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由于在解剖、生理功能上与人类非常相近,猪被认为是人类医学研究的理想模型。猪的体细胞克隆在畜牧业、医学及生物学基础研究上具有重要价值。但是,目前由于效率低下,技术操作繁琐,猪的体细胞克隆还未能直接造福于人类,究其根源主要在于对克隆机理缺乏了解。因此,为进一步优化猪的体细胞克隆平台,建立简单、有效、经济的猪胚胎体外生产体系和探索猪克隆胚早期发育期间DNA甲基化重编程。本研究针对影响猪体细胞核移植中的部分关键环节,如激活和体外培养条件,尝试使用表观修饰剂处理克隆胚提高克隆胚胎发育能力,同时,还针对猪胚胎全基因组DNA甲基化免疫荧光染色检测技术进行优化,跟踪猪克隆胚早期发育的DNA甲基化重编程动态。
试验一:研究了200nM的表观修饰剂丙戊酸(VPA)用表观修饰剂对处理克隆胚36h,发现克隆胚的卵裂率和囊胚率有提高的趋势,但差异不显著。
试验二:研究了在胚胎培养基中添加肌醇对孤雌胚、克隆胚发育能力的影响,与对照组相比,添加肌醇可提高孤雌胚的囊胚率(76.1% vs42.7%,P<0.05),但囊胚总细胞数没有增加。对于克隆胚,添加肌醇对克隆胚的囊胚率和囊胚总细胞数上均无显著提高作用,囊胚率(27.8 vs30.9,P>0.05)。
试验三:检验了不同激活方案对孤雌胚和克隆胚发育能力的影响,由此对卵母细胞孤雌与克隆的激活方案进行筛选。本研究用四种激活方案,①电激活后使用CHX处理4h,②电激活前使用10μg/mL CHX中处理10min,⑨电激活前使用10μg/mL CHX中处理10min后平衡1h再进行电激活,④单独电激活对孤雌胚进行激活,发现这四种方案在卵裂率和囊胚率上没有显著差异。对于克隆胚,本研究使用四种激活方案:①电激活后使用CHX处理4h,②电激活前使用10μg/mL CHX中处理10min,③电激活后使用10μg/mL CHX中处理10min,④单独电激活。结果发现,激活后处理4h和激活前处理10min都显著高于其他两组(P<0.05)。本研究接着针对胎儿成纤维细胞和耳成纤维细胞,用电激活前使用方案②10μg/mL CHX中处理10min和方案④电激活后使用10μg/mL CHX中处理4h两种方案进行激活,发现激活方案②不但节省激活时间,还有比方案④高出接近一倍的囊胚率,是一种简便、稳定、较高效的激活方案。
试验四:建立DNA甲基化染色程序,并进行优化,结果发现:使用1:200稀释度的一抗,1:200稀释度的二抗,0.5% TritonX透化30min,能获得更好的免疫荧光染色效果。
试验五:使用50nM TSA处理克隆胚30-35h可以显著提高克隆胚的发育能力,在优化的激活方案中,使用TSA处理处理不同品种的猪的体细胞核移植克隆胚,可以提高六白猪耳成纤维细胞和梅山猪胎儿成纤维细胞的克隆胚胎发育能力。
试验六:经过对克隆胚的DNA甲基化染色的半定量分析发现,TSA处理可以将克隆胚的DNA甲基化水平降低一倍,但还未达差异显著水平,这表明TSA减少克隆胚胎DNA甲基化水平可能是提高克隆效率的重要原因。
综上所述,在猪体细胞克隆中,表观修饰剂VPA处理有提高克隆胚的发育能力趋向,肌醇对孤雌胚胎和克隆胚的发育能力有益,使用50nM TSA处理克隆胚30-35h可以显著提高克隆胚的发育能力,CHX处理重构胚后再电激活10min是简便、高效的激活方案下,在此方案下使用TSA处理克隆胚胎36h,可以提高克隆胚胎发育能力, TSA处理可以将克隆囊胚的DNA甲基化水平降低至一半水平,这可能是提高克隆胚胎发育的能力的原因。