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猪是进行人类异种器官移植、定向育种、转基因生物反应器、建立人类疾病模型等方面研究的理想动物。慢病毒载体(Lentiviral vector,LV)作为外源基因载体,已广泛地用于体外细胞的转染和基因治疗的研究,它对分裂细胞和非分裂细胞均具有感染能力。该载体可以将外源基因有效地整合到宿主染色体上,从而达到持久性表达。
本文借助于携带GFP(即绿色荧光蛋白,Green Fluorescent Protein)的慢病毒载体与pCD-neo-t2a-EGFP质粒,对转基因猪胚胎的体外生产进行了初步研究。
首先进行了卵母细胞体外成熟体系、体外受精体系、孤雌激活体系进行了筛选和优化,在此基础上,进行了慢病毒与精子共孵育法、将慢病毒显微注射到受精卵法、将慢病毒显微注射成熟卵母细胞后孤雌激活法以及将DNA片段显微注射到受精卵前雄原核法制备转基因猪胚胎,为转基因猪胚胎的体外生产提供新的实验依据。结果表明:
1.使用TCM199成熟培养液、39℃,5%CO2,饱和湿度卵母细胞体外成熟最佳体系,成熟率达到65.63±10.17%。
2.精子洗涤后孵育25min,PGM获能效果比mTBM较好,获得了较好的卵裂率(64.13±10.17%)、桑葚胚率(25.72±4.32%)、囊胚率(10.87±1.32%);
3.PZM、NCSU23胚胎培养液均支持体外受精猪胚胎的囊胚发育,PZM拥有较高优质囊胚的产量,获得了较好的卵裂率(65.38±10.12%)、桑葚胚率(23.43±4.35%)、囊胚率(10.14±1.22%)。
4.8%酒精激活剂10min为酒精激活的最佳作用时间,卵裂率(32.96±10.18%)、桑葚胚率(13.70±4.09%)、囊胚率(3.33±1.02%)。
5.20umol/L离子霉素激活剂10min为离子霉素激活的最佳作用时间,卵裂率(61.85±10.22%)、桑葚胚率(24.81±4.46%)、囊胚率(10.37±1.49%)。
6.8%酒精激活剂10min+4h6-DMAP为酒精激活的最佳组合,卵裂率(59.64±11.10%)、桑葚胚率(17.11±1.77%)、囊胚率(11.40±1.01%);以20umol/L离子霉素激活剂10min+4h6-DMAP为离子霉素激活的最佳组合,卵裂率(80.60±10.10%)、桑葚胚率(30.60±4.11%)、囊胚率(16.04±1.44%)。
7.2.0kv/cm、60μs+4h6-DMAP为电激活的最佳组合,卵裂率(78.73±10.12%)、桑葚胚率(32.84±4.45%)、囊胚率(11.57±1.02%)。
8.精子载体法生产转基因胚胎的尝试,未能得到GFP阳性转基因囊胚,无论是卵裂率、桑葚胚率和囊胚率,慢病毒转染组间没有显著差异(P>0.05),但与对照组均有显著差异(P<0.05),原因可能是慢病毒液对精子的获能和受精能力产生了影响,在试验期间,共孵育后精子的活力下降也是一个证明。
9.显微注射受精卵和孤雌卵转基因,实验未能得到表达GFP荧光蛋白的孤雌胚胎。随着注射滴度的增加,卵裂率、桑葚胚率、囊胚率在各组之间差异不显著(P>0.05),但是呈现有下降趋势,可能慢病毒在孤雌胚胎内的整合及表达对孤雌胚胎的正常发育有阻碍作用,增加更高的启动表达方面的效率是接下来要做的工作和探索的正确方向。
10.将线性化质粒DNA片段显微注射到体外受精后的受精卵法,制备转基因猪胚胎,实验成功得到表达GFP荧光蛋白的胚胎。由上表可知随着注射浓度的增加,卵裂率、桑葚胚率、囊胚率在各组之间差异显著降低(P<0.05),可能DNA片段在胚胎内的整合及表达对胚胎的正常发育有阻碍作用;注射DNA组间荧光率差异不显著(P>0.05),说明DNA片段浓度在1ng/ul阶段已经满足了转基因的效用,而最终的GFP阳性率不高,可能是整合表达的过程出现了阻碍,所以增加更高的外源DNA整合、启动表达方面的效率是接下来要做的工作和探索的正确方向。