This study was conducted to investigate the cytogenetic properties, in vitro development, and their relationship in the bovine reconstituted embryos following cell cycle-controlled nuclear transfer. Sixteen-cell stage embryos were treated by nocodazole, and after release from nocodazole treatment, their blastomeres were separated and allowed to subsequent cleavage. Blastomeres within 1.5 h post cleavage(hpc) and at 3hpc were transferred to enucleated oocytes at MII-phase or S-phase. Donor nuclei transferred into M II-phase recipients underwent various nuclear remodeling, such as extrusion of a polar body(PB)-like structure, premature chromosome condensation(PCC) and chromatin modifications. These nuclear remodeling patterns varied by the time post cleavage of donor blastomeres. Developmental rate to the blastocyst stage differed with time post cleavage of donor blastomeres and existence of a PB-like structure. Whereas do-nor nuclei transferred into S-phase oocytes did not undergo PCC and other major modifications, and their developmental potentials less depended on the nuclei types. This result confirms that the nuclear remodeling type differs with donor and recipient cell cycle stage, which affect the development of reconstituted bovine embryos.
Fahrudin, Mokhamad;Otoi, Takeshige;Karja, Ni Wayan Kurniani;Murakami, Masako;Suzuki, Tatsuyuki
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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v.14
no.8
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pp.1057-1061
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2001
In this study we explored the possibility of performing nuclear transfer in the domestic cat and assessed the ability of different culture media to support in vitro development of reconstructed cat embryos. Donor somatic cells were derived from cultured cumulus cells or explants of oviduct tissue, and recipient cytoplasts from in vitro matured oocytes. A higher percentage of cleavage (84.6% and 86.5%) and development to the morula stage (35.9% and 44.2%) was found when reconstructed embryos receiving cumulus or oviduct cells were cultured in MK1 medium, compared with those cultured in CR1aa (58.7% and 72.5%, 13.8% and 13.6%, respectively). There was no significant difference between MK1 and CR1aa media with respect to the proportion developing to the blastocyst stage (15.4% and 17.3% vs 6.8% and 8.6%, respectively, p>0.05). There was no significant effect (p>0.05) of donor cell type (cumulus and oviduct cells) on the rates of fusion (65.0% and 52.5%), cleavage (84.6% and 86.5%), development to the morula (35.9% and 44.2%), and blastocyst (15.4% and 17.3%) stages when reconstructed embryos were cultured in MK1 medium. Similar results were found for the reconstructed embryos cultured in CR1aa medium. These results show that culture medium has a significant impact on the early development of reconstructed cat embryos, whereas donor cell type does not have a significant effect.
To improve the developmental potential of bovine somatic cell nuclear transfer (SCNT) embryos, this study compared the developmental rates to blastocyst stage in the SCNT embryos using donor fibroblasts treated with 5-azacytidine (5AC) and S-adenosylhomocysteine (SAH) at different concentrations. Their reprogramming efficiency level was investigated with level of telomerase activity. Donor fibroblasts isolated from adult ear skin of a cow were exposed to 5AC and SAH at different concentrations during 2 passages. After nuclear transfer into enucleated recipient oocytes, the cleavage and developmental rates were significantly (p<0.05) decreased in the SCNT embryos using 5AC-treated fibroblasts (5AC-SCNT embryos), compared with those of non-treated control (control-SCNT embryos) and SAH-treated fibroblasts (SAH-SCNT embryos). The developmental rates to blastocyst stage tended to be slightly increased in the SAH-SCNT embryos at each of the concentrations, and especially, the developmental rates in the SCNT embryos using 1.0 mM SAH-treated fibroblasts were significantly (p<0.05) higher than that of control SCNT embryos. The mean numbers of total and ICM cell in blastocysts were also significantly (p<0.05) decreased in the 5AC-SCNT embryos, compared with those of other SCNT blastocysts. Further, the level of telomerase activity was also significantly (p<0.05) decreased in the 5AC-SCNT embryos than those of control and SAH-SCNT embryos. Whereas, a significantly (p<0.05) up-regulated telomerase activity was observed in SAH-SCNT embryos, compare with that of control-SCNT embryos. In conclusion, SCNT embryos using hypomethylated donor cells with SAH, not 5AC, may improve the developmental potential and reprogramming efficiency.
Successful somatic cell nuclear transfer (SCNT) has been reported across a range of species using a range of recipient cells including enucleated metaphase II (MII) arrested oocytes, enucleated activated MII oocytes, and mitotic zygotes. However, the frequency of development to term varies significantly, not only between different cytoplast recipients but also within what is thought to be a homogenous population of cytoplasts. One of the major differences between cytoplasts is the activities of the cell cycle regulated protein kinases, maturation promoting factor (MPF) and mitogen activated protein kinase (MAPK). Dependent upon their activity, exposure of the donor nucleus to these kinases can have both positive and negative effects on subsequent development. Co-ordination of cell cycle stage of the donor nucleus with the activities of MPF and MAPK in the cytoplast is essential to avoid DNA damage and maintain correct ploidy. However, recent information suggests that these kinases may also effect reprogramming of the somatic nucleus and preimplantation embryo development by other mechanisms. This article will summarise the differences between cytoplast recipients, their effects on development and discuss the potential role/s of MPF and or MAPK in nuclear reprogramming.
This study was conducted to investigate the effects of quiescent treatment of donor cells and activation treatment time of recipient cytoplasm on nuclear remodeling and in vitro development of somatic cell-cloned bovine embryos. Serum starved, confluent and nonquiescent cycling adult skin cells were teansferred into enucleated oocytes. Nuclear transfer oocytes were activated at 30 min, 1 and 2 hrs after electrofusion. Some nuclear transfer embryos(23% to 35%) extruded a polar body, which was not affected by quiescent treatment of donor cells and activiation time of recipient cytoplasm. About 68% of nuclear transfer embryos fused with a serum starved cells has a chromatin clump, but which was not different from embryos fused with confluent(51%) and nonquiescent(47%) cells. The proportion of embryos with a single chromatin clump was sightly increased when nuclear transfer embryos were activated within 30 min after fusion(69%) compared to those were activated at 1 and 2 hrs after fusion, but there was not significantly different. Development rates to the blastocyst stage were 8.6% and 15.9% when serum starved and confluent cells were transferred, which were higher than that of control group. Developmental rate to the blastocyst stage was higher in embryos were activated within 30 min after fusion (17.3%) compared to those of embryos were activated at 1 and 2 hrs after fusion (P<0.05). From the present result, it is suggested that quiescent treatment of donor cells and activation time of recipient cytoplasm can affect the in vitro development. Quiescent plasm activation within 30 min after fusion could increase the number of embryos with a normal chromation structure, which results in increased in vitro development.
This study was conducted to investigate the effect of S-phase synthronized nuclear transfer on the development of nuclear transplant bovine embryos. A blastomere derived from the 16~32 cell stage bovine embryos was transferred into an enucleated metaphase II(MII) oocytes or activated S-phase eggs. From the MII-phase and S-phase nuclear transfer, 6.3%(4/63) and 13.8%(9/65) of nuclear transplant embryos developed to the blastocyst stage, respectively. In the S-phase nuclear transfer, maximal proportion of embryos developed to the blastocyst stage(16.6%) was obtained after the recipient cell was activated 8 h prior to receving a donor nucleus. MII-phase nuclear transplant embryos showed the PCC state of their nuclear at 1.5~2 h after fusion, whereas, S-phase nuclear transplant embryos did not undergo PCC. The result of this study suggests that if blastomeres of unknown cell-cycle-stage are used, S-phase nuclear transplantation through the activation of enucleated oocytes prior to fusion enhances development of nuclear transplant embryos. This result also suggests that the interval time from oocyte activation to cell fusion may affect the development of nuclear transplant embryos.
The present study compared the developmental potential, telomerase activity and transcript levels of X-linked genes (ANT3, HPRT, MeCP2, RPS4X, XIAP, XIST and ZFX) in the bovine somatic cell nuclear transfer (SCNT) embryos derived from different age and cell cycle of female donor nucleus. In experiment 1, the fusion rate, cleavage rate to 2-cell stage, developmental rate to blastocyst stage, and the mean number of total and ICM cells was slightly increased in embryos cloned with fetal fibroblasts compared to those with adult fibroblasts, but there was no significantly (p<0.05) differences. Telomerase activity was also similar in blastocysts cloned with fetal and adult fibroblasts. Up-regulated RPS4X and down-regulated MeCP2, XIAP, and XIST transcript level were observed in blastocysts cloned with adult fibroblasts, compared to those with fetal fibroblasts. In experiment 2, the fusion rate, cleavage rate to 2-cell stage, developmental rate to blastocyst stage, and the mean number of total and ICM cells was significantly (p<0.05) increased in embryos cloned with fetal fibroblasts at early G1 phase of the cell cycle, compared to those of fetal fibroblasts at late G1 phase. DNMT1 transcript was observed to significantly (p<0.05) increased in the fetal fibroblasts at 3 hrs after trypsin treatment of confluent culture. Further, level of telomerase activity and transcribed X-linked genes was also significantly (p<0.05) higher in the early G1 SCNT blastocysts than those of late G1. The results imply that fetal fibroblasts at early G1 phase induces the enhanced developmental potential and up-regulated telomerase activity and X-linked gene, but aberrant transcript pattern of X-linked genes may be displayed in the SCNT embryos.
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.
Embryonic germ (EG) cells are undifferentiated stern cells isolated from cultured primordial germ cells (PGC). These cells share many characteristics with embryonic stem cells including morphology and pluripotency. Undifferentiated porcine EG cell lines demonstrating capacities of differentiation both in vitro and in vivo have been established. Since EG cells can be cultured indefinitely in an undifferentiated state, whereas somatic cells in primary culture are often unstable and have limited lifespan, EG cells may provide inexhaustible source of karyoplasts in nuclear transfer (NT). In this study the efficiencies of NT using porcine EG and fetal fibroblast cells were compared. Two different techniques were used to perform NT. With conventional NT procedure (Roslin method) involving fusion of donor cells with enucleated oocytes, the rates of development to the blastocyst stage in EG and somatic cell NT were 16.8% (59/351) and 14.5% (98/677), respectively. In piezo-driven microinjection (Honolulu method) of donor nuclei into enucleated oocytes, the rates of blastocyst formation in EG and somatic cell NT were 11.9% (15/126) and 9.4% (9/96), respectively. Regardless of NT methods used in this study, EG cell NT gave rise to comparable rate of blastocyst development to somatic cell NT. Overall, EG cells can be used as karyoplast donor in NT procedure, and embryos can be produced by EG cell NT that may be used as an alternative to conventional somatic cell NT.
Proceedings of the Korean Society of Embryo Transfer Conference
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2004.10a
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pp.26-31
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2004
This work was undertaken in order to study the developmental competence of nuclear transfer cat embryo with fetal fibroblast and adult skin fibroblast as donor nuclei. Oocytes wererecovered by mincing the ovaries in Hepes-buffered TCM199 and selected the cumulus oocyte complexes (COCs) with compact cumulus cell mass and dark. Homogenous ooplasm were cultured for maturation in TCM199 + 10% fetal bovine serum (FBS) for 12 hours and used as a source of recipient cytoplast for exogenous somatic nuclei. In Experiment 1, we evaluated the effect donor cell types on the reconstruction and development of cloned embryos. Fusion, first cleavage and blastocyst developmental rate was not different between fetal fibroblast and adult skin cell (71.2 vs. 66.8; 71.0 vs. 57.6; 4.0 vs. 6.1 %, P<0.05). In Experiment 2, cloned embryos were surgically transferred into the oviducts of recipient queens. One of seven recipient queens was delivered naturally 2healthy cloned cats and 1 stillborn from fetal fibroblast cell of male origin after 65 days embryo transfer. One of three recipient queens was delivered naturally 1 healthy cloned cat from adult skin cell of female after 65 days embryo transfer. The cloned cats showed genotypes identical to the donor cell lines, indicating that adult somatic cells can be used for feline cloning.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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