Dieses Protokoll beschreibt Verfahren für die In-vitro-Reifung von Maus-Oocyten, die In-vitro-Fertilisation und die anschließende Embryokultur bis zum Blastozystenstadium.
Ein Abonnement von JoVE ist erforderlich, um diesen Inhalt anzuzeigen. Melden Sie sich an oder beginnen Sie noch heute mit einer kostenlosen Testphase.
Methodenartikel
Dieses Protokoll beschreibt Verfahren für die In-vitro-Reifung von Maus-Oocyten, die In-vitro-Fertilisation und die anschließende Embryokultur bis zum Blastozystenstadium.
Die in-vitro-Reifung der Maus-Oocyten, kombiniert mit In-vitro-Fertilisation und anschließender Embryonalkultur, ermöglicht die Erzeugung von präimplantierten Embryonen unter definierten Bedingungen. Diese Verfahren erleichtern die Untersuchung der biologischen Funktionen und molekularen Mechanismen, die der Eierreifung, Befruchtung und frühen Embryonalentwicklung zugrunde liegen. Die erfolgreiche Anwendung dieses Ansatzes hängt jedoch von sorgfältigem Umgang mit Eizellen und Spermien, geeigneten Kulturbedingungen und einer genauen Einschätzung des Entwicklungsfortschritts in jeder Phase ab. Hier beschreiben wir Methoden zur Isolierung unreifer Kumulus-Oocyten-Komplexe (COCs) aus Maus-Eierstöcken, zur In-vitro-Reifung von Oocyten, zur In-vitro-Fertilisation und zur In-vitro-Kultur von Embryonen bis zum Blastozystenstadium. Zu diesen Verfahren gehören die Vorbereitung und Gleichgewichtsanpassung von Medien- und Kulturschalen, die Isolierung und Auswahl von COCs nach der Eierstockdissektion, das Sammeln und Kapazitäten von Spermien, die Durchführung der Insemination unter standardisierten Bedingungen sowie anschließend die Kultivierung von Embryonen zur Entwicklungsbewertung. Der Entwicklungsverlauf wird anhand morphologischer Kriterien bewertet, darunter die Bildung männlicher und weiblicher Pronuklei, die Spaltung in das Zweizellstadium und die Blastozystenbildung. Dieses Protokoll kann in Studien zur Eizellreifung und der Funktion der mütterlichen Faktoren integriert werden und bietet ein wertvolles Werkzeug für die Grundlagenforschung in der reproduktiven Biologie von Säugetieren.
Das Verständnis der Eizellqualität und der Entwicklungskompetenz ist für eine erfolgreiche Befruchtung und die anschließende embryonale Entwicklungunerlässlich 1,2. Die Oocytenreifung erfordert nicht nur eine genaue Chromosomensegregation während der Kernreifung, sondern auch die zytoplasmatische Reifung, einschließlich der Organellenumverteilung und der Ansammlung von mütterlichen mRNAs und Proteinen3. Die frühe embryonale Entwicklung basiert auf mütterlich bereitgestellten mRNAs und Proteinen, und die maternelen Vorräte in der Eierzelle unterstützen die präimplantationelle Entwicklung. Allerdings sind die Identitäten und Funktionen vieler mütterlicher Regulatoren der Säugetierembryogenese noch unvollständig verstanden4. Daher sind weitere systematische Studien erforderlich, um die Mechanismen der Eizellreifung, Befruchtung und Embryonalentwicklung zu klären.
Die Maus ist ein weit verbreitetes Modellsystem zur Untersuchung der Entwicklung von präimplantatorischen Embryonen. In-vitro-Reifung (IVM) bezeichnet das Sammeln unreifer Oozyten aus dem Eierstock und deren Reifung unter kontrollierten Laborbedingungen5. Anschließend ermöglicht die In-vitro-Fertilisation (IVF), dass reife Ozyten gemeinsam mit kapaziatierten Spermien inkubiert werden, um Zygoten für frühe embryonale Entwicklungsstudien zu bilden. Im Vergleich zur herkömmlichen IVF mit in vivo gereiften Oozyten zeigen IVM-abgeleitete Ozyten jedoch oft niedrigere Reifungs- und Befruchtungsraten sowie eine verminderte Entwicklungskompetenz6. Diese Einschränkungen werden größtenteils auf die Asynchronität zwischen Kern- und zytoplasmatischer Reifung unter In-vitro-Kulturbedingungen zurückgeführt. Darüber hinaus ist die Stabilität der meiotischen Spindel in Maus-Oozyten empfindlich gegenüber Veränderungen des pH-Werts und der Temperatur während der IVM, und eine Spindelstörung kann zum Reifungsstopp7 beitragen. Folglich bleibt die verringerte Kompetenz der IVM-abgeleiteten Oozyten ein großes Hindernis, das die effiziente Embryonalproduktion für Entwicklungs- und mechanistische Studien einschränkt.
Mauspräimplantationsembryonen können auch durch das Sammeln von in vivo-abgeleiteten Zygoten und deren Kultivierung in vitro (IVC) gewonnen werden. In vivo-abgeleitete Zygoten, die von den Eileitern gesammelt werden, bieten einen relativ synchronisierten Ausgangspunkt für Experimente, die sich auf Post-Fertilization-Ereignissekonzentrieren 8. Allerdings findet die Eierstockreifung und die Anhäufung mütterlicher Faktoren vor der Befruchtung in vivo statt; Daher sind in vivo-abgeleitete Zygoten weniger anfällig für experimentelle Manipulationen von Reifungsbedingungen oder mütterlichen Vorräten, um ihre Auswirkungen auf die nachfolgende Embryonalentwicklung zu bewerten4. Daher sind die Optimierung von IVM- und IVF-Protokollen sowie die Einführung standardisierter Arbeitsverfahren mit strenger Qualitätskontrolle (z. B. strenge Temperatur-, pH- und Handhabungspraktiken) unerlässlich, um verfahrensbedingte Variabilität zu minimieren und die Entwicklungskompetenz von Eizellen und Embryonen zu schützen.
Hier beschreiben wir ein IVM–IVF–IVC-Protokoll, das die Medienvorbereitung, die Isolierung und Auswahl der COCs, IVM- und IVF-Verfahren sowie die In-vitro-Embryokultur detailliert beschreibt (Abbildung 1). Das Protokoll beinhaltet praktische, stufenspezifische Kontrollpunkte für die routinemäßige Qualitätskontrolle, einschließlich der Extrudierung des ersten Polarkörpers (PB1), Bildung männlicher und weiblicher Pronuklei (2PN), Zweizellspaltung und Blastozystenbildung. Dieses Protokoll ermöglicht eine reproduzierbare und effiziente Erzeugung von Präimplantationsembryonen unter definierten Bedingungen und unterstützt mechanistische Studien, Kulturoptimierung und nachgelagerte Anwendungen in der Entwicklungs- und Fortpflanzungsbiologie.
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Alle Tierversuche wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee der Northwest A&F University in China genehmigt (Genehmigungsnummer: 20230503).
1. Tierhaltung
2. Vorbereitung der Medien
3. Zubereitung der Speisen (Abbildung 2)
HINWEIS: Passen Sie die Anzahl der IVM-, IVF- und IVC-Tropfen entsprechend der erwarteten Anzahl von COCs und Embryonen an, wobei 20–30 COCs pro 100 μL-Tropfen für IVM und IVF und 20–30 Embryonen pro 100 μL-Tropfen für die Embryokultur verwendet werden.
4. Eierstocksammlung
5. COCs Sammlung und Kultur
6. Spermienentnahme und -vorbereitung
HINWEIS: Dieser Abschnitt beschreibt die Sammlung und Kapazität von frischem Spermien. Vor der Befruchtung sollten frisch freigesetzte Spermien in einem vorausgeglichen Embryokulturmedium bei 37 °C für 1 Stunde inkubiert werden, um die Kapazität zu ermöglichen.
7. In-vitro-Fertilisation
8. Embryokultur
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Mit diesem Protokoll wurden die Maus-COCs sequentiell durch die In-vitro-Reifung , die In-vitro-Fertilisation und die anschließende In-vitro-Embryokultur verarbeitet, was zu einer reproduzierbaren Erzeugung von Präimplantationsembryonen und der Entwicklung bis zum Blastozystenstadium unter den beschriebenen Bedingungen führte. Nach 14 Stunden IVM zeigten die COCs typischerweise Cumulusexpansion und intakte Oocytenmorphologie. Die meiotische Reifung der Eizellen...
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Dieses Protokoll bietet ein standardisiertes Verfahren für die in-vitro-Reifung der Maus-Oozyten, die In-vitro-Fertilisation und die In-vitro-Kultur unter Verwendung unreifer COCs, wodurch eine reproduzierbare Erzeugung und Bewertung von Präimplantationsembryonen im Blastozystenstadium unter definierten in vitro-Bedingungen möglich ist. In vielen Studien sind IVM-Ergebnisse empfindlich gegenüber laborspezifischen Unterschieden in Medien, Inkubationszei...
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Die Autoren haben keine Interessenkonflikte, die offengelegt werden müssen.
Wir danken Professor Yi-Liang Miao (Huazhong Landwirtschaftsuniversität) für wertvolle Ratschläge und Anleitung bei der Optimierung dieses Protokolls. Diese Arbeit wurde vom Shaanxi Provincial Natural Science Basic Research Program (2025JC-XKZX-03) unterstützt.
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 35 mm Petrischale | Thermo Fisher Scientific | 150255 | |
| 60 mm Petrischale | Thermo Fisher Scientific | 150270 | |
| Bovines Serumalbumin | Sigma-Aldrich | A8806 | |
| Zuchtdiät (Rodent Breeder Chow) | Keao Xieli (Beijing,China) | N/A | |
| CO2-Inkubator | Thermo Fisher Scientific | HERAcell 150i | |
| D-Glucose | Sigma-Aldrich | G7021 | |
| Einweg-Pasteur-Pipette | Kimble | DWK63A53WT-1000EA | |
| Epidermales Wachstumsfaktor | Gibco | PHG0313 | |
| Feinschneidezangen | Sigma-Aldrich | S3146-1EA | |
| Feinnadelzange | Rhino | SW14 | |
| Follikel-stimulierendes Hormon | Millipore | 869001 | |
| G-1 PLUS | Vitrolife | 10128 | |
| G-IVF PLUS | Vitrolife | 10136 | (voräquilibriertes) Embryonenkulturmedium |
| Hämazytometer | Millicell | MDH-4N1 | |
| Hyaluronidase | Sigma-Aldrich | H4274 | |
| IBMX (3-Isobutyl-1-methylxanthin) | Selleck | S5836 | |
| KnockOut Serumersatz | Gibco | A3181501 | |
| L-Cystein | Sigma-Aldrich | C7352 | |
| Luteinisierendes Hormon | Millipore | 869003 | |
| M2-Medium | Sigma-Aldrich | M7167 | |
| Medium 199 | Gibco | 11150-059 | |
| Mikropipette | Gilson | F167350 | |
| Mineralöl | Sigma-Aldrich | M8410 | |
| Phosphatpufferlösung | Gibco | 20012027 | |
| Pregnantes Mare Serum Gonadotropin | Ningbo Second hormone factory (Ningbo, China) | N/A | |
| Natriumpyruvat | Sigma-Aldrich | P4562 | |
| Stereomikroskop | Olympus | SZX10 | |
| Sterile Mediumflaschen | Nalgene | 46600-586 | |
| Steriler Spritzennadel | BD Biosciences | 309623 | 1 mL, 27G1/2 |
| Spritzenfiltereinheit | Millipore | SLGP033R | |
| Thermoplatte | Tokai Hit | TPi-SZX2X |