Głównym celem tego badania było dostosowanie procedury witryfikacji zanurzonej w igłach (NIV) do kriokonserwacji całych jąder danio pręgowanego. Dodatkowo przetestowano powtarzalność metody w pięciu różnych szczepach danio pręgowanego.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Głównym celem tego badania było dostosowanie procedury witryfikacji zanurzonej w igłach (NIV) do kriokonserwacji całych jąder danio pręgowanego. Dodatkowo przetestowano powtarzalność metody w pięciu różnych szczepach danio pręgowanego.
Obecne trendy w nauce i biotechnologii prowadzą do tworzenia tysięcy nowych linii w organizmach modelowych, co prowadzi do konieczności nowych metod bezpiecznego przechowywania zasobów genetycznych, wykraczających poza powszechne praktyki utrzymywania kolonii hodowlanych. Głównym celem tego badania było dostosowanie procedury witryfikacji zanurzonej w igłach (NIV) do krioprezerwacji całych jąder danio pręgowanego. Kriokonserwacja komórek rozrodczych we wczesnym stadium przez całe jądra NIV stwarza możliwości przechowywania zasobów genetycznych danio pręgowanego, zwłaszcza że po przeszczepie mogą one dojrzeć zarówno do gamet męskich, jak i żeńskich. Jądra wycięto, przygwożdżono do igły do akupunktury, zrównoważono w dwóch pożywkach krioprotekcyjnych (roztwór równoważący zawierający 1,5 M metanolu i 1,5 M glikolu propylenowego; oraz roztwór do witryfikacji zawierający 3 M dimetylosulfotlenek i 3 M glikol propylenowy) i zanurzono w ciekłym azocie. Próbki podgrzano w serii trzech następujących po sobie roztworów ocieplających. Główne zalety tej techniki to: (1) brak plemników po strawieniu rozgrzanych jąder, co ułatwia dalsze manipulacje; (2) ultraszybkie chłodzenie umożliwiające optymalną ekspozycję tkanek na ciekły azot, a tym samym maksymalizujące chłodzenie i zmniejszające wymagane stężenie krioprotektantów, zmniejszając w ten sposób ich toksyczność; (3) synchroniczne narażenie kilku jąder na działanie krioprotektantów i ciekłego azotu; oraz (4) powtarzalność wykazana poprzez uzyskanie żywotności powyżej 50% w pięciu różnych szczepach danio pręgowanego.
Nowatorskie trendy w nauce i biotechnologii doprowadziły do stworzenia tysięcy nowych linii mutantów myszy, Drosophila, danio pręgowanego i innych gatunków wykorzystywanych jako organizmy modelowe w naukach biomedycznych i innych1. Co więcej, wraz z rozwojem i dostępnością nowych technologii, liczba zmutowanych linii stale rośnie2. Prowadzi to do konieczności bezpiecznego przechowywania zasobów genetycznych wykraczającego poza powszechne praktyki utrzymywania rodzin rozrodczych. Jako metoda, która umożliwia bezpieczne przechowywanie zasobów genetycznych przez czas nieokreślony, kriokonserwacja oferuje wiele korzyści, takich jak wydłużenie sezonu rozrodczego, omija potrzebę ciągłego utrzymywania stada lęgowego oraz jest bardziej opłacalna i pracochłonna2.
Protokoły kriokonserwacji nasienia opracowane w ciągu ostatnich kilku lat2,3,4 oferują możliwość skutecznego przechowywania materiału genetycznego samców danio pręgowanego. Jednak kriokonserwacja jaj lub zarodków u ryb nie jest jeszcze możliwa ze względu na ich złożoną strukturę i duże ilości materiału żółtkowego. Ostatnio praktyka przeszczepiania pierwotnych komórek rozrodczych (PGC) lub spermatogonialnych komórek macierzystych (SSC) oferuje obejście tej bariery, przekształcając się w funkcjonalne plemniki i komórki jajowe po przeszczepie5. W związku z tym kriokonserwacja SSC otwiera nowe możliwości w ochronie rzadkich i cennych zasobów genetycznych.
Mimo że kriokonserwacja oferuje wiele korzyści, proces zamrażania o niskiej prędkości generuje kilka warunków, które mogą prowadzić do uszkodzenia komórek2. Należą do nich wewnątrzkomórkowe i zewnątrzkomórkowe tworzenie się lodu, odwodnienie, toksyczność krioprotektantów i inne. Lód wewnątrzkomórkowy uszkadza komórki, lód zewnątrzkomórkowy może prowadzić do mechanicznego zgniatania komórek, natomiast dyfuzja wody z komórek podczas powolnego zamrażania może prowadzić do odwodnienia6. Ostatnio witryfikacja jako technika zapobiegająca negatywnym skutkom tworzenia się lodu została zastosowana w kriokonserwacji gamet ryb7,8,9. Przedstawia technikę ultraszybkiego chłodzenia, dzięki której media wewnętrzne i zewnętrzne przechodzą w stan amorficzny/szklisty bez krystalizacji w lód7,10. Skuteczna witryfikacja tkanki jąder i jajników została udowodniona u gatunków ptaków i ssaków10,11,12, otwierając w ten sposób możliwości jej zastosowania również u ryb.
W tym badaniu prezentujemy procedurę witryfikacji zanurzonej w igłach (NIV) do kriokonserwacji całych jąder danio pręgowanego. Pokazujemy wiarygodną metodę izolacji komórek rozrodczych danio pręgowanego we wczesnym stadium bez zanieczyszczenia oraz proces kriokonserwacji, który daje stosunkowo duże ilości komórek rozrodczych we wczesnym stadium przy niskiej obecności innych komórek, zwłaszcza plemników. Zgodnie z naszą najlepszą wiedzą, jest to pierwsze badanie, które demonstruje szczegółowy, zobrazowany protokół ultraszybkiego chłodzenia tkanki gonadalnej ryb i komórek rozrodczych zebry danio pręgowanego. Dodatkowo wykazano powtarzalność metody w pięciu różnych szczepach danio pręgowanego: AB typu dzikiego, kacper (roy-/-; masa perłowa-/-), lampart (leot1/t1), vasa [Tg(vas::eGFP)] i guz Wilmsa [Tg(wt1b::eGFP 1)] linia transgeniczna.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie opisane tutaj metody zostały zatwierdzone przez węgierską ustawę o ochronie zwierząt.
1. Przygotowanie odczynnika
2. Kolekcja Testes
3. Ultraszybkie chłodzenie tkanki jąder
4. Procedura ocieplenia
5. Trawienie tkanek
6. Ocena żywotności i liczenie komórek
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Średnia liczba komórek zarodkowych wczesnego stadium wyizolowanych z jednego świeżego jądra danio pręgowanego wahała się od 40 000 do 200 000 komórek, w zależności od wielkości ryby. Podczas trawienia świeżych jąder danio pręgowanego we wszystkich 5 szczepach, komórki zarodkowe wczesnego stadium nie były jedynymi komórkami obecnymi w zawiesinach komórkowych (Rycina 2). Obok komórek zarodkowych wczesnego stadium stwierdzono obecność licznych spermatozoów. Z dr...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Głównym celem tego badania było dostosowanie opracowanej dla gatunków ptaków i ssakówprocedury ultraszybkiego chłodzenia zanurzonej w igłach 10,11,12 do kriokonserwacji jąder ryb (danio pręgowanego jako organizmu modelowego). Większość dotychczasowych badań dotyczących kriokonserwacji zasobów genetycznych danio pręgowanego koncentrowała się przede wszystkim na kriokonserwacji plemników danio pręgowanego <...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
To badanie było wspierane przez Narodowe Biuro Badań, Rozwoju i Innowacji na Węgrzech (grant 116912 dla ÁH), biuro COST (Food and Agriculture COST Action FA1205: AQUAGAMETE), Program Stypendialny Stipendium Hungaricum (grant dla ZM) oraz New Hungarian National Excellence Predoctoral Fellowship (grant dla EK).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Leibovitz media (L-15) | Sigma-Aldrich | L1518 | Uzupełniony L-glutaminą |
| Płodowa surowica bydlęca (FBS) | Sigma-Aldrich | F9665 | |
| Metanosulfonian trikainy (MS-222) | Sigma-Aldrich | E10521 | |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H3375 | |
| Sacharoza | Acros Organics | 57-50-1 | |
| Trehaloza | Acros Organics | 99-20-7 | Dihydrat |
| metanolu | Reanal | 20740-0-08-65 | |
| Glikol propylenowy | Reanal | 08860-1-08-65 | |
| Sulftlenek dimetylu | Reanal | 00190-1-01-65 | |
| Kolagenaza | Gibco | 9001-12-1 | |
| Trypsyna | Sigma-Aldrich | T8003 | |
| DNase I | Panreac AppliChem | A3778 | |
| Błękit trypanowy | Sigma-Aldrich | T6146 | |
| Sól fizjologiczna buforowana fosforanem (PBS) | Sigma-Aldrich | P4417 | Tabletki do przygotowania 200 ml roztworu PBS |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.