במעבדה שלנו, השגנו שיעור הפריה של 89.57% ושיעור 2 תאים של 87.38% באמצעות ICSI עם זרע קאודלי אפידידימלי בעכברים. שיעור הילודה של צאצאים לאחר ET הוא כ 42.50%. למרבה הפלא, כל שיעורי ההפריה, שיעורי 2 התאים ושיעורי הילודה של צאצאים דומים לרמות שהושגו באמנות אנושית, מה שמאפשר סימולציה מקיפה של שלבים שונים של טכניקות ART אנושיות בעכברים. פרטים נוספים מופיעים בטבלה 1 ובטבלה 2. לא הייתה תנודה משמעותית ברמות הגלוקוז בדם אקראיות בין עכברים שנולדו באופן טבעי לבין עכברי ICSI במהלך תהליך הגדילה וההתפתחות (איור 2). אולם עכברי ICSI זכרים הראו רמות גבוהות ברציפות של גלוקוז בדם בצום לאורך כל הניסוי (איור 3), מה שמצביע על פגיעה בהומאוסטזיס של גלוקוז בדם בצום. באופן מעניין, נקבות עכברי ICSI לא הראו שינויים בהשוואה לקבוצת הביקורת. ב-GTT, רמת הגלוקוז בדם הראתה שינוי משמעותי בין עכברי ICSI זכרים לבין קבוצת הביקורת (איור 4), ולא היה הבדל כזה בעכברות נקבות. תוצאות אלה הצביעו על כך שהצאצאים שהתקבלו באמצעות טכנולוגיית ICSI עשויים לסבול מסוכרת, והתוצאה הייתה קשורה למין. אף על פי שנקבות העכברים לא הראו את פנוטיפ הסוכרת, הפנוטיפ של עודף משקל הן של עכברי ICSI זכרים והן של נקבות ICSI היה עקבי (איור 5).
באמצעות פרוטוקול הזרקת זרע תוך ציטופלזמית (ICSI) המתואר כאן, השגנו שיעורים גבוהים של הפריה והתפתחות עוברים בעכברים. בניסוי מייצג, 89.57% מהביציות הופרו לאחר ICSI, כפי שמעידה היווצרות שני גרעינים. 24 שעות לאחר ICSI, 87.38% מהזיגוטות התפתחו לשלב העובר בן 2 התאים. לאחר החזרת עוברים לנקבות מקבלות, שיעור הילודה של גורים חיים היה 42.50% (תוצאות חיוביות). באמצעות פרוטוקול הזרקת זרע תוך ציטופלזמי אופטימלי (ICSI) המתואר כאן, יצרנו ביעילות צאצאים מביציות עכבר וזרע. חשוב לציין כי אפיון יסודי של בעלי חיים שמקורם ב-ICSI גילה הפרעות מטבוליות בהיעדר פגמים התפתחותיים גסים.
בהשוואה לקבוצת ביקורת טבעית, עכברי ICSI זכרים אך לא נקבות הציגו הומאוסטזיס גלוקוז לקוי, עדות לגלוקוז גבוה בדם בצום (איור 3) וסבילות מופחתת לגלוקוז בבדיקות סבילות לגלוקוז תוך צפקית (איור 4). שינויים אלה עשויים לנבוע מליקויים בתכנות מחדש במהלך הפריה בתיווך ICSI או מהפרעות גנטיות / אפיגנטיות עדינות שנגרמו במהלך מניפולציה של זרע.
נוסף על כך, עכברי ICSI זכרים ונקבות כאחד הראו משקל גוף מוגבר בהשוואה לקבוצת הביקורת (איור 5), מה שמרמז על נטייה להשמנת יתר. בעוד שטכניקת ICSI של עכבר מודלת באופן אמין תוצאות ICSI אנושיות, הפנוטיפים המטבוליים שנצפו מדגישים את הצורך לפרש בזהירות תוצאות ממודלים של בעלי חיים ICSI. הערכה מקיפה של גדילה, בריאות והתנהגות היא הכרחית כדי לקבוע את התאמתם של עכברי ICSI ליישומים במורד הזרם.
יחד, נתונים אלה ממחישים את התועלת של פרוטוקול ICSI עכבר כדי ליצור צאצאים ביעילות למחקרים, תוך הדגשת החשיבות של הערכה יסודית של תוצאות פנוטיפיות בבעלי חיים שמקורם ב- ICSI. הפרעות מטבוליות ספציפיות למין שנצפו בדוגמה זו מדגישות את הצורך בפרשנות זהירה של תוצאות ממודלים של עכברי ICSI.

איור 1: דיאגרמה של הכנת הצלוחית להזרקת זרע תוך-ציטופלזמית בעכברים. מכסה צלחת תרבית התאים חולק לחצאים עליונים ותחתונים. המחצית העליונה הכילה טיפות של 10% תמיסת פוליוויניל פירולידון למיקום זרע. המחצית התחתונה הכילה טיפות של מדיום M2 לביצוע הליך ICSI. כל הטיפות כוסו בשמן מינרלי כדי למנוע אידוי. מערך כלים זה איפשר העברה רציפה של זרע וביציות בין טיפות PVP ו- M2 כדי לאפשר את תהליך ICSI. האזורים המופרדים מנעו ערבוב של מדיה במהלך ההליך. קיצורים: ICSI = הזרקת זרע intracytoplasmic; PVP = פוליוויניל פירולידון. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: רמות גלוקוז אקראיות שבועיות בדם בעכברי ביקורת טבעיים (n = 5) ו- ICSI (n = 5) במהלך ההתפתחות שלאחר הלידה. רמות הגלוקוז בדם נמדדו מדי שבוע לאחר צום לילה מווריד הזנב של עכברי הבקרה ועכברי ICSI באמצעות גלוקומטר. הנתונים מוצגים כממוצע ± SEM. מובהקות סטטיסטית הוערכה באמצעות ANOVA דו-כיווני, ns, P > 0.05. קיצורים: SEM = שגיאת תקן של הממוצע; ICSI = הזרקת זרע intracytoplasmic; ns = לא משמעותי; NM = הזדווגות טבעית. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3: רמות הגלוקוז השבועיות בדם בצום בקבוצת ביקורת טבעית (n = 7 לזכרים, n = 7 לנקבות) ובעכברים שטופלו ב- ICSI (n = 7 לזכרים, n = 7 לנקבות) במהלך ההתפתחות שלאחר הלידה. לאחר צום לילה, רמות הגלוקוז בדם נמדדו מדי שבוע מווריד הזנב של קבוצת ביקורת בצום ועכברים שטופלו ב- ICSI באמצעות גלוקומטר. נצפה כי עכברים זכרים שטופלו ב- ICSI, אך לא נקבות, הציגו רמות גלוקוז גבוהות משמעותית בדם בצום בהשוואה לבקרות תואמות המין שלהם החל מגיל 8 שבועות. הנתונים מוצגים כממוצע ± SEM. מובהקות סטטיסטית הוערכה באמצעות ANOVA דו-כיווני, ns, P > 0.05, ***P < 0.001,****P < 0.0001). קיצורים: SEM = שגיאת תקן של הממוצע; ICSI = הזרקת זרע intracytoplasmic; ns = לא משמעותי; NM = הזדווגות טבעית. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 4: בדיקת סבילות לגלוקוז תוך צפקית בעכברים זכרים שגודלו באופן טבעי (n = 5) ובעכברים זכרים שטופלו ב- ICSI (n = 5) בגיל 16 שבועות. לאחר צום לילה, עכברים קיבלו זריקת גלוקוז תוך צפקית (2 גרם / ק"ג של משקל גוף). רמות הגלוקוז בדם נמדדו לאחר מכן ב-0, 30, 60 ו-120 דקות לאחר ההזרקה. עכברים זכרים שטופלו ב- ICSI הציגו רמות גלוקוז גבוהות משמעותית בדם לאחר 30, 60 ו -120 דקות במהלך IPGTT בהשוואה לקבוצת ביקורת טבעית. הנתונים מוצגים כממוצע ± SEM. הניתוחים בוצעו באמצעות ANOVA דו-כיוונית. ns, P > 0.05. *P < 0.05. קיצורים: IPGTT = בדיקת סובלנות גלוקוז intraperitoneal; SEM = שגיאת תקן של הממוצע; ICSI = הזרקת זרע intracytoplasmic; ns = לא משמעותי; NM = הזדווגות טבעית. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 5: מעקב אחר משקל גוף של קבוצת ביקורת טבעית (n = 5 זכרים, n = 5 נקבות) ועכברים שטופלו ב- ICSI (n = 5 זכרים, n = 5 נקבות) מגיל 4 עד 20 שבועות. מדידות שבועיות גילו כי עכברים גברים ונקבות כאחד שטופלו ב- ICSI הציגו משקל גוף מוגבר באופן משמעותי בהשוואה לקבוצת הביקורת המותאמת למגדר שלהם, החל מגיל 8 שבועות. הנתונים מוצגים כממוצע ± SEM. הניתוחים בוצעו באמצעות ANOVA דו-כיוונית. P < 0.001. P < 0.0001. קיצורים: SEM = שגיאת תקן של הממוצע; ICSI = הזרקת זרע intracytoplasmic; ns = לא משמעותי; NM = הזדווגות טבעית. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
| ביציות | זיגוטים | שיעור ההפריה (%) | שני תאים | שיעור של 2 תאים (%) | 4-8 תאים | 4-8 קצב תאים (%) | מורולה | שיעור מורולה | בלסטוציסטים | קצב הבלסטוציסטים |
| זרע קאודה ICSI1 | 90 | 84 | 93.33 | 76 | 90.48 | 72 | 85.71 | 69 | 82.14 | 64 | 76.19 |
| זרע קאודה ICSI2 | 80 | 72 | 90 | 62 | 86.11 | 59 | 81.94 | 53 | 73.61 | 46 | 63.89 |
| זרע קאודה ICSI3 | 60 | 50 | 83.33 | 42 | 84 | 37 | 74 | 32 | 64 | 28 | 56 |
| סך | 230 | 206 | 89.57 | 180 | 87.38 | 168 | 81.55 | 154 | 74.76 | 138 | 66.99 |
טבלה 1: תוצאות התפתחותיות בעקבות ICSI של עכבר. קיצור: ICSI = הזרקת זרע intracytoplasmic.
| לא. | לא. של עוברים שהוחזרו | לא. של לידה (%) | זכר | נקבה | שיעור הילודה (%) |
| 1 | 6 | 3 | 3 | 0 | |
| 2 | 6 | 1 | 1 | 0 | |
| 3 | 5 | 2 | 0 | 2 | |
| 4 | 8 | 4 | 2 | 2 | |
| 5 | 8 | 2 | 1 | 1 | |
| 6 | 7 | 5 | 3 | 2 | |
| סך | 40 | 17 | 10 | 7 | 42.5 |
טבלה 2: תוצאות לידה לאחר השתלת רחם של עוברי עכבר ICSI. קיצור: ICSI = הזרקת זרע intracytoplasmic.