Large quantities of high-quality recipient oocytes with uniform cytoplasm are needed for research in the promising field of somatic cell nuclear transfer (SCNT) and embryonic stem cell research. In canines, however, it is difficult to obtain large quantities of oocytes because each donor produces a limited number of mature oocytes in vivo. Although in vitro maturation (IVM) is considered an alternative approach to oocyte production, this technique is still too rudimentary to be used for the production of highquality, uniform oocytes in large quantities. One technique for overcoming this difficulty is to use oocytes obtained from different species. This technique is known as interspecies SCNT (iSCNT). This review provides an overview of recent advances in canine - porcine interspecies SCNT.
Interspecies somatic cell nuclear transfer (iSCNT) is a useful method to preserve endangered species and to study the reprogramming event of a nuclear donor cell by the oocyte. Although several studies of iSCNT using murine cells and bovine oocytes have been reported, the development of murine-bovine iSCNT embryos beyond the 8-cell stage has not been successful. In this paper, we examined the developmental potential of embryos reconstructed with a murine embryonic fibroblast as the nuclear donor and a bovine oocyte as the cytoplasm recipient. The reconstructed embryos were cultured in CZB (murine medium) or CR1aa (bovine medium). In addition, for the development of a murine-bovine iSCNT blastocyst, the antioxidant ${\beta}$-mercaptoethanol (${\beta}ME$) was supplemented to CR1aa medium. Furthermore, to verify the mouse genome activation in murine-bovine iSCNT embryos, RT-PCR analysis of murine Xist was performed. The development of the murine-bovine iSCNT embryos cultured in CR1aa was significantly higher than that in CZB (p<0.05). With respect to the effect of BME on the development of the murine-bovine iSCNT blastocyst, addition of BME produced a significant increase in blastocyst development (p<0.05). Karyotype analysis confirmed that the reconstructed embryos were derived from murine cells (40XX). The Xist gene was gradually increased from the 8-cell stage to the blastocyst stage. This is the first report of blastocyst development of iSCNT embryos derived from murine somatic cells and bovine oocytes. These results demonstrate that bovine cytoplasm can support the development of later stages of a preimplantation embryo from murine-bovine iSCNT.
This study was conducted to investigate the developmental ability of caprine embryos after somatic cell interspecies nuclear transfer. Donor cells were obtained from an ear-skin biopsy of a caprine, digested with 0.25% trypsin-EDTA in PBS, and primary fibroblast cultures were established in TCM-199 with 10% FBS. After maturation, expanded cumulus cells were removed by vigorous pipetting in the presence of 0.3% hyaluronidase. The matured oocytes were dipped in D-PBS plus 10% FBS+7.5 $\mu\textrm{g}$/ml cytochalasin B and 0.05 M sucrose. The reconstructed oocytes were electrically fused with donor cells in 0.3 M mannitol fusion medium. After the electofusion, embryos were activated by electric stimulation. Interspecies nuclear transfer embryos with bovine cytoplasts were cultured in TCM-199 medium supplemented with 10% FBS including bovine oviduct epithelial cells for 7∼9 day. On the other hand, the NT embryos with porcine cytoplasts were cultured in NCSU-23 medium supplemented with 10% FBS for 6∼8 day at $39^{\circ}C, 5% CO_2$ in air. In caprine-bovine NT embryos, the cleavage(2-cell) rate was 36.8% in confluence and 43.8% in serum starvation. The developmental rate of morula- and blastocyst-stage embryos was 0.0% in confluence and 18.8% in serum starvation. In caprine-porcine NT embryos, the cleavage(2-cell) rate was 76.7% in confluence and 66.7% in serum starvation. The developmental rate of morula and blastocyst stage embryos was 3.3% in confluence and 3.0% in serum starvation, and no significant difference was observed in synchronization treatment between donor cells. In caprine-bovine NT embryos, the cleavage(2-cell) rate of cultured donor cells was 30.8% and 17.6% in 5∼9 and 10∼14 passage(P<0.05). The developmental rate of morula and blastocyst stage embryos were significantly higher(P<0.05) in 5∼9 passage(23.1%) than in 10∼14 passage(0.0%) of cultured donor cells. In caprine-porcine NT embryos, the cleavage rate was significantly higher(P<0.05) in 5∼9 passage(86.7%) than in 10∼14 passage(50.0%) of cultured donor cells. The developmental rate of morula and blastocyst stage embryos were 3.3 and 0.0% in 5∼9 and 10∼14와 passage of cultured donor cells. In caprine-bovine NT embryos, the developmental rate of morula and blastocyst stage embryos were 22.6% in interspecies nuclear transfer, 33.9% in in vitro fertilization and 28.1% in parthenotes, which was no significant differed. The developmental rate of morula and blastocyst stage embryos with caprine-porcine NT embryos were lower(P<0.05) in interspecies nuclear transfer(5.1%) than in vitro fertiltzation(26.9%) and parthenotes(37.4%).
Proceedings of the Korean Society of Developmental Biology Conference
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2003.10a
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pp.109-109
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2003
Even though success in birth of live offspring from nuclear transfer(NT) using somatic cells in many species, detailed information on processes or mechanisms of development are not well known. Cytoplasm of bovine oocyte has been known to support the development of nuclear transferred embryos using nuclear donor cells from different species. Therefore, interspecies NT might be used to find answers of some questions in basic aspect of nuclear transfer In this study, we examined the developmental potential of reconstructed embryos when bovine oocyte as a cytoplasm recipient and mouse embryonic fibroblast as a nuclear donor were used. The nuclear transfer units were aliocated in Group 1 (murine block media and normal media) and Group 2. (bovine block media and normal media). NT units were not blocked at 2-cell stage regardless of types of medium. On mouse media, poor development of interspecies NT units was observed compared to bovine media. However, as NT units cultured in bovine normal medium, embryos developed over 8-cell stage. Further studies performed to increase the developmental rate in condition of antioxidant treatment. Despite low development, bovine-murine interspecies nuclear transferred embryos could develop to blastocysts and they showed that blastocyts rate of antioxidant group was superior to those of non-antioxidant group. Next, we investigated gene expression pattern which is carried out for zygotic activation. The Xist gene is expressed in female mouse embryo after zygotic activation of 4-cell stage. But interspecies nuclear transferred embryos do not express Xist gene at 4-cell stage. As a result, it is suggested that the bovine cytoplasm controls the early preimplantation development in interspecies NT However, the development of later stages might require genomic control from transferred donor nucleus. Therefore, even though the involvement of several other factors such as mitochondrial incompatibility, effective development of embryos produced by interspecies NT requires proper genomic activation of donor nucleus after overcoming the cytoplasmic control of recipient oocytes.
Quan, Yan Shi;Naruse, Kenji;Choi, Su-Min;Kim, Myung-Youn;Han, Rong-Xun;Park, Chang-Sik;Jin, Dong-Il
Reproductive and Developmental Biology
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v.32
no.4
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pp.249-253
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2008
Interspecies somatic cell nuclear transfer (iSCNT) is a valuable tool for studying the interactions between an oocyte and somatic nucleus. The object of this study was to investigate the developmental competence of in vitro-matured porcine oocytes after transfer of the somatic cell nuclei of 2 different species (goat and rabbit). Porcine cumulus oocytes were obtained from the follicles of ovaries and matured in TCM-199. The reconstructed embryos were electrically fused with 2 DC pulses of 1.1kV/cm for $30{\mu}s$ 0.3M mannitol medium. The activated cloned embryos were cultured in porcine zygote medium-3 (PZM-3), mSOF or RDH medium for 7 days. The blastocyst formation rate of the embryos reconstructed from goat or rabbit fetal fibroblasts was significantly lower than that of the embryos reconstructed from porcine fetal fibroblast cells. However, a significantly higher number of embryos reconstructed from goat or rabbit fetal fibroblasts cultured in mSOF or RDH, respectively, developed to the morular stage than those cultured in PZM-3. These results suggest that goat and bovine fetal fibroblasts were less efficacious than porcine-porcine cloned embryos and that culture condition could be an important factor in iSCNT. The lower developmental potential of goat-porcine and porcine-bovine cloned embryos may be due to incompatibility between the porcine oocyte cytoplasm and goat and bovine somatic nuclei.
Park Se-Yeong;Kim Eun-Yeong;Yun Ji-Yeon;Gil Gwang-Su;Kim Seon-Gyun;Lee Chang-Hyeon;Park Se-Pil;Im Jin-Ho
Proceedings of the KSAR Conference
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2002.06a
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pp.36-36
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2002
This study was designed to examine the ability of the bovine (MII) oocytes cytoplasm to support several mitotic cell cycles under the direction of differentiated somatic cell nuclei of bovine, human, porcine and mouse. Bovine GV oocytes were matured in TCM-l99 supplemented with l0% FBS. At 22 h after IVM, denuded recipient oocytes were stained with 5 ㎍/㎖ Hoechst and their 1 st polar body (PB) and MII plate were removed by enucleation micropipette under. (omitted)
Park, Sang-Hyun;Park, Sang-Wook;Yun, Ji-Yung;Jun, Soon-Hong;Kim, Nam-Hyung
Proceedings of the KSAR Conference
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2002.06a
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pp.11-11
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2002
Interspecies nuclear transfer has been interested to determine ability of oocyte cytoplasm to support reprogramming of somatic cell nuclei of different species. In this study, we investigated developmental ability and mRNA expression patterns of developmentally important genes in bovine reconstructed embryos using a mouse fibroblast cell nucleus. While 20% nuclear transferred embryos with bovine fibroblast developed to morulae/blastocysts, a few(2-5%) nuclear transferred bovine embryos with mouse fibroblast developed to morula. (omitted)
This study was conducted to investigate the developmental ability of interspecies cloned embryos after nuclear transfer of goat fetal fibroblast cells into porcien oocytes. Recipient porcine and goat oocytes were obtained from slaughterhouse and matured in vitro according to established protocols. Enucleation was accomplished by aspirating the first polar body and cytoplasm and a single donor cell was individually microinjected into vitelline space of the enucleated oocyte. The reconstructed oocytes were electrically fused with 0.3M mannitol fusion medium. After electro-fusion, interspecies reconstituted embryos were cultured in PZM-3 for 7 days. In porcine interspecies nuclear transfer with goat fetal fibroblast cells, the cleavage rate of reconstituted embryos were 58.9% which was no significant different from that in porcine nuclear transfer embryos (67.4%). However, the developmental rate into blastocyst stage was 5.4% in interspecies nuclear transfer which was significantly lower than that in porcine intraspecies nuclear transfer (13.6%). When the developmental ability of porcine interspecies nuclear transfer with goat cells was compared with goat intraspecies nuclear transfer, the cleavage rate of embryos were 59.2% and the developmental rate into morular and blastocyst stage was 13.6% in interspecies nuclear transfer which were significantly lower than those in intraspecies nuclear transfer embryos. This result indicated that porcine interspecies nuclear transfer with goat fetal fibroblast cells showed the developmental potential in vitro with lower cleavage and developmental rate compared with intraspecies nuclear transfer.
Hyeonyeong Shin;Soyeon Kim;Myungyoun Kim;Jaeeun Lee;Dongil Jin
Journal of Animal Science and Technology
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v.65
no.4
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pp.767-778
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2023
The aim of the research is to identify that porcine oocytes can function as recipients for interspecies cloning and have the ability to develop to blastocysts. Furthermore each mitochondrial DNA (mtDNA) in interspecises cloned embryos was analyzed. For the study, mouse-porcine and porcine-porcine cloned embryos were produced with mouse fetal fibroblasts (MFF) and porcine fetal fibroblasts (PFF), respectively, introduced as donor cells into enucleated porcine oocytes. The developmental rate and cell numbers of blastocysts between intraspecies porcine-porcine and interspecies mouse-porcine cloned embryos were compared and real-time polymerase chain reaction (PCR) was performed for the estimate of mouse and porcine mtDNA copy number in mouse-porcine cloned embryos at different stages.There was no significant difference in the developmental rate or total blastocyst number between mouse-porcine cloned embryos and porcine-porcine cloned embryos (11.1 ± 0.9%, 25 ± 3.5 vs. 10.1 ± 1.2%, 24 ± 6.3). In mouse-porcine reconstructed embryos, the copy numbers of mouse somatic cell-derived mtDNA decreased between the 1-cell and blastocyst stages, whereas the copy number of porcine oocyte-derived mtDNA significantly increased during this period, as assessed by real-time PCR analysis. In our real-time PCR analysis, we improved the standard curve construction-based method to analyze the level of mtDNA between mouse donor cells and porcine oocytes using the copy number of mouse beta-actin DNA as a standard. Our findings suggest that mouse-porcine cloned embryos have the ability to develop to blastocysts in vitro and exhibit mitochondrial heteroplasmy from the 1-cell to blastocyst stages and the mouse-derived mitochondria can be gradually replaced with those of the porcine oocyte in the early developmental stages of mouse-porcine cloned embryos.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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