Summary

Germ Cell Transplantation og testikel væv Xenografting i mus

Published: February 06, 2012
doi:

Summary

Protokoller til kimcelle transplantation og testikel væv xenografting er beskrevet. Kønsceller celletransplantation resulterer i donor-afledt spermatogenesen i modtagerlandene testikler og repræsenterer et funktionelt rekonstituering analyse til identifikation af spermatogonial stamceller (SSC'er). Testis væv xenografting reproducerer testis udvikling og spermatogenese af forskellige donorarterne i recipientmus.

Abstract

Kønsceller transplantation blev udviklet af Dr. Ralph Brinster og kolleger ved University of Pennsylvania i 1994 1,2. Disse banebrydende undersøgelser viste, at mikroinjektion af kønsceller fra frugtbare donormus ind sædkanalerne af infertile modtagerlandenes mus resulterer i donor-afledte spermatogenese og sperm produktion af modtageren dyret 2. Brugen af donorhandyr bærer det bakterielle β-galactosidase-genet tillod identifikation af donor-afledte spermatogenese og transmission af donor haplotype til afkommet af modtagerlandene dyr 1. Overraskende, efter transplantation ind i lumen af de semniferøse tubuli, var transplanterede kimceller stand til at bevæge fra den luminale rum til det kælderen membranen, hvor spermatogonier er placeret 3. Det er generelt accepteret at kun SSC'er er i stand til kolonisere niche og genetablere spermatogenese i modtagerlandene testis. Derfor, kim celletransplantation tilvejebringer en funktionel tilgang at studere den stamcelle niche i de testis og at karakterisere putative spermatogonial stamceller. Til dato, bliver kimcellens transplantation anvendes til at belyse basal stamcelle biologi, til at producere transgene dyr gennem genetisk manipulation af kimceller forud for transplantation 4,5, at studere Sertoli celle-kimcelle interaktion 6,7, SSC homing og kolonisering 3, 8, såvel som SSC selvfornyelse og differentiering 9,10.

Kønsceller transplantation er også muligt i store arter 11. I disse, er de vigtigste applikationer bevarelse af fertilitet, formidling af elite genetik i dyrepopulationer, og generering af transgene dyr som studiet af spermatogenesen og SSC biologi med denne teknik er logistisk sværere og dyrere end i gnavere. Transplantation af kønsceller fra store arter ind sædkanalerne af mus resulterer i colonization af donorceller og spermatogonial ekspansion, men ikke i deres fulde differentiering formodentlig på grund af uforenelighed modtageren somatiske celler rum med kønsceller fra fylogenetisk fjerne arter 12. En alternativ metode er transplantation af kønsceller fra store arter sammen med deres omgivelser somatisk rum. Vi først rapporteret i 2002, at små fragmenter af testis væv fra umodne mænd transplanteret under ryghud immundefekte mus er i stand til at overleve og gennemgå fuld udvikling med produktion af befrugtning kompetent sæd 13. Siden da testikel væv xenografting har vist sig at være en succes i mange arter, og opstod som et værdifuldt alternativ til at studere testis udvikling og spermatogenese af store dyr i mus 14.

Protocol

DEL A. Germ celle transplantation i mus 1. Udarbejdelse af recipientmusene Modtagere skal være immunologisk tolerante (enten genetisk tilpasset til donorer eller immun-mangel) til donoren testisceller. Modtagere skal enten være naturligt fri for spermatogenesen (f.eks W / W mod mus) eller tømt af endogene kønsceller. Kønscelle celle depletering kan opnås ved bestråling eller kemoterapeutiske lægemidler såsom Busulfan. I denne protokol, beskrive…

Discussion

1. Kimcellens transplantation

Kønscelle celle transplantation tilvejebringer den eneste funktionelt assay for utvetydig bekræftelse af tilstedeværelsen af ​​spermatogonial stamceller (SSC'er) i en celle population. Kun SSC'erne kan hjem til og kolonisere SSC niche på basalmembranen og igangsætte donor-afledte spermatogenese. Kønsceller transplantation gjort det muligt at studere og manipulere SSC'erne i en hidtil uset måde. Den teknik, er blevet anvendt til producere tra…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Arbejde fra forfatterne laboratoriet er blevet støttet af USDA / CSREES / NRICGP (2007-35203-18213), NIH / NCRR (2 R01 RR17359-06), NIH / NIEHS (1 R21 ES014856-01A2) og Alberta innoverer – Sundhed Solutions.

Materials

Name of the reagent Company Catalogue number
Collagenase (type IV) Sigma C5138
Trypsin-EDTA Invitrogen 25200-056
DNaseI Sigma DN25
DMEM Invitrogen 31053-028
Trypan blue stain Invitrogen 15250-061
Nylon mesh cell strainer BD biosciences 352340 (40μm)
352350 (70μm)
Busulfan Sigma B2635
Thin-Wall Glass Capillaries World Precision Instrument TW 100-3
BD intramedic plyethylene tubing (PE100) BD CA-63018-725
Ethicon 6-0 Silk Suture Ethicon 706G
Wound clips BD 427631
Sigmacote Sigma SL2
X-gal Sigma B4252
Potassium Ferrocyanide Sigma P9387
Potassium Ferricyanide Sigma P3667
magnesium chloride Sigma 208337
sodium deoxycholate Sigma D6750
N,N-Dimethylformamide Sigma D4551
Igepal CA-630 Sigma 18896

Referências

  1. Brinster, R. L., Avarbock, M. R. Germline transmission of donor haplotype following spermatogonial transplantation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 91 (24), 11303-11303 (1994).
  2. Brinster, R. L., Zimmermann, J. W. Spermatogenesis following male germ-cell transplantation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 91 (24), 11298-11298 (1994).
  3. Nagano, M., Avarbock, M. R., Brinster, R. L. Pattern and kinetics of mouse donor spermatogonial stem cell colonization in recipient testes. Biology of Reproduction. 60 (6), 1429-1429 (1999).
  4. Nagano, M., Brinster, C. J., Orwig, K. E. Transgenic mice produced by retroviral transduction of male germ-line stem cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 98 (23), 13090-13090 (2001).
  5. Ryu, B. Y., Orwig, K. E., Oatley, J. M. Efficient generation of transgenic rats through the male germline using lentiviral transduction and transplantation of spermatogonial stem cells. Journal of Andrology. 28 (2), 353-353 (2007).
  6. Hess, R. A., Cooke, P. S., Hofmann, M. C. Mechanistic insights into the regulation of the spermatogonial stem cell niche. Cell Cycle. 5 (11), 1164-1164 (2006).
  7. Oatley, M. J., Racicot, K. E., Oatley, J. M. Sertoli cells dictate spermatogonial stem cell niches in the mouse testis. Biology of Reproduction. 84 (4), 639-639 (2011).
  8. Nagano, M. C. Homing efficiency and proliferation kinetics of male germ line stem cells following transplantation in mice. Biology of Reproduction. 69 (2), 701-701 (2003).
  9. Kubota, H., Avarbock, M. R., Brinster, R. L. Growth factors essential for self-renewal and expansion of mouse spermatogonial stem cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101 (47), 16489-16489 (2004).
  10. Oatley, J. M., Avarbock, M. R., Telaranta, A. I. Identifying genes important for spermatogonial stem cell self-renewal and survival. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 103 (25), 9524-9524 (2006).
  11. Dobrinski, I. Germ cell transplantation and testis tissue xenografting in domestic animals. Animal Reproduction Science. 89 (1-4), 137-137 (2005).
  12. Dobrinski, I., Avarbock, M. R., Brinster, R. L. Transplantation of germ cells from rabbits and dogs into mouse testes. Biology of Reproduction. 61 (5), 1331-1331 (1999).
  13. Honaramooz, A., Snedaker, A., Boiani, M. Sperm from neonatal mammalian testes grafted in mice. Nature. 418 (6899), 778-778 (2002).
  14. Rodriguez-Sosa, J. R., Dobrinski, I. Recent developments in testis tissue xenografting. Reproduction. 138 (2), 187-187 (2009).
  15. Dobrinski, I., Rathi, R. Ectopic grafting of mammalian testis tissue into mouse hosts. Methods in Molecular Biology. 139, 450-450 (2008).
  16. Rodriguez-Sosa, J. R., Schlatt, S., Dobrinski, I., Seli, E., Agarwal, A. Testicular tissue transplantation for fertility preservation. Fertility Preservation: Emerging Technologies and Clinical Applications. , 331-331 (2011).
  17. Rathi, R., Honaramooz, A., Zeng, W. Germ cell fate and seminiferous tubule development in bovine testis xenografts. Reproduction. 130 (6), 923-923 (2005).
  18. Rathi, R., Honaramooz, A., Zeng, W. Germ cell development in equine testis tissue xenografted into mice. Reproduction. 131 (6), 1091-1091 (2006).
  19. Kim, Y., Selvaraj, V., Pukazhenthi, B. Effect of donor age on success of spermatogenesis in feline testis xenografts. Reproduction, Fertility, and Development. 19 (7), 869-869 (2007).
  20. Arregui, L., Rathi, R., Zeng, W. Xenografting of adult mammalian testis tissue. Animal Reproduction Science. 106 (1-2), 65-65 (2008).
  21. Schlatt, S., Honaramooz, A., Ehmcke, J. Limited survival of adult human testicular tissue as ectopic xenograft. Human Reproduction. 21 (2), 384-384 (2006).
  22. Shinohara, T., Avarbock, M. R., Brinster, R. L. beta1- and alpha6-integrin are surface markers on mouse spermatogonial stem cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 96 (10), 5504-5504 (1999).
  23. Kanatsu-Shinohara, M., Toyokuni, S., Shinohara, T. CD9 is a surface marker on mouse and rat male germline stem cells. Biology of Reproduction. 70 (1), 70-70 (2004).
  24. Ryu, B. Y., Orwig, K. E., Oatley, J. M. Effects of aging and niche microenvironment on spermatogonial stem cell self-renewal. Stem Cells. 24 (6), 1505-1505 (2006).
  25. Costoya, J. A., Hobbs, R. M., Barna, M. Essential role of Plzf in maintenance of spermatogonial stem cells. Nature Genetics. 36 (6), 653-653 (2004).
  26. Morrow, C. M., Hostetler, C. E., Griswold, M. D. ETV5 is required for continuous spermatogenesis in adult mice and may mediate blood testes barrier function and testicular immune privilege. Annals of the New York Academy of Sciences. 1120, 144-144 (2007).
  27. Zeng, W., Snedaker, A. K., Megee, S. Preservation and transplantation of porcine testis tissue. Reproduction, Fertility and Development. 21 (3), 489-489 (2009).
  28. Jahnukainen, K., Ehmcke, J., Hergenrother, S. D. Effect of cold storage and cryopreservation of immature non-human primate testicular tissue on spermatogonial stem cell potential in xenografts. Human Reproduction. 22 (4), 1060-1060 (2007).
  29. Rathi, R., Zeng, W., Megee, S. Maturation of testicular tissue from infant monkeys after xenografting into mice. Endocrinology. 149 (10), 5288-5288 (2008).
  30. Honaramooz, A., Li, M. W., Penedo, M. C. Accelerated maturation of primate testis by xenografting into mice. Biology of Reproduction. 70 (5), 1500-1500 (2004).
check_url/pt/3545?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
Tang, L., Rodriguez-Sosa, J. R., Dobrinski, I. Germ Cell Transplantation and Testis Tissue Xenografting in Mice. J. Vis. Exp. (60), e3545, doi:10.3791/3545 (2012).

View Video