$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Гаплоидные круглые сперматиды дифференцируются в сперматозоиды с помощью процесса, называемого спермиогенезом. Это включает в себя множество различных этапов, включая приобретение жгутика, ремоделирование хроматина и цитоскелета, конденсацию ядра, а также потерю большей части цитоплазмы. Эти уникальные клеточные события должны быть точно отрегулированы для того, чтобы получить зрелую функциональную гамету с неповрежденным геномом, пригодным для оплодотворения. Спермиогенез вряд ли может быть изучен in vitro, поскольку ни одна надежная система клеточных культур до сих пор не смогла поддержать прогрессирование на различных этапах процесса. Более того, актуальные методы in vitro приводят к плохому выходу1,2. В естественных условиях надлежащие переходы через различные этапы спермиогенеза имеют решающее значение для естественной функциональной целостности мужской гаметы. Успешная очистка сперматид в соответствии со стадиями их дифференцировки никогда не достигалась с уровнем обогащения, достаточным для молекулярной характеристики спермиогенеза. Например, очистка ключевых этапов дифференцировки сперматидов была бы особенно полезна для изучения развивающейся акросомы, формирования промежуточной части3, динамики клеточного соединения4, динамики РНК5, процесса ремоделирования хроматина6,7 или стабильности генома8. Очистка сперматид затрудняется их прогрессирующей морфологической трансформацией, отсутствием известных стадийно-специфичных внешних биомаркеров, а также их своеобразной формой и размером.
Хотя большинство мужских половых клеток демонстрируют прямую связь между окрашиванием ДНК и плоидностью (содержанием ДНК), мы заметили, что такая положительная корреляция больше не применима к сперматидам. Это связано с нашим ранним наблюдением, согласно которому срезы семенных канальцев демонстрируют переменную интенсивность окрашивания ДНК на различных этапах спермиогенеза. Несмотря на то, что окрашивание ДНК согласуется с их гаплоидным набором хромосом со стадий спермиогенеза с 1 по 7 (круглые сперматиды), мы наблюдали резкое увеличение интенсивности флуоресценции при использовании DAPI или SYTO 16 в начале ядерной реорганизации и ремоделирования хроматина (стадия спермиогенеза 8), достигая пика в начале ядерной конденсации (стадии спермиогенеза 11-12). После конденсации ядра интенсивность окрашивания ДНК снижается до спермиации (стадия спермиогенеза 16). Мы предположили, что это, вероятно, связано с формированием их своеобразной структуры хроматиновой структуры, при которой гистоны заменяются протаминами. Поэтому мы разработали надежный метод проточной цитометрии, который позволяет разделять сперматиды с использованием вариации интенсивности ДНК сперматид в качестве основного параметра отбора.
Описан простой подход проточной цитометрии для разделения сперматид мыши с высокой чистотой (95-100%) на основе их видимого содержания ДНК (окрашивание SYTO16), размера и зернистости. Сперматиды разделены на четыре популяции; Этапы спермиогенеза 1-9, 10-12, 13-14 и 15-16. Очищенные сперматиды подходят для генетического/геномного анализа, а также для протеомных применений, как описано в недавней публикации нашей группы9.