Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cấy ghép tế bào sinh dục trong ổ bụng ở cá rô phi Nile Oreochromis niloticus
Tóm tắt
Cấy ghép tế bào sinh dục cung cấp các ứng dụng hứa hẹn trong nuôi trồng thủy sản cá vây và bảo tồn các loài bị nguy cấp. Trong bài báo này, chúng tôi mô tả quy trình cấy ghép tế bào tinh trùng trong ổ bụng ở cá rô phi Nile Oreochromis niloticus. Thông qua phân tích mô học phát triển cơ quan sinh dục sớm, chúng tôi đã xác định được giai đoạn phù hợp nhất để cấy ghép các tế bào sinh dục ngoại lai vào các cá thể nhận. Trong quy trình cấy ghép, tinh hoàn của con cá rô phi Nile chuyển gen mang gen β-actin/protein phát sáng xanh tăng cường (EGFP) đã được thực hiện quá trình phân tách bằng enzym. Các tế bào tinh hoàn này sau đó được nhuộm bằng PKH26 và tiêm vi định vào khoang ổ bụng của cá thể nhận. Để xác nhận sự định cư của các tế bào sinh dục truyền từ con donor, các cơ quan sinh dục của cá thể nhận đã được kiểm tra bằng kính hiển vi huỳnh quang và kính hiển vi biên độ hội tụ. Các tế bào được gắn PKH26 có hình dạng tinh trùng điển hình đã được đưa vào cơ quan sinh dục của cá thể nhận và không bị đào thải trong suốt 22 ngày sau khi cấy ghép. Sự sống lâu dài của các tế bào sinh dục truyền gen từ donor sau đó đã được xác minh ở các cơ quan sinh dục của cá thể nhận 5 tháng tuổi và trong tinh dịch cùng các noãn trứng phát triển ở cá thể nhận 1 năm tuổi, thông qua PCR sử dụng mồi đặc hiệu cho EGFP. Tinh dịch có EGFP từ các cá thể đực trưởng thành được sử dụng để thụ tinh cho các noãn trứng không mang gen chuyển và tạo ra thế hệ con chuyển gen thể hiện kiểu hình từ donor. Các kết quả này ám chỉ rằng sự sống lâu dài, sự phát triển và phân hóa của các tế bào tinh trùng từ donor thành các noãn trứng phát triển và tinh trùng chức năng là tất cả đều khả thi. Khi hiệu quả cấy ghép được cải thiện hơn nữa, hệ thống cấy ghép trong ổ bụng này có thể trở thành một công cụ quý giá trong việc bảo tồn tài nguyên di truyền cho các loài cá cichlid.
Từ khóa
#cấy ghép tế bào sinh dục #cá rô phi Nile #bảo tồn di truyền #sinh sản chuyển gen #nuôi trồng thủy sảnTài liệu tham khảo
Biswas AK, Morita T, Yoshizaki G, Maita M, Takeuchi T (2005) Control of reproduction in Nile tilapia Oreochromis niloticus (L.) by photoperiod manipulation. Aquaculture 243:229–239
Farlora R, Kobayashi S, França LR, Batlouni SR, Lacerda SMSN, Yoshizaki G (2009) Expression of GFP in transgenic tilapia under the control of the medaka β-actin promoter: establishment of a model system for germ cell transplantation. Anim Reprod 6:450–459
Hamada K, Tamaki K, Sasado T, Watai Y, Kani S, Wakamatsu Y, Ozato K, Kinoshita M, Kohno R, Takagi S, Kimura M (1998) Usefulness of the medaka β-actin promoter investigated using a mutant GFP reporter gene in transgenic medaka (Oryzias latipes). Mol Mar Biol Biotechnol 7:173–180
Higaki S, Eto Y, Kawakami Y, Yamaha E, Kagawa N, Kuwayama M, Nagano M, Katagiri S, Takahashi Y (2010) Production of fertile zebrafish (Danio rerio) possessing germ cells (gametes) originated from primordial germ cells recovered from vitrified embryos. Reproduction 139:733–740
Higuchi K, Takeuchi Y, Miwa M, Yamamoto Y, Tsunemoto K, Yoshizaki G (2011) Colonization, proliferation, and survival of intraperitoneally transplanted yellowtail Seriola quinqueradiata spermatogonia in nibe croaker Nibea mitsukurii recipient. Fish Sci 77:69–77
IUCN (2012) IUCN red list of threatened species. Version 2012.2. <http://www.iucnredlist.org>. Accessed 10 Apr 2013
Kawakami Y, Goto-Kazeto R, Saito T, Fujimoto T, Higaki S, Takahashi Y, Arai K, Yamaha E (2010) Generation of germ-line chimera zebrafish using primordial germ cells isolated from cultured blastomeres and cryopreserved embryoids. Int J Dev Biol 54:1493–1501
Kise K, Yoshikawa H, Sato M, Tashiro M, Yazawa R, Nagasaka Y, Takeuchi Y, Yoshizaki G (2012) Flow-cytometric isolation and enrichment of teleost type A spermatogonia based on light-scattering properties. Biol Reprod 86(4):1–12
Kobayashi T, Takeuchi Y, Takeuchi T, Yoshizaki G (2006) Generation of viable fish from cryopreserved primordial germ cells. Mol Reprod Dev 74:207–213
Kobayashi S, Alimuddin, Morita T, Miwa M, Lu J, Endo M, Takeuchi T, Yoshizaki G (2007) Transgenic Nile tilapia (Oreochromis niloticus) over-expressing growth hormone show reduced ammonia excretion. Aquaculture 270:427–435
Lacerda SMSN, Batlouni SR, Silva SBG, Homem CSP, França LR (2006) Germ cells transplantation in fish: the Nile-tilapia model. Anim Reprod 3:146–159
Lacerda SM, Batlouni SR, Costa GM, Segatelli TM, Quirino BR, Queiroz BM, Kalapothakis E, França LR (2010) A new and fast technique to generate offspring after germ cells transplantation in adult fish: the Nile tilapia (Oreochromis niloticus) model. PLoS One 5:e10740. doi:10.1371/journal.pone.0010740
Lee S, Iwasaki Y, Shikina S, Yoshizaki G (2013) Generation of functional eggs and sperm from cryopreserved whole testes. Proc Natl Acad Sci U S A 110(5):1640–1645
Mair GC, Little DC (1991) Population control in farmed tilapias. Naga 14:8–13
Macaranas JM, Taniguchi N, Pante MJR, Capili JB, Pullin RSV (1986) Electrophoretic evidence for extensive hybrid gene introgression into commercial Oreochromis niloticus in the Philippines. Aquac Fish Manag 17:249–258
Majhi SK, Hattori RS, Yokota M, Watanabe S, Strüssmann CA (2009) Germ cell transplantation using sexually competent fish: an approach for rapid propagation of endangered and valuable germlines. PLoS One 4:e6132. doi:10.1371/journal.pone.0006132
Morita T, Kumakura N, Morishima K, Mitsuboshi T, Ishida M, Hara T, Kudo S, Miwa M, Ihara S, Higuchi K, Takeuchi Y, Yoshizaki G (2012) Production of donor-derived offspring by allogeneic transplantation of spermatogonia in the yellowtail (Seriola quinqueradiata). Biol Reprod 86:1–11
Nagasawa K, Shikina S, Takeuchi Y, Yoshizaki G (2010) Lymphocyte antigen 75 (Ly75/CD205) is a surface marker on mitotic germ cells in rainbow trout. Biol Reprod 83:597–606
Nagasawa K, Miwa M, Yazawa R, Morita T, Takeuchi Y, Yoshizaki G (2012) Characterization of lymphocyte antigen 75 (Ly75/CD205) as a potential cell-surface marker on spermatogonia in Pacific bluefin tuna Thunnus orientalis. Fish Sci 78(4):791–800
Okutsu T, Suzuki K, Takeuchi Y, Takeuchi T, Yoshizaki G (2006) Testicular germ cells can colonize sexually undifferentiated embryonic gonad and produce functional eggs in fish. Proc Natl Acad Sci U S A 103(8):2725–2729
Okutsu T, Shikina S, Kanno M, Takeuchi Y, Yoshizaki G (2007) Production of trout offspring from triploid salmon parents. Science 317:1517
Saito T, Goto-Kazeto R, Arai K, Yamaha E (2008) Xenogenesis in teleost fish through generation of germ-line chimeras by single primordial germ cell transplantation. Biol Reprod 78:159–166
Seehausen O, van Alpen JM, Witte F (1997) Cichlid fish diversity threatened by eutrophication that curbs sexual selection. Science 277:1808–1811
Shirak A, Seroussi E, Cnaani A, Howe AE, Domokhovsky R, Zilberman N, Kocher TD, Hulata G, Ron M (2006) Amh and Dmrta2 genes map to tilapia (Oreochromis spp.) linkage group 23 within quantitative trait locus regions for sex determination. Genetics 174:1573–1581
Takeuchi Y, Yoshizaki G, Takeuchi T (2003) Generation of live fry from intraperitoneally transplanted primordial germ cells in rainbow trout. Biol Reprod 69:1142–1149
Takeuchi Y, Yoshizaki G, Takeuchi T (2004) Surrogate broodstock produces salmonids. Nature 430:629–630
Takeuchi Y, Higuchi K, Yatabe T, Miwa M, Yoshizaki G (2009) Development of spermatogonial cell transplantation in Nibe croaker, Nibea mitsukurii (Perciformes, Sciaenidae). Biol Reprod 81:1055–1063
Taniguchi N, Macaranas JM, Pullin RSV (1985) Introgressive hybridization in culture tilapia stocks in the Philippines. Bull Jpn Soc Fish 51:1219–1224
Witte F, Goldschmidt T, Wanink J, van Oijen M, Goudswaard K, Witte-Maas E, Bouton N (1992) The destruction of an endemic species flock: quantitative data on the decline of the haplochromine cichlids of Lake Victoria. Environ Biol Fish 29:1–28
Wong TT, Saito T, Crodian J, Collodi P (2011) Zebrafish germline chimeras produced by transplantation of ovarian germ cells into sterile host larvae. Biol Reprod 84:1190–1197
Yazawa R, Takeuchi Y, Higuchi K, Yatabe T, Kabeya N, Yoshizaki G (2010) Chub mackerel gonads support colonization, survival, and proliferation of intraperitoneally transplanted xenogenic germ cells. Biol Reprod 82:896–904
Yoshizaki G, Ichikawa M, Hayashi M, Iwasaki Y, Miwa M, Shikina S, Okutsu T (2010) Sexual plasticity of ovarian germ cells in rainbow trout. Development 137:1227–1230
Yoshizaki G, Fujinuma K, Iwasaki Y, Okutsu T, Shikina S, Yazawa R, Takeuchi Y (2011) Spermatogonial transplantation in fish: a novel method for the preservation of genetic resources. Comp Biochem Physiol Part D Genomics Proteomics 6:55–61
Zhang T, Rawson DM, Pekarsky I, Blais I, Lubzens E (2007) Low-temperature preservation of fish gonad cells and oocytes. In: Babin PJ, Cerda J, Lubzens E (eds) The fish oocyte. Springer, Dordrecht, pp. 411–436