Наиболее эффективным методом передачи генетической информации следующему поколениюу птиц является первичная генетическая передача (PGC) 1,2,3. Зародышевые химеры, определяемые как особи, несущие как донорские, так и хозяинские генетические клетки, обеспечивают передачу донорского генетического материала потомству, что поддерживает применение в трансгенезе, функциональной геномике и сохранении исчезающихвидов 4,5,6,7,8. В отличие от подходов, основанных на бластодермальных клетках, стратегии, опосредованные ПГК, обеспечивают более высокую эффективность передачи зародышевой линии и воспроизводимость, что делает их отлично подходящими для точной генетической манипуляции.
У птиц PGC возникают в центральной области пеллюциды бластодермы на стадии Эял-Гилади и Кохав (EGK) стадии X9, а затем мигрируют к зародышевой полумесяцу с помощью Гамбургера и Гамильтона (HH) стадии4 10. Между стадиями ГГ 9 и 12 ПГК циркулируют через эмбриональные кровеносные сосуды, прежде чем осесться в гонадномгребне 11,12,13. Эти уникальные миграционные паттерны позволяют выделить ПГК на нескольких стадиях, включая зародышевой полумесяц, циркулирующую кровь игонады 14. В частности, PGC, собранные с гонад HH стадий 26-28 и пересаженные в эмбрионы реципиента HH стадий 14-17, показали оптимальную компетентность зародышевой линии и эффективность прищепления, что обеспечивает практическую основу для стандартизированного применения этого протокола.
PGC можно поддерживать и расширять in vitro, сохраняя при этом идентичность зародышевой линии и возможность передачи, что позволяет использовать их для стабильной генетической модификации. Производство зародышевой химеры, опосредованное ПГК, использовалось для создания трансгенных птиц, экспрессирующих рекомбинантные белки, следовые зародышевые линии, манипуляции путями определения пола и устойчивости к инфекционнымзаболеваниям 6,15,16,17,18,19. Кроме того, трансплантация PGC способствует межвидовой зародышевой линии и сохранению исчезающего птичьего генетическогоматериала 7,8,20,21,22,23, а криоконсервация PGC обеспечивает долгосрочное сохранение генетических ресурсов 24,25.
Хотя другие типы стволовых клеток, включая эмбриональные стволовые клетки (ESC)26,27,28,29, индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSCs)30,31,32 и сперматогониальные стволовые клетки (SSC)33,34, были изучены для модификации зародышевой линии птиц, их эффективность передачи по зародышевой линии остаётся ниже, чем у систем на основе PGC, которые в настоящее время считаются самыми высокими. надёжный источник клеток, способных к зародышевой линии.
В исследованиях зародышевой химеры выбор породы донора критически важен для различения донорских геногенических клеток от клеток, полученных от хозяина. Корейская цыплёнка огье (KOC) обладает рецессивным аллелем i/i, отвечающим за чёрную кожу и перья, который легко отличить от линии белого леггорна, несущей доминантный аллель I/I 35,36. Это видимое различие позволяет однозначно идентифицировать потомство, полученное от доноров, при анализе зародышевой передачи, а также поддерживает сохранение биоразнообразия благодаря коренной генетической ценности KOC.
В целом, производство зародышевой химеры с помощью PGC обеспечивает надёжную платформу для птичьей биотехнологии (рисунок 1). Определяя оптимальные стадии донора (HH26-28) и реципиента (HH14-17), а также включая определённые этапы культуры и валидации, этот протокол обеспечивает эффективную передачу зародышевой линии и предоставляет практическую основу для генерации трансгенных и геномно редактированных птиц, а также для сохранения ценных генетических ресурсов птиц.