פרוטוקול זה מציג טכניקת מיקרו-שאיירה פשוטה לבידוד תאים סומטיים (SCs) חיוניים מזרע סוסי מוקפיא. בניגוד לגישות המסורתיות, טכניקה זו מונעת תרביות ממושכות במבחנה ומתגברת על זיהום זרע, ומאפשרת שימוש מיידי בשכפול תאים סומטיים.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה מציג טכניקת מיקרו-שאיירה פשוטה לבידוד תאים סומטיים (SCs) חיוניים מזרע סוסי מוקפיא. בניגוד לגישות המסורתיות, טכניקה זו מונעת תרביות ממושכות במבחנה ומתגברת על זיהום זרע, ומאפשרת שימוש מיידי בשכפול תאים סומטיים.
הזרע הוא נוזל מורכב שמכיל בנוסף לתאי זרע אוכלוסיות תאים נוספות, כולל תאי חיסון, תאי נבט זכריים צעירים, תאי אפיתל ופיברובלסטים. תאים אלו חולקים את תנאי הדיפלואידי, מה שהופך אותם למועמדים מתאימים כתורמים גרעיניים לשיבוט העברת גרעין של תאים סומטיים (SCNT). הוכח יצירת עוברים וצאצאים ברי קיימא באמצעות תאים אלו. שיטות יעילות לבידוד הזרע כוללות טכניקות צנטריפוגה וגרדיאנט אוסמוטי; עם זאת, תקופות ממושכות של תרביות חוץ-גופית הן הכרחיות כדי להקים תרביות ראשוניות מהתאים המבודדים הללו. יתרה מזאת, הדגימות שנאספו הכילו עומס גבוה של תאי זרע, מה שמפריע להקמה ולתחזוקה של תרביות במבחנה . עד כה, תרביות ראשוניות הוקמו בהצלחה רק מדגימות זרע טריות, בעוד שניסיונות להשתמש בזרע מוקפא נכשלו באופן עקבי. מגבלה זו מגבילה משמעותית את הפוטנציאל לייצר שיבוטים מדגימות זרע מוקפאות. המחקר הנוכחי מציע מתודולוגיה פשוטה מבוססת מיקרוספירציה לבידוד תאים סומטיים מזרע סוסי מוקפיא. גישה זו מאפשרת שחזור מהיר של מספר מספיק של תאים לשימוש מיידי בהליכי שיבוט SCNT.
שיבוט העברת גרעין של תאים סומטיים הוא כלי יקר ערך להצלה והתרבות של פרטים בעלי עניין גאוטכני ומדעי הזואוטכני. קווי תאים רבים שימשו כתורמים גרעיניים, כולל תאים שמקורם בעור, שריר, גרנולוזה, לימפוציטים ותאי שתן 1,2,3,4. מעניין לציין כי הזרע צמח כחלופה חדשנית לאיסוף תאים סומטיים (SCs) לשימוש כתורמים גרעיניים לשכפול 5,6. ממצא זה חשוב במיוחד להצלת אנשים שלמענם נשמר רק זרע. עם זאת, הקמת תרביות ראשוניות מ-SCs מבודדות מזרע קפוא נכשלה, ועד היום נותרה המכשול העיקרי להשגת בעלי חיים משוכפלים ממקור זה 7,8,9. תאים אלו ככל הנראה מקורם באפיתל בלוטי ובציפיית הצינורות, מהפרשות זרעיות, וחשוב מכך—מזיהום זרע בשתן, כאשר האחרון הוא מקור ידוע לתאים סומטיים בעלי פוטנציאל רבייה גבוה ובלתי ממוינת3.
שיטות שונות לבידוד SC מזרע יושמו, כולל צנטריפוגציה5, גרדיאנטים אוסמוטיים 7,8,10, וציטומטריית זרימה11. עם זאת, תאים סומטיים, לאחר בידוד בשיטות אלו, עדיין דורשים תנאים אופטימליים להיקשרות, גדילה והתרבות8. הדרישות הספציפיות של תאים אלו הופכות את תרבית החוץ-גופית למורכבת יותר, שכן נדרשות תקופות דגירה ממושכות להקמת תרביות תאים ראשוניות9. יתרה מזאת, הריכוז הגבוה של תאי זרע הנמצאים בדגימות מפריע הן להתחלה והן לתחזוקה של תרביות אלו.
בניגוד לגישות שתוארו קודם, טכניקת המיקרו-שאייפה הזו מציעה מספר יתרונות ברורים. היא מאפשרת בחירת גרעינים על פי גודל ומורפולוגיה12 ומאפשרת שיקום גרעינים מתאים בריאים ולא-קיימאים, אסטרטגיה שהוכחה בהצלחה עם רקמות קפואות ללא מגני קריופרוטציה13 ותאי רבייה מיובשיםבהקפאה 14,15,16. חשוב לציין כי ניתן להשתמש ב-SCs מיד לאחר הפשרת הזרע, ובכך מפחית את הסיכון לטעויות פלואידיות הקשורות בדרך כלל לתרבות ממושכת במבחנה של תאי סומטיקה ראשוניים המשמשים לשכפול בעלי חיים17,18. במיוחד, הטכניקה מתמקדת בזרע סוסי שמור בקירור, ומאפשרת איסוף מספיק של SCs לשימוש מיידי ב-SCNT12.
ייצור המיקרופיפטות ופיתוח טכניקות המיקרושאיציה התקדמו משמעותית בעשורים האחרונים. השימוש בכלים אלו מאפשר מניפולציה מדויקת של גמטות, עוברים ומבנים תאי שלהם, ויוצר אפשרויות חדשות בתחום הביוטכנולוגיה הרבייתית (https://www.jove.com). טכניקות מיקרומניפולציה מאפשרות הערכת תכונות מכניות תאיות ומספקות תובנות חשובותלגבי מצבם הפיזיולוגי, אך תחום זה עדיין יחסית לא נחקר.
עד כה, אף מחקר לא פירט טכניקה יעילה לבידוד SCs מזרע באמצעות כל וריאציה של הליכי מיקרומניפולציה. בהתחשב במגבלות של שיטות בידוד קונבנציונליות, מחקר זה מציע פרוטוקול מעשי מבוסס מיקרושאיציה לבידוד SCs מזרע סוסי מוקפיא, ומאפשר שימוש מיידי בהליכי שיבוט סומטי לאחר האיסוף.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דגימות זרע משומרות בקריופר, שנשמרו למעלה מ-19 שנים בחנקן נוזלי, הושגו ממפיצים מסחריים המורשים על ידי הרשויות הווטרינריות הרלוונטיות במקסיקו, בהתאם לתקן הרשמי המקסיקני NOM-027-ZOO-1995, אשר מסדיר את תהליך הזרע הזואוסניטרי של בעלי חיים ביתיים. כל דגימות הזרע, בין אם שימשו או לא מתאימות לניתוח, הושבתו והושמדו בהתאם לפרוטוקולי בטיחות ביולוגית מוסדיים ולתקנות רלוונטיות, כולל NOM-087-ECOL-SSA1-2002 לניהול פסולת ביולוגית-זיהומית במקסיקו. חומצה הידרופלואורית שנותרה (HF) נוטרלה בבטחה מתחת למכסה אדים על ידי העברתה האיטית למיכל פלסטיק והוספת בהדרגה חלקים קטנים של CaCO3 או Ca(OH)2 עד שהבעיה פסקה, ויצרה CaF2 בלתי מסיס. ה-pH של המתלה המנוטרל אושר כבין 6 ל-8 לפני שנוהל כפסולת כימית אנאורגנית לפי התקנות המקומיות. החומרים והציוד בהם משתמשים מופיעים בטבלת החומרים.
1. ייצור מחטי מיקרופיפטות לבידוד תאים סומטיים
2. מערכת מיקרושאיירה
3. הפשרה ודילול של זרע סוסי שמור בקירור
4. הכנת מנות לאוסף SCs
5. הליך מיקרואפרישן לבידוד SCs מזרע סוסי שמור בקירור
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
טבלה 1 מראה שטכניקת המיקרואספיריה משחזרת ביעילות תאים סומטיים מזרע סוסי מוקפיא, עם קצב לכידה הנע בין 317.7 ± 9.60 ל-424.7 ± 33.65 תאים לשעה בשלושה סוסים. סוס #03 הציג את התפוקה הגבוהה ביותר, מה שהדגים את יעילות השיטה גם עם דגימות מאוחסנות לטווח ארוך. הנתונים מצביעים על כך שהטכניקה מבודדת באופן עקבי ויעיל תאים סומטיים מזרע, וקצב הלכידה הממוצע והסטיות התקן מספקים מדדים כמותיים ליעילות ועקביות, ובכך תומכים ביישומם בהעברת גרעין של תאים סומטיים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מיקרומניפולציה של תאים וגמטות אפשרה פישוט טכניקות רבייה מסייעות מורכבות. דוגמאות לכך כוללות שיבוט סומטי באמצעות שיבוט ידני21, בקיעה בסיוע22, הזרקת זרע תוך-ציטופלזמית (ICSI)23, והזרקה פרו-גרעינית בזיגוטים24, בין היתר.
פיתוח שיטות יעילות לבידוד תאים סומטיים מזרע הוא כלי יקר ערך לטכניקות רבייה מודרניות של בעלי חיים. עם זאת, היבטים ביולוגיים רבים נותרו לא ידועים, וגורמי...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שאין להם ניגודי עניינים.
המחברים מודים למעבדת ניהול הרבייה, המחלקה לייצור חקלאי ובעלי חיים, אוניברסיטת האוטונומה מטרופוליטנה-סוצ'ימילקו (UAM-X), על התמיכה הטכנית והלוגיסטית שלהם.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 2 בטא מרקפטואנול | סיגמה | M7522 | תרבית תאים סומטיים |
| 1x DPBS | GIBCO | מקור 21600010 | מניפולציה של תאים סומטיים |
| אתנול מוחלט | הייסל | EL CRISOL 50181-1L73 | לייצור פיפטות |
| אנטיביוטיקה-אנטימיקוטיקה 100x | INVITRO SA. Mé xico | תרבית תאים סומטיים | |
| נימי בורוסיליקט (1.0 מ"מ O.D. & פעמים; 0.78 מ"מ זיהוי ו-100 מ"מ אורך) | מכונות הרווארד, ארה"ב | EC1-30-0035 | לייצור פיפטות |
| BSA | סיגמה | A3311 | תרבית תאים סומטיים |
| DMEM/F12 בינוני | GIBCO | מקור 12500-062 | תרבית תאים סומטיים |
| דגימת זרע מוקפאת בסוסים | דגימות הזרע המוקפרות נרכשו ממפיץ מסחרי ונשמרו במשך יותר מ-19 שנים בחנקן נוזלי. כל דגימות הזרע הקפואות של סוסים הושגו ממפיצים מסחריים המורשים על ידי הרשויות הווטרינריות הרלוונטיות במקסיקו, בהתאם לתקן הרשמי המקסיקני NOM-027-ZOO-1995, תהליך זואוסניטרי של זרע מבעלי חיים ביתיים. | ||
| סימן עינית | כלי לייצור פיפטות | ציוד נדרש | |
| סרום בקר עוברי | GIBCO | מקור 26140-079 | תרבית תאים סומטיים |
| חומצה הידרופלורית | סיגמה-אלדריץ' | 339261 | לייצור פיפטות |
| מיקרוסקופ אופטי הפוך | אקליפס, TE 200 | ניקון | מיקרומניפולציה של תאים סומטיים |
| מעבדה תנור יבש | כלי לייצור פיפטות | ציוד נדרש | |
| מיקרופורג' | כלי לייצור פיפטות | ציוד נדרש | |
| סט מיקרומניפולטורים למיקרוסקופ הפוך | מיקרומניפולציה של תאים | ציוד נדרש | |
| מושך מיקרופיפטות | P-97, כלי סאטר | כלי לייצור פיפטות | השתמש בהגדרות הבאות— חימום: 720; משיכה: 30; מהירות: 50; זמן: 220; לחץ |
| שמן מינרלי | סיגמה | M8410 | מניפולציה של תאים סומטיים |
| Nunclon מנות תרבית תאים, DIAM. &Times; H 35 מ"מ וכפול; 10 מ"מ | נונקלון | נונק 153066 | |
| PVA | סיגמה | P8136 | תרבית תאים סומטיים |
| PVP | סיגמה | P5288 | תרבית תאים סומטיים |
| תמיסת טרייפן בלו 0.4% | GIBCO | הפניה - 15250061 | צבע תאים |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה