《Journal of Bioscience and Bioengineering》:Evaluation of cellular characteristics and genome editing responses in chicken primordial germ cell lines
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鸡原初生殖细胞(cPGC)特性比较及基因编辑研究。评估cPGC-1、cPGC-2(雄性)和cPGC-3(雌性)的增殖率、标记基因表达及性腺定植能力,发现39℃培养最优且cPGC-2定植效率最高。通过CRISPR/Cas9和Cre-loxP实现GFP和scFv-Fc基因整合,证实基因修饰对功能的影响。研究为优化cPGC培养及转基因鸡生产提供依据。
金子勇也(Yuya Kaneko)| 川辺良典(Yoshinori Kawabe)| 西岛健一(Ken-ichi Nishijima)| 上平雅道(Masamichi Kamihira)
九州大学工学部化学工程系,日本福冈市西区本冈744,邮编819-0395
鸡原始生殖细胞(cPGCs)在鸡的基因修饰和生殖细胞研究中具有巨大潜力。在本研究中,我们评估了三种cPGC系(cPGC-1、cPGC-2和cPGC-3)的细胞特性。cPGC-1和cPGC-2来源于雄性鸡,而cPGC-3来源于雌性鸡。我们分析了这些细胞的增殖率、标记基因表达以及其在生殖腺中的定植能力。实验中设置了三种不同的细胞培养温度(37°C、39°C和41°C),结果显示所有cPGC系在39°C时的增殖率最高。此外,cPGC-1的增殖率高于cPGC-2。在生殖细胞和多能性标记基因(Cvh、Dazl、Pou5f3和Nanog)的表达方面,cPGC-1与cPGC-2之间没有显著差异。为了观察基因修饰前后细胞特性的变化,我们使用CRISPR/Cas9系统进行了绿色荧光蛋白(GFP)基因的敲入,并利用Cre-loxP系统实现了scFv-Fc基因的位点特异性整合。移植实验表明,cPGC-2/GFP在生殖腺中的定植效率高于cPGC-1/GFP。本研究揭示了不同cPGC系之间的细胞特性差异,并强调了基因修饰对cPGC功能的影响。我们的发现强调了根据cPGC的特性选择合适的细胞系并优化培养条件的重要性,以实现高效且可重复的转基因鸡的生产。这些见解将有助于家禽遗传资源的保护以及转基因鸡在研究和工业应用方面的发展。
章节摘录
细胞培养
用于实验的cPGCs由名古屋大学(Nagoya University)的Avian Bioscience Resource Center(THERS)提供,该资源来自日本文部科学省(MEXT)的国家生物资源项目。cPGCs的分离方法如先前文献(20)所述。培养条件参照Whyte等人(10)的研究,使用含有定制Avian Knockout DMEM(Invitrogen,美国加利福尼亚州卡尔斯巴德)、1× B-27补充剂(编号12587010;Thermo Fisher Scientific,美国马萨诸塞州沃尔瑟姆)以及2.0 mM其他成分的FAcs培养基进行培养。
不同cPGC系细胞特性的比较分析
为了评估不同cPGC系的细胞特性,我们比较了三种cPGC系(cPGC-1、cPGC-2和cPGC-3)的增殖率。cPGC-1和cPGC-2来源于雄性鸡,cPGC-3来源于雌性鸡。分析时,cPGC-1的传代数为50代,而cPGC-2和cPGC-3的传代数为20代。为了研究培养温度的影响,细胞系分别在不同温度(37°C、39°C和41°C)下培养。第5天的活细胞密度如下……
讨论
近年来,cPGC培养系统的进步使得细胞能够在体外长期维持。先前的研究已经阐明了鸡原始生殖细胞培养的重要特征,包括长期增殖的同时保持其生殖细胞身份和生殖腺定植能力,以及稳定克隆系的建立和无饲料培养系统的优化(9,31,32)。此外,不同cPGC系之间存在差异,这些差异可能与性别、来源和品系有关。
CRediT作者贡献声明
金子勇也(Yuya Kaneko):撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、方法设计、实验设计、数据分析。
川辺良典(Yoshinori Kawabe):方法设计、数据管理。
西岛健一(Ken-ichi Nishijima):资源获取。
上平雅道(Masamichi Kamihira):撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、结果验证、项目监督、资源管理、方法设计、资金申请、数据管理、概念构思。
致谢
我们感谢Edanz(
https://jp.edanz.com/ac)对本手稿草稿的编辑工作。本研究得到了日本学术振兴会(AMED,项目编号JP21ae0121019)和日本学术振兴会KAKENHI(项目编号JP25H00822)的支持。