Preantral folikülogenez çalışmasının ilerletilmesi, tek yumurtalıklardan folikül izolasyonu için etkili yöntemler gerektirir. Burada bir doku doğrayıcı ve homojenizatör kullanılarak sığır yumurtalıklarından folikül izolasyonu için modernize edilmiş, mekanik bir protokol sunulmaktadır. Bu yöntem, tek bir yumurtalıktan çok sayıda canlı preantral folikülün toplanmasına izin verir.
Memeli folikülogenezinin tüm sürecini anlamak, hayvancılıkta, insanlarda ve nesli tükenmekte olan türlerde yardımcı üreme teknolojilerinin geliştirilmesi için çok önemlidir. Araştırmalar, özellikle sığır türleri gibi büyük memelilerde, daha küçük preantral foliküllerin izolasyonundaki zorluk nedeniyle çoğunlukla antral ve büyük preantral foliküllerle sınırlı kalmıştır. Bu çalışma, tek bir sığır yumurtalığından çok sayıda küçük preantral folikül almak için etkili bir yaklaşım sunmaktadır. Bireysel sığır yumurtalıklarının korteksi, bir doku doğrayıcı kullanılarak 500 μm küplere dilimlendi ve 10 mm’lik bir prob kullanılarak 9.000-11.000 rpm’de 6 dakika homojenize edildi. Büyük döküntüler homojenattan bir peynir bezi kullanılarak ayrıldı, ardından 300 μm ve 40 μm hücre süzgeçleri aracılığıyla seri filtreleme yapıldı. 40 μm süzgeçte tutulan içerikler, foliküllerin tanımlandığı ve bir damla ortama toplandığı bir arama kabında durulandı. Toplanan foliküllerin canlılığı tripan mavisi boyama ile test edildi. Bu yöntem, yaklaşık 90 dakika içinde tek bir sığır yumurtalıktan çok sayıda canlı küçük preantral folikülün izole edilmesini sağlar. Önemli olarak, bu yöntem tamamen mekaniktir ve foliküllere zarar verebilecek dokuyu ayırmak için enzimlerin kullanılmasını önler. Bu protokol kullanılarak elde edilen foliküller, RT-qPCR için RNA’nın izolasyonu, spesifik proteinlerin immünolokalizasyonu ve in vitro kültür gibi aşağı akış uygulamaları için kullanılabilir.
Yumurtalık folikülleri, gamet (oosit) üretiminin yanı sıra üreme fonksiyonu ve genel sağlık için kritik olan hormonlardan sorumlu olan yumurtalık fonksiyonel birimleridir. İlkel foliküller, fetal gelişim sırasında veyayenidoğan döneminde 1. türe bağlı olarak yumurtalıkta oluşur ve bir dişinin yumurtalık rezervini oluşturur. Foliküler büyüme, dinlenme havuzunu terk eden ve büyüme fazına giren ilkel foliküllerin aktivasyonu ile başlar. Antrum gelişiminden önceki tüm folikül aşamalarını kapsayan preantral folikülogenez, oosit ve çevresindeki granüloza hücrelerinde senkron morfolojik ve metabolik değişiklikler gerektiren, bu ikihücre tipi 2,3 arasındaki sıkı iletişimle yönlendirilen oldukça dinamik bir süreçtir. Preantral foliküller, herhangi bir zamanda yumurtalıkta bulunan foliküler birimlerin çoğunluğunu oluşturur4. Folikülogenezin preantral aşamalarındaki gelişimin, antral gelişimden 5,6’dan birkaç hafta daha uzun olduğu tahmin edilmektedir ve bu süre, oosit ve somatik hücrelerin gelişimin son aşamasına (yani antral aşamaya) girmek ve yumurtlamaya, döllenmeye ve embriyonik gelişime hazırlanmak için yeterli olgunluk kazanmaları için gereklidir 7,8,9.
Yumurtalık preantral folikülogenezi hakkındaki mevcut bilgilerin çoğu, kısmen bu foliküllerin büyük bir kısmının daha küçük ve daha az fibröz bir yumurtalıktan kurtarılmasındaki kolaylıktan dolayı, fare modelleri 10,11,12,13’ten gelmektedir. Sığır yumurtalıklarından çok sayıda preantral folikülün izolasyonuna ilişkin raporlar yaklaşık 30 yıl öncesine dayanmasına rağmen14, bu erken evre foliküllerin gelişimini düzenleyen süreçler hakkında daha eksiksiz bir anlayış, büyük ölçüde, özellikle gelişimin erken aşamalarında, yeterli sayıda canlı preantral folikül elde etmek için optimize edilmiş, verimli ve tekrarlanabilir yöntemlerin bulunmaması nedeniyle gerçekleşmemiştir. İnsanlarda yardımlı üremede gelecekteki kullanım için yumurtalık rezervinin korunmasına olan ilginin artmasıyla birlikte, inekler daha benzer yumurtalık yapıları nedeniyle çekici bir model haline gelmiştir15. Bununla birlikte, sığır yumurtalık, fare yumurtalık16’ya kıyasla kollajen bakımından belirgin şekilde daha zengindir ve fare için açıklanan yöntemleri kullanarak mekanik izolasyonu çok verimsiz hale getirir. Fertilite koruma tekniklerini genişletme çabaları, preantral foliküllerin antral aşamaya kadar tam in vitro büyümesini, ardından kapalı oositlerin in vitro olgunlaşmasını (IVM), in vitro fertilizasyonu (IVF) ve embriyo üretimini ve transferini içerir17. Şimdiye kadar, tüm bu süreç sadecefarelerde 18 elde edildi. Sığırlarda, in vitro folikül büyümesine doğru ilerleme, kültürün başlangıcında değişken folikül aşamalarına veprotokoller 17,19 arasında değişken kültür uzunluğuna sahip birkaç raporla sınırlıdır.
Sığır yumurtalıktan preantral foliküllerin toplanması için literatürde açıklanan yöntemler çoğunlukla izole edilmiş veya kombinasyon halinde mekanik ve enzimatik teknikler kullanmıştır 2,14,17,20. Sığır preantral folikül izolasyonu için bir protokolün ilk raporunda, tüm yumurtalıkları işlemek için bir doku homojenizatörü ve seri filtrasyon kullanılmıştır20. Bu çalışmayı, kollajenaz14’ün kullanıldığı mekanik ve enzimatik prosedürleri birleştiren raporlar izledi. Yumurtalık dokusunu sindirmek için kollajenaz kullanıldığında tekrarlayan bir tema, foliküler bazal membranın hasar görmesi için potansiyel risktir, bu da folikül canlılığını tehlikeye atabilir 14,21,22,23. Bu nedenle, bir doku doğrayıcı ve tekrarlanan pipetleme veya homojenizasyon20,24,25,26 ile birleştirilmiş bir doku doğrayıcı kullanımı gibi farklı mekanik yöntem kombinasyonları kullanılmıştır. Tarif edilen bir başka mekanik teknik, preantral folikülleri doğrudan yumurtalık dokusundan diseke etmek için iğneler kullanır, bu da özellikle daha büyük (>200 μm) sekonder folikülleri izole etmek için yararlıdır. Bununla birlikte, bu süreç zaman alıcıdır, daha küçük preantral folikülleri izole etmek için verimsizdir ve sığır yumurtalıklarında denendiğinde beceri setine bağımlıdır 19,27,28.
Literatürde anlatılan farklı tekniklerden yararlanan bu protokol, enzimatik solüsyonlarda inkübasyonu önleyen basit, tutarlı ve verimli bir şekilde preantral foliküllerin tek sığır yumurtalıklarından izolasyonunu optimize etmeyi amaçlamıştır. Preantral folikülleri izole etme yöntemlerinin geliştirilmesi, folikülogenezin bu aşamasının anlaşılmasını arttırmak ve preantral folikülleri antral aşamaya kadar geliştirmek için etkili kültür sistemlerinin geliştirilmesini sağlamak için bir fırsat sağlayacaktır. Preantral foliküllerin sığır türleri gibi büyük bir memeliden izole edilmesi için burada açıklanan ayrıntılı prosedürler, insanlara çevrilebilen murin olmayan bir türde erken folikülogenezi incelemeyi amaçlayan araştırmacılar için hayati önem taşıyacaktır.
Mevcut protokol, sığır yumurtalığından erken evre preantral folikülleri, özellikle primer ve erken sekonder evrelerde, almak için tekrarlanabilir bir yöntemi detaylandırmaktadır. Bu protokol, önceki raporlara dayanır 20,25,30,34,35,36 ve bireysel bir yumurtalıktan anlamlı sayıda folikülün izolasyonu ile sonuçlanan optimizasyonlar sağlar.<s…
The authors have nothing to disclose.
Bu proje kısmen USDA Çok Devletli proje W4112 ve UC Davis Jastro Shields SM’ye verilen ödül tarafından finanse edildi.
Yazarlar, tüm deneylerde kullanılan sığır yumurtalıklarını sağladığı için Central Valley Meat, Inc.’e teşekkürlerini sunmak istiyorlar. Yazarlar ayrıca Olivia Silvera’ya yumurtalık işleme ve folikül izolasyonu ile ilgili yardımları için teşekkür eder.
5-3/4" Soda Lime Disposable Glass Pasteur Pipette | Duran Wheaton Kimble | 63A54 | Pasteur pipette that can be used to dislodge follicles from debris while searching within the petri dish |
16% Paraformaldehyde | Electron Microscopy Sciences | 15710 | Diluted to 4%; fixation of follicles for immunostaining |
20 mL Luer-lock Syringe | Fisher Scientific | Z116882-100EA | Syringe used with the 18 G needle to dislodge follicles from the 40 μm cell strainer |
#21 Sterile Scalpel Blade | Fisher Scientific | 50-365-023 | Used to cut the ovaries and remove the medula |
40 μm Cell Strainer | Fisher Scientific | 22-363-547 | Used to filter the filtrate from the 300 μm cell strainer |
104 mm Plastic Funnel | Fisher Scientific | 10-348C | Size can vary, but ensure the cheese cloth is cut appropriately and that the ovarian homogenate will not spill over |
300 μm Cell Strainer | pluriSelect | 43-50300-03 | Used to filter the filtrate from the cheese cloth |
500 mL Erlenmeyer Flask | Fisher Scientific | FB500500 | Funnel and flask used to catch filtrate from the cheese cloth |
Air-Tite Sterile Needles 18 G | Thermo Fisher Scientific | 14-817-151 | 18 G offers enough pressure to dislodge follicles from the 40 μm cell strainer |
Air-Tite Sterile Needles 27 G 13 mm | Fisher Scientific | 14-817-171 | Needles that can be used to manipulate any debris in which follicles are stuck |
BD Hoechst 33342 Solution | Fisher Scientific | BDB561908 | Fluorescent DNA stain |
Bovine Serum Albumin (BSA) | Sigma-Aldrich | A7030-100G | Component of follicle wash media |
Cheese Cloth | Electron Microscopy Sciences | 71748-00 | First filtering step of the ovarian homogenate meant to remove large tissue debris |
Classic Double Edge Safety Razor Blades | Wilkinson Sword | N/A | Razor blades that fit the best in the McIlwain Tissue Chopper and do not dull quickly |
Donkey-Anti-Rabbit Secondary Antibody, Alexa Fluor 488 | Fisher Scientific | A-21206 | Secondary antibody for immunostaining |
Eisco Latex Pipette Bulbs | Fisher Scientific | S29388 | Rubber bulb to use with Pasteur pipettes |
HEPES Buffer | Sigma-Aldrich | H3375 | Component of follicle wash media |
Homogenizer | VWR | 10032-336 | Homogenize the ovarian tissue to release follicles |
ImageJ/Fiji | NIH | v2.3.1 | Software used for analysis of fluorescence-immunolocalization |
McIlwain Tissue Chopper | Ted Pella | 10184 | Used to cut ovarian tissue small enough for homogenization |
Microscope – Stereoscope | Olympus | SZX2-ILLT | Dissection microscope used for searching and harvesting follicles from the filtrate |
Microscope – Inverted | Nikon | Diaphot 300 | Inverted microscope used for high magnification brightfield visualization of isolated follicles |
Microscope – Inverted | ECHO | Revolve R4 | Inverted microscope used for high magnification brightfield and epifluorescence visualization of isolated follicles |
Mineral Oil | Sigma-Aldrich | M8410-1L | Oil to cover the drops of follicle wash medium to prevent evaporation during searching |
Non-essential Amino Acids (NEAA) | Gibco | 11140-050 | Component of follicle wash medium |
Normal Donkey Serum | Jackson ImmunoResearch | 017-000-001 | Reagent for immunostaining blocking buffer |
Nunc 4-well Dishes for IVF | Thermo Fisher Scientific | 144444 | 4-well dishes for follicle isolation and washing |
Penicillin-Streptomycin Solution 100x | Gibco | 15-140-122 | Component of follicle wash medium |
Petri Dish 60 mm OD x 13.7 mm | Ted Pella | 10184-04 | Petri dish that fits the best in the McIlwain Tissue Chopper |
Phosphate Buffered Saline (PBS) | Fisher Scientific | BP665-1 | Washing buffer for ovaries and follicles |
Plastic Cutting Board | Fisher Scientific | 09-002-24A | Cutting board of sufficient size to safely cut ovaries |
Polyvinylpyrrolidone (PVP) | Fisher Scientific | BP431-100 | Addition of PVP (0.1% w/v) to PBS prevents follicles from sticking to the plate or each other |
ProLong Gold Antifade Mountant | Thermo Fisher Scientific | P36930 | Mounting medium for fluorescently labeled cells or tissue |
Qiagen RNeasy Micro Kit | Qiagen | 74004 | RNA column clean-up kit |
R | The R Foundation | v4.1.2 | Statistical analysis software |
Rabbit-Anti-Human Cx37/GJA4 Polyclonal Antibody | Abcam | ab181701 | Cx37 primary antibody for immunostaining |
RevertAid RT Reverse Transcription Kit | Thermo Fisher Scientific | K1691 | cDNA synthesis kit |
Rstudio | RStudio, PBC | v2021.09.2 | Statistical analysis software |
Sodium Hydroxide Solution (1N/Certified) | Fisher Scientific | SS266-1 | Used to increase media pH to 7.6-7.8 |
Sodium Pyruvate (NaPyr) | Gibco | 11360-070 | Component of follicle wash medium |
Square Petri Dish 100 mm x 15 mm | Thermo Fisher Scientific | 60872-310 | Gridded petri dishes allow for more efficient identification of follicles |
SsoAdvanced Universal SYBR Green Supermix | BioRad | 1725271 | Mastermix for PCR reaction |
Steritop Threaded Bottle Top Filter | Sigma-Aldrich | S2GPT02RE | Used to sterilize follicle wash medium |
SYBR-safe DNA gel stain | Thermo Fisher Scientific | S33102 | Staining to visual PCR products on agarose gel |
TCM199 with Hank’s Salts | Gibco | 12-350-039 | Component of follicle wash medium |
Triton X-100 | Fisher Scientific | BP151-100 | Detergent for immunostaining permeabilization buffer |
Trizol reagent | Thermo Fisher Scientific | 15596026 | RNA isolation reagent |
Trypan Blue Solution, 0.4% | Gibco | 15-250-061 | Used for testing viability of isolated follicles |
Tween 20 | Detergent for immunostaining wash buffer | ||
Warmer Plate Universal | WTA | 20931 | Warm plate to keep follicles at 38.5 °C while searching under the microscope |
Wiretrol II Calibrated Micropipets | Drummond | 50002-005 | Glass micropipettes to manipulate follicles |