Всероссийский научно-исследовательский институт физиологии, биохимии и питания животных – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный научный центр животноводства – ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста»
АПРОБАЦИЯ ПРОГРЕССИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ КЛОНИРОВАНИЯ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА
- Номер: 2
- Страницы: 31-44
Журнал: Проблемы биологии продуктивных животных
Аннотация:
Перенос ядер соматических клеток (Somatic Cell Nuclear Transfer, SCNT) до настоящего времени был наиболее эффективным и жизнеспособным методом размножения ценных или находящихся под угрозой исчезновения животных. Более 99% эмбрионов или живого потомства, о которых ранее сообщалось, были получены с помощью подхода, основанного на микроманипуляциях, т.е. с использованием традиционного SCNT. При «ручном» клонировании (Hand-made Cloning, HMC) процедуры энуклеации ооцитов и реконструирования эмбрионов осуществляются в отсутствии zona pellucida, и все манипуляции проводятся без использования микроманипуляторов. К настоящему времени, в мире были получены положительные результаты по получению клонированного потомства от крупного рогатого скота, буйволов, овец, свиней и лошадей с использованием HMC. Цель исследования – апробация технологии клонирования крупного рогатого скота по методу HMC. Яичники коров голштинской породы были получены с местной бойни в течение 20–30 мин после убоя и доставляны в лабораторию в течение 3 ч. Изучена эффективность основных этапов технологии клонирования методом HMC: дозревание ооцитов крупного рогатого скота in vitro, с последующим их использованием в качестве доноров цитопластов; получение культуры соматических клеток от высокопродуктивной коровы голштинской породы, использование её в качестве клеток доноров кариопластов; активация, культивирование и трансплантация реконструированных эмбрионов корове-реципиенту, генетическое тестирование полученного потомства. В результате исследования впервые в Российской Федерации получена клонированная тёлочка голштинской породы с использованием метода HMC. Полученные результаты свидетельствуют о возможности практического использования технологии HMC для получения потомства высокопродуктивных коров
Литература:
1. Кириенко К.В., Апрышко В.П., Яковенко С.А. Технология клонирования сельскохозяйственных животных методом hand-made cloning (обзор литературы). // Актуальные вопросы ветеринарной биологии. 2023. Т. 4, № 60. С. 15-22.
2. Akshey Y.S., Malakar D., De A.K., Jena M.K., Garg S., Dutta R., Pawar S. K., Mukesh M. Hand-made cloned goat (Capra hircus) embryos—a comparison of different donor cells and culture systems. Cell. Reprogram. 2010. 12: 581-588. doi: 10.1089/cell.2009.0120
3. Avise J.C. Evolutionary perspectives on clonal reproduction in vertebrate animals. Proc Natl Acad Sci U S A. 2015 112(29): 8867-8873.
4. Bang J,I, Jin J,I, Ghanem N, et al. Quality improvement of transgenic cloned bovine embryos using an aggregation method: Effects on cell number, cell ratio, embryo perimeter, mitochondrial distribution, and gene expression profile. Theriogenology. 2015, 84(4): 509‒523.
5. Bertolini M, Anderson G.B. The placenta as a contributor to production of large calves. Theriogenology. 2002. 57(1): 181-187.
6. Booth P.J., Tan S.J., Holm P., Callesen H. Application of the zona-free manipulation technique to porcine somatic nuclear transfer. Cloning Stem Cells . 2001. 3: 191-197. doi: 10.1089/15362300152725909
7. De Bem T.H, Chiaratti M.R, Rochetti R. et al. Viable calves produced by somatic cell nuclear transfer using meiotic-blocked oocytes. Cell Reprogram. 2011. 13(5): 419-429.
8. Du Y., Kragh P. M., Zhang Y., Li J., Schmidt M. et al. Piglets born from handmade cloning, an innovative cloning method without micromanipulation. Theriogenology. 2007, 68: 1104-1110. doi: 10.1016/j.theriogenology.2007.07.021
9. Du Y., Kragh, P.M., Zhang X., Purup S., Yang H., Bolund L. Vajta, G. High overall in vitro efficiency of porcine handmade cloning (HMC) combining partial zona digestion and oocyte trisection with sequential culture. Cloning Stem cells. 2005. 7(3), 199-205. doi: 10.1089/clo.2005.7.199
10. Edwards J.L, Schrick F.N, McCracken M.D. et al. Cloning adult farm animals: a review of the possibilities and problems associated with somatic cell nuclear transfer. Am J Reprod Immunol. 2003. 50(2): 113-123.
11. Farin P.W., Piedrahita J.A., Farin C.E. Errors in development of fetuses and placentas from in vitro-produced bovine embryos. Theriogenology. 2006. 65(1): 178-191.
12. Garry F.B., Adams R., McCann J.P. et al. Postnatal characteristics of calves produced by nuclear transfer cloning. Theriogenology. 1996. 45(1): 141-152.
13. George A., Sharma R., Singh K. P., Panda S. K., Singla S. K., Palta P., Manik R., Chauhan M. S. Production of cloned and transgenic embryos using buffalo (Bubalus bubalis) embryonic stem cell-like cells isolated from in vitro fertilized and cloned blastocysts. Cell. Reprogram. 2011. 13: 263-272. doi: 10.1089/cell.2010.0094
14. Hill J.R., Burghardt R.C., Jones K., et al. Evidence for placental abnormality as the major cause of mortality in first-trimester somatic cell cloned bovine fetuses. Biol Reprod. 2000. 63(6): 1787-1794.
15. Hill J.R. Abnormal in utero development of cloned animals: implications for human cloning. Differentiation. 2002. 69(4‒5): 174-178.
16. Ibtisham F., Niu Y., Wang Z et al. Animal cloning drawbacks an-overview. J Dairy Vet Anim Res. 2016. 3(4): 139-143. DOI: 10.15406/jdvar.2016.03.00087
17. Ji Q., Zhu K., Liu Z. et al. Improvement of porcine cloning efficiency by trichostain A through early-stage induction of embryo apoptosis. Theriogenology. 2013. 79(5): 815-823.
18. Keefer C.L. Artificial cloning of domestic animals. Proc Natl Acad Sci U S A. 2015. 112(29): 8874-8878.
19. Khan S, Tali M, Khan A, Bhat S, Ashraf A, Bhat MH, Khan F, Shah RA. Comparison of efficiency of in vitro cloned sheep embryo production by conventional somatic cell nuclear transfer and handmade cloning technique. Reprod Domest Anim. 2018 Apr;53(2):512-518. DOI: 10.1111/rda.13138.
20. Kruip A.M., den Daas J.H.G. In vitro produced and cloned embryos: Effects on pregnancy, parturition and offspring. Theriogenology. 1997.47(1): 43-52.
21. Lagutina I., Lazzari G., Duchi R., Colleoni S., Ponderato N., Turini P., Crotti G., Galli C. Somatic cell nuclear transfer in horses: effect of oocyte morphology, embryo reconstruction method and donor cell type. Reproduction. 2005. 130: 559-567. DOI:: 10.1530/rep.1.00772
22. Lanza R.P., Cibelli J.B., Blackwell C., et al. Extension of cell life-span and telomere length in animals cloned from senescent somatic cells. Science. 2000. 288: 665+669. DOI: 10.1126/science.288.5466.665
23. Lee R.S., Peterson A.J., Donnison M.J., et al. Cloned cattle fetuses with the same nuclear genetics are more variable than contemporary half-siblings resulting from artificial insemination and exhibit fetal and placental growth deregulation even in the first trimester. Biol Reprod. 2004. 70(1): 1-11.
24. Li S., Kang J.D., Jin J.X. et al. Effect of demecolcine-assisted enucleation on the MPF level and cyclin B1 distribution in porcine oocytes. PLoS One. 2014. 9: e91483. DOI:: 10.1371/journal.pone.0091483
25. Lin L., Li Q., Zhang L et al. Aberrant epigenetic changes and gene expression in cloned cattle dying around birth. BMC Dev Biol. 2008. 8: 14.
26. Loi P, Clinton M, Vackova I, et al. Placental abnormalities associated with post-natal mortality in sheep somatic cell clones. Theriogenology. 2006. 65(6): 1110-1121.
27. Lonergan P., Evans A.C., Boland E. et al. Pregnancy and fetal characteristics after transfer of vitrified in vivo and cloned bovine embryos. Theriogenology. 2007. 68(8): 1128-1137.
28. Mahdi E., Fakhrisadat H. Handmade cloning: an alternative technique for somatic cell nuclear transfer. Annals of Biological Research. 2012. 3: 3043-3048.
29. Maiorka P.C., Favaron P.O., Mess A.M. et al. (2015) Vascular alterations underlie developmental problems manifested in cloned cattle before or after birth. PLoS ONE 10(1): e0106663. DOI: 10.1371/journal. pone.0106663
30. Miglino M.A., Pereira F.T., Visintin J.A. et al. Placentation in cloned cattle: Structure and microvascular architecture. Theriogenology. 2007. 68(4): 604-617.
31. Moulavi F., Hosseini S.M. Development of a modified method of handmade cloning in dromedary camel. PLoS One. 2019. 14(4): e0213737. DOI: 10.1371/journal.pone.0213737
32. Oback B., Wiersema A.T., Gaynor P., Laible G. et al. Cloned cattle derived from a novel zona-free embryo reconstruction system. Cloning Stem Cells. 2003. 5: 3-12. DOI:: 10.1089/153623003321512111
33. Ribas, R., Oback, B., Ritchie, W., Chebotareva, T., Clarke, C., Wilmut, I. Development of a zona-free method of nuclear transfer in the mouse. Cloning Stem Cells, 2005, 7, 126-138. DOI:: 10.1089/clo.2005.7.126
34. Saini M., Selokar N.L., Raja A.K. et al. Theriogenology effect of donor cell type on developmental competence, quality, gene expression, and epigenetic status of interspecies cloned embryos produced using cells from wild buffalo and oocytes from domestic buffalo. Theriogenology. 2015. 84(1): 101.e1-108.e1.
35. Singla S.K., Raja A., Nala N., Chauhan M.S., Manik R.S., Palta P. Hand-made cloning: a guide for cloning water buffaloes. MGM J. Med. Sci. 2014. 1(3): 126-131.
36. Tani T., Shimada H., Kato Y., Tsunoda Y. Demecolcine-assisted enucleation for bovine cloning. Cloning Stem Cells 2006. 8: 61–66. doi: 10.1089/clo.2006.8.61
37. Tatham B. G., Dowsing A. T., Trounson A. O.1995. Enucleation by centrifugation of in vitro-matured bovine oocytes for use in nuclear transfer. Biol. Reprod. 53: 1088-1094. DOI:: 10.1095/biolreprod53.5.1088
38. Thouas, G.A., Jones G.M., Trounson A.O. The GO system – a novel method for microculture for in vitro development of mouse zygotes to the blastocyst stage. Reproduction. 2003. 126(2): 161169. DOI:: 10.1530/rep.0.1260161
39. Vajta G., Bartels P., Joubert J., de la Rey M., Treadwell R., Callesen H. Production of a healthy calf by somatic cell nuclear transfer without micromanipulators and carbon dioxide incubators using the Handmade Cloning (HMC) and the Submarine Incubation System (SIS). Theriogenology 2004. 62: 1465-1472. DOI:: 10.1016/j.theriogenology.2004.02.010
40. Vajta G., Kragh P. M., Mtango N. R., Callesen H.2005. Hand-made cloning approach: potentials and limitations. Reprod. Fertil. Dev. 17: 97–112. DOI:: 10.1071/RD04116
41. Vajta G., Lewis I.M., Hyttel P., Thouas G.A., Trounson A.O. Somatic cell cloning without micromanipulators. Cloning. 2001. 3: 89-95. DOI:: 10.1089/15204550152475590
42. Vajta G., Lewis I.M., Trounson A.O. et al. Handmade somatic cell cloning in cattle: analysis of factors contributing to high efficiency in vitro. Biol. Reprod. 2003. 68: 571-578. DOI:: 10.1095/biolreprod.102.008771
43. Vajta G., Peura T.T., Holm P., Páldi A., Greve T., Trounson A. O., Callesen H. New method for culture of zona-included or zona-free embryos: the Well of the Well (WOW) system. Mol. Reprod. Dev. 2000. 55: 256–264. DOI:: 10.1002/(SICI)1098-2795(200003)55:3<256::AID-MRD3>3.0.CO;2-7
44. Vajta G. Handmade cloning: the future way of nuclear transfer? Trends Biotechnol. 2007. 25: 250-253. doi: 10.1016/j.tibtech.2007.04.004
45. Vajta, G., Lewis, I.M., Tecirlioglu, R.T. (2006). Handmade Somatic Cell Cloning in Cattle. In: Verma, P.J., Trounson, A.O. (Eds) Nuclear Transfer Protocols. Methods in Molecular Biology™, Vol, 348. Humana Press. https://doi.org/10.1007/978-1-59745-154-3_12
46. Van Wagtendonk-de Leeuw A.M., Mullaart E., de Roos A.P. et al. Effects of different reproduction techniques: AI MOET or IVP, on health and welfare of bovine offspring. Theriogenology. 2000. 53(2): 575-597.
47. Verma G., Arora J.S., Sethi R.S., Mukhopadhyay C.S., Verma R. Handmade cloning: recent advances, potential and pitfalls. J. Anim. Sci. Biotechnol. 2015. 6: 43. DOI:: 10.1186/s40104-015-0043-y
48. Wells D.N. Animal cloning: problems and prospects. Rev Sci Tech. 2005. 24(1): 251-264.
49. Wells DN. Cloning in livestock agriculture. Reprod Suppl. 2003. 61: 131-150.
50. Wrenzycki C., Herrmann D., Lucas-Hahn A. et al. Gene expression patterns in in vitro-produced and somatic nuclear transfer-derived preimplantation bovine embryos: relationship to the large offspring syndrome? Anim. Reprod. Sci. 2004. 83: 593-603.
51. Yang C.Y., Pang C.Y., Yang B.Z., Li R.C., Lu Y.Q., Liang X.W. Optimization of cryopreservation of buffalo (Bubalus bubalis) blastocysts produced by in vitro fertilization and somatic cell nuclear transfer. Theriogenology. 2012. 78: 1437-1445. DOI:: 10.1016/j.theriogenology.2012.05.032
52. Zhang P., Liu P., Dou H., Chen L., Chen L., Lin L., Tan P., Vajta G., Gao J., Du Y., Ma R. Z. Handmade cloned transgenic sheep rich in omega-3 Fatty acids. PLoS One. 2013. 8: e55941. DOI: 10.1371/journal.pone.0055941