化マグネシウム | シグマ | 208337 | |
デオキシコール酸ナトリウム | シグマ | D6750 | |
N、N-ジメチルホルムアミド | シグマ | D4551 | |
IGEPAL CA-630 | シグマ | 18896 |
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