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通过体细胞核移植(somatic cell nuclear transfer,SCNT)技术路线已经成功获得多种哺乳动物转基因及非转基因克隆个体。然而,各物种的克隆效率仍不尽人意。近来有研究表明,表观遗传重编程(epigenetic reprogramming)在SCNT获得的克隆胚胎的发育过程中扮演着重要角色;人们认为重编程紊乱导致了大多数克隆胚胎的不正常发育。研究证明,组蛋白去乙酰化酶抑制剂(histone deacetylase inhibitor,HDACi)如曲古抑菌素A(tricho statin A,TSA)等的处理能显著增强多个物种SCNT胚胎的发育能力。为改善猪克隆胚胎的发育能力,本实验尝试优化了TSA处理参数,并检测了TSA对胚胎发育及转基因eGFP表达的影响。实验取得如下结果:
对猪胎儿成纤维细胞构建的克隆胚胎分别采用0、20、40、60、80、100nM的TSA在激活后处理12h,结果显示40nM处理组的囊胚率为35.65±9.58%,显著高于其它各处理组及对照组的囊胚率(13.00±3.02%)(P<0.05)。40nM处理组发育至4-细胞期的胚胎数显著高于对照组(P<0.05),表明40nMTSA的处理可促进4-细胞期发生的合子基因激活(zygotic gene activation,ZGA)事件。40nMTSA处理重构胚12h和24h后,两处理组重构胚的囊胚发育率分别为16.32±1.51%和14.93±4.91%,二者差异不显著(P>0.05)。结果表明40nMTSA处理12h或24h均可提高猪SCNT胚胎体外发育能力。
以猪骨髓间充质干细胞(PMSCs)、成纤维细胞(PFFs)和卵丘细胞(Cumulus)为核供体的重构胚分别以40nM的TSA在激活后处理12h,结果显示不同核供体来源的重构胚在TSA处理后的囊胚发育率分别为17.39±14.64%、12.65±4.82%和2.90±5.02%,与对照组相比均有所提高,但组间差异不显著(P>0.05)。将eGFP转基因成纤维细胞为核供体的猪重构胚分别采用0、20、40、60、80、100、120和140nM的TSA在激活后处理12h,结果显示TSA处理后组间的囊胚发育率差异不显著(P>0.05)。结果表明TSA可以提高不同供核细胞构建的重构胚的体外发育能力。
以人包皮成纤维细胞为核供体猪卵母细胞为核受体的人猪异种核移植(human-porcineinterspeciesnucleartransfer,hp-ISNT)囊胚发育率为1.07±1.27%,显著低于孤雌组的囊胚发育率(21.06±5.92%)(P<0.05)。hp-ISNT重构胚4-细胞胚胎发育率为62.84±18.57%,显著低于孤雌组(87.13±4.42%)(P<0.05)。结果表明hp-ISNT胚胎发育率较低可能与4-细胞期的ZGA事件不完全发生有关。40nMTSA处理hp-ISNT重构胚24h,结果显示TSA处理组与对照组间异种重构胚的体外发育率无显著差异(分别为0.74±1.47%和1.07±1.27%)(P>0.05)。结果表明TSA不能显著改善hp-ISNT胚胎的体外发育能力。
5nMTSA对供体细胞进行24h处理后,由其构建的重构胚的囊胚发育率为7.84±5.31%,显著低于对照组(对胚胎及细胞均不进行TSA处理)(P<0.05)。当供体细胞以5nMTSA处理24h,重构胚以40nMTSA处理24h后,重构胚的囊胚发育率为48.96±10.17%,显著高于对照组(P<0.05)。结果表明TSA可以明显改善eGFP转基因核移植胚胎的体外发育能力。
对eGFP转基因体细胞核移植胚胎的eGFP基因表达进行荧光检测发现,第一细胞周期内的2h和12h明显可以观测到细胞核附近存在大量的eGFP蛋白。当胚胎发育至2~4-细胞期时细胞核区的eGFP蛋白丰度较1-细胞胚胎的低。随着胚胎发育至囊胚期,细胞核区的eGFP蛋白表达量较4-细胞胚胎有所增加。
应用RT-PCR检测手段,我们对比了TSA对克隆胚胎eGFP基因表达的影响。当TSA对供体细胞进行处理(G2组)后,结果显示重构胚eGFP基因的mRNA表达水平较对照组(G1组)高(P<0.05)。但这两组eGFP表达趋势却相似,表现为随着胚胎的发育eGFP表达水平逐渐上升。当供体细胞与核移植胚胎均以TSA进行处理(G3组)后,1-细胞胚胎eGFP表达量与G2组无显著差异(P>0.05),但随着胚胎不断地发育,eGFP表达量逐渐下降至对照G1组水平。结果表明TSA可以改变转基因eGFP的表达水平。