Lee, Eun Ji;Ji, Kuk Bin;Lee, Ji Hye;Oh, Hyun Ju;Kil, Tae Young;Kim, Min Kyu
Journal of Animal Science and Technology
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제63권2호
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pp.281-294
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2021
Although somatic cell nuclear transfer (SCNT) is frequently employed to produce cloned animals in laboratories, this technique is expensive and inefficient. Therefore, the handmade cloning (HMC) technique has been suggested to simplify and advance the cloning process, however, HMC wastes many oocytes and leads to mitochondrial heteroplasmy. To solve these problems, we propose a modified handmade cloning (mHMC) technique that uses simple laboratory equipment, i.e., a Pasteur pipette and an alcohol lamp, applying it to porcine embryo cloning. To validate the application of mHMC to pig cloning, embryos produced through SCNT and mHMC are compared using multiple methods, such as enucleation efficiency, oxidative stress, embryo developmental competence, and gene expression. The results show no significant differences between techniques except in the enucleation efficiency. The 8-cell and 16-cell embryo developmental competence and Oct4 expression levels exhibit significant differences. However, the blastocyst rate is not significantly different between mHMC and SCNT. This study verifies that cloned embryos derived from the two techniques exhibit similar generation and developmental competence. Thus, we suggest that mHMC could replace SCNT for simpler and cheaper porcine cloning.
Methylation of DNA 5-cytosine in mammalian early embryo affects great deal in nuclear reprogramming and chromatin remodeling of developing embryo. Current efforts to clone and produce cloned animals including transgenic animals face various problems including low birth rate, irregular development, and so on. In this report, cDNA for the one of house keeping methyltransfcrase, Dnmt1 was cloned from bovine somatic tissues and was analyzed for its nucleotide sequences to investigate the structure and function of the gene in bovine early development. Nucleotide sequence of bovine Dnmt1 homologue showed 76.8% identity with that of human Dnmtl and 66.4% with mouse Dnmt1. Translated amino acid sequence showed 88.4% homology with human homologue and 75.8% homology with mouse counterpart. Three types of Dnmt1 are reported in mouse and human, and are likely present in bovine tissues. Understanding of role of Dnmt1 in bovine development may shed a light in the field of animal, especially bovine cloning.
During the last 20 years, transgenic animal technology has provided revolutionary new opportunities in many aspects of agriculture and biotechnology. Several gene delivery systems including pronuclear injection, retroviral vectors, sperm vectors, and somatic cell cloning have developed for making transgenic animals. In the future major improvements in transgenic animal generation will be mainly covered by somatic cell cloning technology. Many factors affecting integration frequency and expression of the transgenes should be overcome to facilitate the industrial applications of transgenic technology. Transgenic animal technology has settled down in some areas of the biotechnology, especially the mass production of valuable human proteins and xenotransplantation. In the 21st century animal biotechnology will further contribute to welfare of human being.
In conclusion, tremendous potential exists for the application of animal biotechnology to the beef industry, especially with the utilization of embryo cloning to produce genetically identical animals and genetic engineering to modify animal genomes to improve and /or create new phenotypes for many economically important traits. Research involving embryo cloning and genetic engineering of animals has been continuous now for over a decade, however inefficiencies in techniques have prevented large scale application. large numbers of identical cattle will some day be produced and producers will be utilizing transgenic cattle in their beef production programs.
Transgenic animal technology has provided new opportunities in many aspects of biotechnology and medicine during two decades. Several gene delivery systems including pronuclear injection, retroviral vectors, sperm vectors, and somatic cell cloning have been tried to generate new functional animals. In the future somatic cell cloning technology will be a major method in the transgenic animal production. Many factors enhancing overall transgenic efficiency should be overcome to facilitate the industrial applications of transgenic technology. Transgenic animal technology has settled down in some areas of the medicine, especially the mass production of pharmaceutical proteins and xenotransplantation. Thus, animal biotechnology will contribute to welfare of human being.
Young-Bum Son;Mohammad Shamim Hossein;Yeon Ik Jeong;Mina Kang;Huijeong Kim;Yura Bae;Kung Ik Hwang;Alex Tinson;Singh Rajesh;Al Shamsi Noura;Woo Suk Hwang
한국동물생명공학회지
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제39권1호
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pp.12-18
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2024
Background: Somatic cell nuclear transfer (SCNT) is a prominent technology that can preserve superior genetic traits of animals and expand the population in a short time. Hematological characters and endocrine profiles are important elements that demonstrate the stability of the physiological state of cloned animals. To date, several studies regarding cloned camels with superior genes have been conducted. However, detailed hemato-physiological assessments to prove that cloned camels are physiologically normal are limited. In this study, We evaluated the hemato-physiological characteristics of cloned male and female dromedary camels (Camelus dromedaries). Methods: Therefore, we analyzed variations in hematological characteristics and endocrine profiles between cloned and non-cloned age-matched male and female dromedary camels (Camelus dromedaries). Two groups each of male and female cloned and non-cloned camels were monitored to investigate the differences in hemato-physiological characteristics. Results: All the animals were evaluated by performing complete blood count (CBC), serum chemistry, and endocrinological tests. We found no significant difference between the cloned and non-cloned camels. Furthermore, the blood chemistry and endocrine profiles in male and female camels before maturity were similar. Conclusions: These results suggest that cloned and non-cloned camels have similar hematological characteristics and endocrine parameters.
While transgenic manipulation in mice have been very successful the same is not true for cattle and pigs. The inability to isolate ES cells from the bovine and porcine has precluded the utilization of the gene targeting technology in these species. Fortunately new advances in cloning by nuclear transfer have opened up a unique opportunity to undertake precise genetic modification in cattle and pigs. The ability of a number of different laboratory groups to successfully clone cattle is due to numerous research programs focused on nuclear transfer in cattle, and the enormous base of knowledge developed over the last 20 years involving the application of assisted reproductive techniques in cattle. Successful and repeatable procedures for in vitro oocyte maturation, in vitro fertilization, and in vitro embryo culture are now well established for cattle. In our laboratory we have utilized nuclear transfer to reproduce the genotypes of several animals, selected for cloning based on their inherent genetic value. Results that we have obtained to date are similar to those reported by other laboratories. (omitted)
Nuclear transplantation technique is known as the most potential and efficient method for producing a large number of genetically identical animals from a single embryo. The technical development of nuclear transplantation in mammals and its application to the production of cloned animals are described. For the efficient and successful production of cloned embryos by nuclear transplantation, the right selection and micromanipulation of recipient eggs or embryos as capacious recipient cytoplasm, the adequate and benefitlal preparation of multiple totipotent embryonic cells as donor nuclei, and also the fusion technique are very critical. Recent studies approaching to these critical points are introduced and discussed. Up to date, the overall efficiency of production of cloned embryos and offspring in livestock is estimated to be low. Further technical development of nuclear transplantation will enable large-scale production of cloned livestock and in near future the commercial cloning of animals will become a reality.
Cloning technology continues to capture widespread attention by the international news media and biomedical and agricultural industries. The future uses of this technology could potentially contribute to major advances in biomedical and agricultural sciences. Cloned transgenic dairy cattle possessing milk promoters directing transgenes will produce pharmaceutical proteins in their milk faster, more efficiently and less expensively than transgenic cattle created using microinjection techniques. Additionally, cloned transgenic fetuses and animals may become a source of cells, tissue and organs for xenotransplantation. Lastly, but maybe most importantly, enhanced production traits and disease resistance may be realized in animal agriculture by utilizing these new technologies. The recent advances in the cattle cloning technology are important but there are still major obstacles preventing widespread commercial use of this technology. The type of donor nucleus, recipient cytoplasm, and cloning procedures used will impact the potential number of clones produced and the uses of the technology. In addition, the new advances in cloning methodology have not improved the relatively low pregnancy rates or reduced the incidence of health problems observed in cloned offspring. These problems may require novel techniques to decipher their cause and new methods of preventing and/or diagnosing them in the preimplantation embryo. The commercial potential is enormous for cloning technology; however, little has been done to improve the efficiencies of the procedure. Improving procedural efficiencies is a critical developmental milestone especially for potential uses of cloning technology in animal agriculture.
Since it was first reported in 1997, somatic cell cloning has been demonstrated in several other mammalian species. On the mouse, it can be cloned from embryonic stem (ES) cells, fetus-derived cells, and adult-derived cells, both male and female. While cloning efficiencies range from 0 to 20%, rates of just 1-2% are typical (i.e. one or two live offspring per one hundred initial embryos). Recently, abnormalities in mice cloned from somatic cells have been reported, such as abnormal gene expression in embryo (Boiani et al., 2001, Bortvin et al., 2003), abnormal placenta (Wakayama and Yanagimachi 1999), obesity (Tamashiro et ai, 2000, 2002) or early death (Ogonuki et al., 2002). Such abnormalities notwithstanding, success in generating cloned offspring has opened new avenues of investigation and provides a valuable tool that basic research scientists have employed to study complex processes such as genomic reprogramming, imprinting and embryonic development. On the other hand, mouse ES cell lines can also be generated from adult somatic cells via nuclear transfer. These 'ntES cells' are capable of differentiation into an extensive variety of cell types in vitro, as well assperm and oocytes in vivo. Interestingly, the establish rate of ntES cell line from cloned blastocyst is much higher than the success rate of cloned mouse. It is also possible to make cloned mice from ntES cell nuclei as donor, but this serial nuclear transfer method could not improved the cloning efficiency. Might be ntES cell has both character between ES cell and somatic cell. A number of potential agricultural and clinical applications are also are being explored, including the reproductive cloning of farm animals and therapeutic cloning for human cell, tissue, and organ replacement. This talk seeks to describe both the relationship between nucleus donor cell type and cloning success rate, and methods for establishing ntES cell lines. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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