Method Article
* Эти авторы внесли равный вклад
Протоколы для половых клеток и трансплантации xenografting ткани яичка описаны. Зародышевых клеток трансплантации приводит к донорам производных сперматогенез в яичках и получатель представляет собой функциональный анализ восстановления для идентификации сперматогониальные стволовых клеток (SSC). Ткани яичка xenografting воспроизводит развитие семенников и сперматогенез различных видов донора в реципиент мышей.
Germ cell transplantation was developed by Dr. Ralph Brinster and colleagues at the University of Pennsylvania in 19941,2. These ground-breaking studies showed that microinjection of germ cells from fertile donor mice into the seminiferous tubules of infertile recipient mice results in donor-derived spermatogenesis and sperm production by the recipient animal2. The use of donor males carrying the bacterial β-galactosidase gene allowed identification of donor-derived spermatogenesis and transmission of the donor haplotype to the offspring by recipient animals1. Surprisingly, after transplantation into the lumen of the seminiferous tubules, transplanted germ cells were able to move from the luminal compartment to the basement membrane where spermatogonia are located3. It is generally accepted that only SSCs are able to colonize the niche and re-establish spermatogenesis in the recipient testis. Therefore, germ cell transplantation provides a functional approach to study the stem cell niche in the testis and to characterize putative spermatogonial stem cells. To date, germ cell transplantation is used to elucidate basic stem cell biology, to produce transgenic animals through genetic manipulation of germ cells prior to transplantation4,5, to study Sertoli cell-germ cell interaction6,7, SSC homing and colonization3,8, as well as SSC self-renewal and differentiation9,10.
Germ cell transplantation is also feasible in large species11. In these, the main applications are preservation of fertility, dissemination of elite genetics in animal populations, and generation of transgenic animals as the study of spermatogenesis and SSC biology with this technique is logistically more difficult and expensive than in rodents. Transplantation of germ cells from large species into the seminiferous tubules of mice results in colonization of donor cells and spermatogonial expansion, but not in their full differentiation presumably due to incompatibility of the recipient somatic cell compartment with the germ cells from phylogenetically distant species12. An alternative approach is transplantation of germ cells from large species together with their surrounding somatic compartment. We first reported in 2002, that small fragments of testis tissue from immature males transplanted under the dorsal skin of immunodeficient mice are able to survive and undergo full development with the production of fertilization competent sperm13. Since then testis tissue xenografting has been shown to be successful in many species and emerged as a valuable alternative to study testis development and spermatogenesis of large animals in mice14.
ЧАСТЬ А. трансплантации половых клеток у мышей
1. Подготовка получателей мышей
2. Подготовка микроинъекции пипетки
3. Подготовка донорских клеток для трансплантации
4. Трансплантация процедуры (рис. 1)
5. Анализ получателей яички
ЧАСТЬ B. Внематочная xenografting у мышей
(Из Добрински и Рати 2008 15, а Родригес Соса и соавт. 2011 16).
1. Коллекция донорских тканей
2. Подготовка донорских тканей
3. Кастрация получателя мыши
4. Внематочная xenografting
5. Коллекция яичка ксенотрансплантаты для анализа и сбора спермы
Часть результатов С. представитель
1. Зародышевых клеток трансплантации
Если пересаженные суспензии клеток донора содержит сперматогониальные стволовых клеток проведения генетических маркеров, таких как LacZ трансгена колонизации доноров ГНЦ у реципиента яичка могут быть визуализированы на X-гал окрашивания как отличительный голубой сегменты семiniferous трубочек, через 2-3 месяца после трансплантации 3 (рис. 2A). Устоявшейся колонии должен иметь длинный темно-синий участок полностью заполненные сегменты с двумя или более слоев синей клетки ближе к центру, и относительно слабыми регионами окрашенных на обоих концах, где сеть одного, в паре или небольшими группами синих клеток Очевидно, 3 (рис. 2В). Сечение темно-синей зоне семенных канальцев должны выявить устоявшиеся и хорошо организованной сперматогенез с голубыми половых клеток на разных стадиях дифференцировки (рис. 2).
2. Ткани яичка xenografting
Жизнеспособности ткани яичка после пересадки обратно коррелирует с развитием стадии донор, лучший результат получается, когда ткани новорожденного мужчин используется, в то время как взрослые ткань имеет высокую тенденцию к перерождению и умирают 17-21. Как правило, ксенотрансплантата успеха уменьшается донорской ткани подвергается меняIosis первой волны сперматогенеза. Время полного развития незрелых тканей донора и полный сперматогенез является видовой, а зачастую и несколько короче по сравнению с яичками на месте. Число семенных канальцев с полным сперматогенеза является варьироваться в зависимости от вида. В то время как у овец, коз и свиней, число превышает 50%, крупного рогатого скота и кошек меньше чем на 15% 14 (рис. 3).
Рисунок 1. Зародышевых клеток трансплантации процедуры. Место получателей в лежачее положение спины после наркоза и сделать ~ 0,4-дюймовый средней линии разреза брюшной полости (А). Выставьте яичка путем изъятия жировой ткани придает придатка и яичка и поместить тонкий стерильный драпировка под жировой ткани / яичка для улучшения визуальной идентификации (B). Установите яичка и придатка яичка, чтобы выводные протоки похоронен в жировой ткани являются заметным (C, D, E). Idлица выводных протоков и аккуратно удалить жировой ткани вокруг протоков. Кусок цветной бумаги или пластика могут быть помещены под каналы для лучшей визуализации (G). Перерыв или размолоть пипетки в соответствии с размером каналов и подвески датчика в пипетку (H). Аккуратно вставьте пипетку в канал в комплекте из выводных протоков, мягко нитку в несколько миллиметров в сторону яичка (стрелка на H показывает направление пипетки впрыска и резьбы). Яичка с успешной закачки в семенных канальцев показано (I). Ц.: яичка; ЕР: придатка.
Рисунок 2. Представитель результаты трансплантации половых клеток) вводят яичка окрашивали X-гал. Синий сегментов семенных канальцев представляет основали колонии трансгенных ГНЦ донора (LacZ трансгенов). B) Высшее увеличения колонии SSC на 3 месяца после трансплантации. Thэлектронной темно-синей зоне в центре представляет полный сперматогенез и бледно-голубой области на концах представляют растущую расширение колонии. C) гистологические части темно синий семенных канальцах (3 месяца после трансплантации) показывает хорошо организованный сперматогенеза. Масштаб баров B и C, 200 мкм и 30 мкм соответственно. (Рис. адаптированный Анну Rev Сотовые Dev Biol 2008. 24:263-86 и биологии Reprod 1999 июнь;. 60 (6) :1429-36).
Рисунок 3. Внематочная xenografting незрелой ткани яичка от крупных животных в иммунодефицитных мышей. Фрагменты незрелые яички доноров (~ 1 мм 3) пересадили в спинной кожи иммунодефицитных мышей (A) в состоянии выжить и реагировать на мышь гонадотропинов. В результате ткань яичка подвергается полному развитию, в том числе формирование компетентного оплодотворения спермой (B). После яичка ксенотрансплантаты собираются (С)они могут быть использованы для анализа или получения спермы (D) для ИКСИ (E) и эмбрионов производства (F). Бары равный 50 мкм (B, E и F) и 10 мкм (D). (По материалам Родригес Соса и Dobrinksi 2009 14).
1. Зародышевых клеток трансплантации
Зародышевых клеток трансплантация дает только функциональный анализ для однозначного подтверждения наличия сперматогониальные стволовых клеток (SSC) в клеточной популяции. Только ГНЦ может дома и колонизировать ниши SSC на базальной мембране и инициирует доноров производных сперматогенеза. Зародышевых клеток Трансплантация позволило изучать и манипулировать ГНЦ беспрецедентным образом. Техника была использована для получения трансгенных животных с помощью генной манипуляции ГНЦ 4; выяснить модель, эффективность и кинетика SSC колонизации 3,8; для изучения сигнальных путей, которые регулируют SSC самообновлению и дифференцировке 9,10; для характеристики поверхностных маркеров на КСЭ для их идентификации 22,23; изучить нишу среды ГНЦ 6,7,24. Кроме того, взаимное трансплантация была использована для расследования ли фенотип infertilitу возник из дефектов в клетках Сертоли или в половых клетках 25,26.
Для трансплантации работать эффективно, выбор и лечения животных получатель имеет важное значение. Получатели должны быть либо генетически соответствуют доноров или подавленной иммунной. Получатели также отсутствие эндогенного сперматогенеза: либо из-за мутации, как и в W / W у мышей, или оказали бесплодными в результате истощения зародышевой клетке при облучении или химиотерапии препаратами, такими как бусульфан. Кроме того, хорошая подготовка доноров клеточных суспензий и знание процедуры трансплантации имеют важное значение для успеха техники, а также.
Зародышевых клеток трансплантация имеет свои ограничения. Существует нет быстрого считывания результатов. Анализ яички получатель должен ждать по крайней мере два месяца, как восстановление полного сперматогенеза в противном случае бесплодной получателей происходит через два месяца после трансплантации 3. Это яса качественные или полуколичественного анализа в связи с большим изменениям в клетке введенный номер и степень подавления получателя клетки зародыша. Хотя концепция зародыш клеточной трансплантации была адаптирована для других видов животных, сама процедура технически отличается и несколько более сложной, не связанных с грызунов в результате анатомических различий между видами 11.
2. Ткани яичка xenografting
Ткани яичка xenografting работы во многих млекопитающих донора и относительно простой метод. Как и в других видах трансплантации, тем скорее после сбора ткань пересаживается больше шансов на успех. Таким образом, сохранение и обработку ткани из коллекции для трансплантации важно. Однако, на наш ткани яичка опыт не требуют специальной обработки, не держат в холодильнике. Ткани яичка могут быть сохранены в холодильнике температуру до 24 - 36 ч,, а затем фрагменты могут быть готовы к трансплантации. Кроме того, фрагменты свежих яичка могут быть сохранены в стандартной питательной среде при температуре 4 ° С в течение ночи до трансплантации без заметного влияния на результат прививки 27. Ткани яичка могут быть заморожены, если длительного хранения требуется. Исследования, проведенные в козьем 13, 13,27 свиньи, обезьяны и 28 показали, что замораживание и последующее оттаивание тканей яичка не оказывает существенного влияния его способность разрабатывать и производить сперму после внематочной xenografting у мышей. Успешное криоконсервации ткани яичка может быть достигнуто путем автоматизированного замораживания 28 или обычной медленной заморозки в ванной 13,27 алкоголь, используя в качестве криопротектора ДМСО в стандартной питательной среде ткани, содержащей FBS. Для трансплантации криоконсервированных тканей яичка, то талые стандартными методами, а затем промывают в культуральной среде перед трансплантацией 27. После того, тисСью была пересажена получателя мыши служит в живом инкубаторе, и никаких серьезных вмешательств не требуется. Тем не менее, в некоторых случаях добавок экзогенных гонадотропинов могут потребоваться; ткани яичка с 6-месячного макак-резусов требуется инъекционных получателя мышам подкожно 10 МЕ ХГЧ в два раза в неделю, чтобы добиться полного сперматогенеза на 6-7 месяцев 29.
Как было сказано выше, лучший результат получается, когда ткани новорожденного мужчины используют. Ткани из мужчин, в которой постмейотическая половых клеток присутствуют имеет тенденцию к вырождению. Тем не менее, с незрелыми животных полное повторение развития яичка возможно, и имеет множество клинических и научных исследований. В клинических условиях, ткани яичка xenografting может быть использован для сохранения фертильности, особенно в незрелые мужчины, в которой сперматозоиды восстановления это не вариант. Маленькие кусочки в виде биопсии может быть собрана и заморожена для длительного хранения. Когда деIRED, фрагменты могут быть разморожены и привитые мышам 27,28. Другой альтернативой является криоконсервация спермы, что собирается с ксенотрансплантаты. Микроинъекция с оснасткой замороженной спермы свиней ксенотрансплантаты яичка в результате поколение морфологически нормальных эмбрионов, хотя и в меньшей эффективностью по сравнению с яичка, придатка, или эякуляции спермы 27. После того, как ткань разработана, она может быть собрана для сбора спермы и может быть использован для создания эмбрионов в пробирке 13,16,30. Ограничение этого, однако, является тот факт, что в результате сперма не подвергаются придатка созревания и поэтому требуют ИКСИ для оплодотворения. Таким образом, использование ксенотрансплантата производных спермы для оплодотворения ограничивается видами, где ИКСИ был создан.
В исследовании, ткани яичка xenografting является привлекательной альтернативой для изучения развития семенников и сперматогенез крупных видов в грызунах. Например,одно яичко доноров могут быть перенесены на несколько мышей. Мыши-реципиенты могут подвергаться воздействию различных методов лечения и / или пожертвовать в различные моменты времени для ксенотрансплантата коллекции. Это не только устраняет эффект доноров, но и уменьшает количество крупных самцов, необходимых для конкретного эксперимента или исследования. Это особенно важно в больших животных, где многочисленные исследования с участием мужчин являются технически сложно и дорого, и могут иметь этические ограничения, в частности приматов. Тем не менее, применение xenografting ткани яичка ограничены как манипуляция специфические типы клеток перед трансплантацией не просто возможно, и эффективность сперматогенеза низка у некоторых видов доноров 14.
Нет конфликта интересов объявлены.
Работа в лаборатории авторов была поддержана Министерством сельского хозяйства США / CSREES / NRICGP (2007-35203-18213); NIH / NCRR (2 R01 RR17359-06), NIH / NIEHS (1 R21 ES014856-01A2) и Альберта инновационную - Решения здравоохранения.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Название реагента | Компания | Номер по каталогу | |
Коллагеназы (тип IV) | Сигма | C5138 | |
Трипсин-EDTA | Invitrogen | 25200-056 | |
DNaseI | Сигма | DN25 | |
DMEM | Invitrogen | 31053-028 | |
Трипановый синие пятна | Invitrogen | 15250-061 | |
Нейлоновый фильтр ячейки сетки | BD Biosciences | 352 340 (40 мкм) 352350 (70μm) | |
Бусульфан | Сигма | B2635 | |
Тонкие стены стеклянные капилляры | Инструмент Всемирной Precision | TW 100-3 | |
BD intramedic plyethylene трубки (PE100) | BD | CA-63018-725 | |
Ethicon 6-0 Шелковые шовные | Ethicon | 706G | |
Рана клипы | BD | 427631 | |
Sigmacote | Сигма | SL2 | |
X-гал | Сигма | B4252 | |
Ферроцианида калия | Сигма | P9387 | |
Калий феррицианида | Сигма | P3667 | |
Хлорид магния | Сигма | 208337 | |
дезоксихолата натрия | Сигма | D6750 | |
N, N-диметилформамид | Сигма | D4551 | |
Igepal CA-630 | Сигма | 18896 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены