Ten manuskrypt opisuje protokół minimalnej objętości witryfikacji niedojrzałych oocytów kotów za pomocą laboratoryjnych pożywek na komercyjnych podłożach. Obejmuje każdy etap, od izolacji oocytów od gonad ex vivo po witryfikację i ocieplenie.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ten manuskrypt opisuje protokół minimalnej objętości witryfikacji niedojrzałych oocytów kotów za pomocą laboratoryjnych pożywek na komercyjnych podłożach. Obejmuje każdy etap, od izolacji oocytów od gonad ex vivo po witryfikację i ocieplenie.
W programach ochrony dzikich zwierząt, bankowanie gamet jest kluczowe dla ochrony zasobów genetycznych cennych osobników i rzadkich gatunków oraz dla promowania zachowania różnorodności biologicznej. U kotowatych większość gatunków jest zagrożona wyginięciem, a rasy domowe są wykorzystywane jako model zwiększający skuteczność protokołów bankowania plazmy zarodkowej. Wśród technik kriokonserwacji oocytów witryfikacja jest coraz bardziej popularna w rozrodzie wspomaganym przez ludzi i weterynarzy. Wykazano, że witryfikacja kriotopowa, która została pierwotnie opracowana dla ludzkich oocytów i zarodków, dobrze nadaje się do oocytów kotów. Metoda ta ma kilka zalet, takich jak wykonalność w warunkach polowych i szybkość procedury, co może być pomocne, gdy konieczne jest przetworzenie kilku próbek. Wydajność jest jednak silnie uzależniona od umiejętności operatora, potrzebna jest standaryzacja wewnątrz- i międzylaboratoryjna, a także szkolenie personelu. Protokół ten opisuje witryfikację niedojrzałych oocytów kotów o minimalnej objętości na komercyjnym podłożu w protokole przyjaznym dla pola krok po kroku, od pobrania oocytów do ocieplenia. Zgodnie z protokołem można oczekiwać zachowania integralności i żywotności oocytów w momencie ocieplenia (nawet do 90%), chociaż nadal istnieje możliwość poprawy wyników dojrzewania i rozwoju embrionalnego po ociepleniu.
Kriokonserwacja stała się kluczowym krokiem technik wspomaganego rozrodu (ARTs). U ludzi pozwala na zachowanie płodności lub odroczenie rodzicielstwa z powodów medycznych lub osobistych. U zwierząt konieczne jest pokonywanie odległości i czasu w planowanych kryciach, zwłaszcza u zwierząt gospodarskich i domowych, lub zachowanie materiału genetycznego cennych podmiotów w programach ochrony, szczególnie u dzikich gatunków zagrożonych. Kriokonserwacja gamet jest najlepszym wyborem, gdy osobniki, które mają być hodowane, nie zostały jeszcze wybrane lub w celu uniknięcia problemów etycznych związanych z zamrażaniem zarodków, zwłaszcza w medycynie ludzkiej1. Plemniki są stosunkowo łatwe do konserwacji i dają zadowalające wyniki po rozmrożeniu, ale oocyty, ze względu na swoje cechy strukturalne, mogą być bardziej skomplikowane w przechowywaniu. Rzeczywiście, niski stosunek powierzchni do objętości, a także obecność osłonki przejrzystej otaczającej ooplazmę, ogranicza ruch krioprotektantów i wody po komórce2. Co więcej, u zwierząt domowych, w tym kotowatych, charakteryzują się cytoplazmą bogatą w lipidy, co uważa się, że czyni je bardziej wrażliwymi na krioprezerwację3.
Większość kotowatych jest zagrożona, a kot domowy jest używany jako model do opracowania protokołów zachowania plazmy zarodkowej dzięki dostępności gonad z rutynowej owariektomii. U dzikich zwierząt gonady można uzyskać po planowych operacjach lub (częściej) pośmiertnych, a także można pobrać niedojrzałe (pęcherzyki rozrodcze) gamety. Stymulacja hormonalna mająca na celu uzyskanie dojrzałych oocytów (metafaza II) nie jest tak powszechna jak w ludzkich ART ze względu na kwestie etyczne oraz specyficzną dla gatunku i osobnika reakcję na leczenie4.
Dlatego rozwój strategii kriokonserwacji skupił się na niedojrzałych gametach, które zazwyczaj mogą być odzyskane po niespodziewanej lub nagłej śmierci rzadkich osobników. Z biologicznego punktu widzenia istnieją pewne różnice w kriokonserwacji niedojrzałych lub dojrzałych gamet, z których każda ma swoje zalety. Po pierwsze, DNA jest lepiej chronione w niedojrzałych oocytach, których pęcherzyk rozrodczy zawiera chromosomy otoczone błoną jądrową, podczas gdy wrzeciono mejotyczne oocytów metafazy II może być bardziej podatne na kriourazy5. Po drugie, uszkodzenia cytoszkieletu wywołane zimnem mogą wpływać na rotację wrzeciona, wytłaczanie ciała polarnego, migrację przedjądrową i cytokinezę, co może mieć różny wpływ w zależności od fazy rozwoju oocytów, wpływając na progresję mejozy lub zdarzenia po zapłodnieniu. Wreszcie, i być może najważniejsze, podczas gdy dojrzałe oocyty są gotowe do zapłodnienia, niedojrzałe gamety polegają na wsparciu otaczających komórek wzgórka, aby przejść przez dojrzewanie jądrowe i cytoplazmatyczne6, i to jest powód, dla którego całe kompleksy wzgórek-oocyty (COC) są kriokonserwowane. Jednak utrata komórek wzgórka i/lub utrata funkcjonalnego połączenia między gametą a otaczającymi komórkami somatycznymi jest prawdopodobnie najbardziej szkodliwym skutkiem kriokonserwacji niedojrzałych COC.
Wśród technik kriokonserwacji, witryfikacja to taka, która może być łatwiej stosowana w warunkach polowych. W porównaniu z powolnym (lub kontrolowanym tempem) zamrażania, witryfikacja jest szybsza i nie wymaga specjalnego sprzętu, takiego jak programowalna zamrażarka. Aby spełnić trzy podstawowe zasady witryfikacji (tj. wysoka lepkość, związana z wysokim stężeniem krioprotektantu, małymi objętościami i bardzo szybkim spadkiem temperatury), opracowano kilka pożywek i podpór, które są stosowane u kotów zarówno dla niedojrzałych, jak i dojrzałych oocytów. Zaczynając od prostego straws7, następnie opracowano urządzenia, aby osiągnąć cel "Minimalna głośność". Cryoloop8, otwarte słomki ciągnione (OPS)9, rynny plastikowe (słomka modyfikowana)10 i cryotubes11 były używane, dopóki nie zastosowano bardziej wydajnego urządzenia (tj. Cryotop)11, poprawiając przeżywalność i wznowienie mejozy. Cryotop (rysunek uzupełniający 1) jest dostępnym na rynku nośnikiem, który stał się planowym otwartym systemem witryfikacji. Opracowany do witryfikacji ludzkich oocytów i zarodków, składa się z małego paska folii przymocowanego do twardego plastikowego uchwytu, chronionego plastikową nakrętką rurki podczas przechowywania12. Dzięki swojej użyteczności i ekstremalnemu zmniejszeniu objętości witryfikacji (zaledwie 0,1 μL), co prowadzi również do niezwykle szybkiego tempa chłodzenia i ocieplania, ta substancja wspomagająca witryfikację jest coraz częściej stosowana u kilku gatunków, w tym u kota domowego, u którego jest stosowana z różnymi pożywkami13,14,15, 16,17.
Celem tego manuskryptu jest opisanie protokołu kolekcji-witryfikacji-ocieplania, z niewielkimi modyfikacjami w stosunku do pierwotnie opracowanego dla ludzkich oocytów, który wykorzystuje laboratoryjne podłoża i komercyjne wsparcie dla minimalnej objętości witryfikacji i może być łatwo zastosowany w warunkach polowych do kriokonserwacji niedojrzałych kocich COC.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedstawione tutaj procedury nie uzyskały aprobaty etycznej, ponieważ jajniki kotów były pobierane w klinikach weterynaryjnych jako produkty uboczne rutynowej wycięcia jajników lub owariohisterektomii, na życzenie właściciela.
1. Kolekcja oocytów
2. Witryfikacja
3. Ogrzewanie
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Po witryfikacji i rozmrażaniu oocytów kota zgodnie z niniejszym protokołem (Rysunek 1 i Rysunek dodatkowy 1), ogromna większość gamet przeżywa. Po witryfikacji, wśród innych technik, żywotność można ocenić pod mikroskopem optycznym jako integralność morfologiczną22 lub z użyciem barwników witalnych. Jednym z nich jest diacetan fluoresceiny/jodek propidyny (FDA/PI), który umożliwia identyfikację komórek żywych (intensywna zielona fluorescencja) i martw...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Kriokonserwacja oocytów jest kluczową techniką konserwacji plazmy zarodkowej, zwłaszcza w taksonach, w których wiele gatunków jest zagrożonych, takich jak rodzina kotowatych. W pracy przedstawiono prosty i przyjazny w praktyce protokół witryfikacji niedojrzałych oocytów kotów. Pożywki laboratoryjne, środki wspomagające witryfikację o minimalnej objętości oraz przeszkolony personel są kluczowymi czynnikami sukcesu tej metody, która pozwala na konsekwentne i powtarzalne uzyskiwanie żywotnych oocytów, jak pokazują reprezent...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była częściowo wspierana przez EVSSAR (Europejskie Towarzystwo Weterynaryjne ds. Rozrodu Małych Zwierząt) Grant 2016 oraz przez Università degli Studi di Milano, Piano di Sostegno alla Ricerca 2019 (Linea 2 Azione A). Pragniemy również podziękować dr Marii Giorgii Morselli za jej wkład w przedstawione tu eksperymenty i pozyskiwanie obrazów.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Amfoterycyna B | Sigma-Aldrich | A2942 | / |
| Pipety i końcówki automatyczne | / | / | Potrzebne do pipetowania 20, 100, 240 i 300 &mikro; L |
| Skalpele chirurgiczne | / | / | Rozmiar 10 jest zwykle ok |
| Dziób Bunsena | / | / | / |
| Zaciski | / | / | Niektóre małe (zacisk na komary) do izolacji jajników, niektóre większe (zacisk Klemmera) do pracy w ciekłym azocie |
| Cryotop | Kitazato (dystrybutor: MBT - Medical Biological Technologies) | 01.CR | Dystrybutorzy i numer katalogowy mogą ulec zmianie w różnych krajach |
| Dimetylosulfotlenek (DMSO) | Sigma-Aldrich | D2650 | / |
| Glikol etylenowy (EG) | Sigma-Aldrich | E9129 | / |
| Surowica bydlęca płodu (FBS) | Sigma-Aldrich | F9665 | / |
| Szklane pipety Pasteura | / | / | Zalecana długość 230 mm (100+130) |
| Gobelets | / | / | Zgodnie z kanistrami zbiornika magazynowego |
| Etap ogrzewania | / | / | Wszystkie etapy ogrzewania są w porządku, o ile mogą utrzymać 38º C |
| Ciekły azot/ | / | ||
| /Medium 199 | Sigma-Aldrich | M4530 | / |
| Solanka fizjologiczna buforowana fosforanem (PBS) | Sigma-Aldrich | D8662 | / |
| Penicylina G sodu | Sigma-Aldrich | P3032 | / |
| Alkohol poliwinylowy (PVA) | Sigma-Aldrich | P8136 | / |
| Płytka | reprograficznaKitazato (dystrybutor: MBT - Medical Biological Technologies) | 01.K-2 | Dystrybutorzy i numer katalogowy mogą ulec zmianie w różnych krajach |
| Mikroskop stereoskopowy | / | / | Tak długo, jak operator może wybrać oocyty, inne mikroskopy stereoskopowe są w porządku |
| Zbiornik magazynowy | / | / | Każdy regularnie napełniany zbiornik jest w porządku |
| Siarczan streptomycyny | Sigma-Aldrich | S9137 | / |
| Styropian/skrzynka odporna na azot | / | / | Wszystkie skrzynki, które mogą zawierać ciekły azot, są w porządku, o ile operator czuje się komfortowo. Pudełko Kitazato nazywa się "Stojak chłodzący" |
| Sacharoza | Sigma-Aldrich | S1888 | / |
| Timery | / | / Wszystkie timery, które można ustawić na czasy, aż 9 minut będzie w porządku |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.