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辅助生殖

多种原因可以造成大小鼠繁育出现障碍,如由于老龄化造成精子活力的降低,或由于疾病或意外造成繁育期动物生命垂危,这时可以通过维通达提供的辅助生殖技术进行动物品系的恢复。


体外输精

可以将冻精复苏后,或者新鲜精液输送到发情期大小鼠子宫的技术。操作比较简单,缺点是需要精子的量比较大。

体外受精

体外受精(In Vitro Fertilization,IVF)是指哺乳动物的精子和卵子在体外完成受精过程的技术。小鼠体外受精技术可以分为冷冻精子的体外受精和新鲜分离精子的体外受精。在小鼠体外受精技术的发展中,有3个技术优化特别重要,显著提高了小鼠体外受精的成功率。(1)添加环状糊精(MBCD)提高了精子获能的效率,超活化(鞭打运动)精子的比例增加,从而提高IVF的效率。获能后的精子才具有受精能力,研究表明牛血清蛋白(BSA)、牛精浆蛋白(BSP)、高密度脂蛋白(HDL)和MBCD等会促使精子膜上胆固醇流失,诱导精子获能。MBCD增加蛋白质酪氨酸磷酸化的能力,与胆固醇强烈结合,破坏脂筏(lipid rafts),从而实现高比例的精子获能。(2)精子和卵子IVF过程的优化,①高钙(2.04mM提高到5.09mM)、添加Reduced glutathione (GSH)和不含脂肪酸的BSA-HTF受精液;②合适的卵母细胞采集时间,包括超数排卵和体外采集卵母细胞的时间。(3)精子冻存的优化,经典的方法是1990年报道的R18S3的方法(18%的棉子糖+3%脱脂乳)。在2010年Takeo和Nakagata教授报道添加l-glutamine可以精子的冷冻复苏效率(小鼠精子冻存复苏和IVF的发展历史,见下图。摘至Cryobiology, 2018, doi: 10.1016/j.cryobiol.2018.04.008.)。


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目前小鼠体外受精技术基本是从上面三个方面进行优化,维通达公司在以上技术的基础上,优化出成功率更高,在国际上领先的IVF技术。


胞质内单精注射

当精子失去运动能力时,维通达采用单精胞质内注射进行品系的恢复。单精子卵胞浆显微注射(ICSI)是使用显微操作技术将精子注射到卵细胞胞浆内,使卵子受精,体外培养到早期胚胎,再放回母体子宫内发育着床。小鼠的单精子注射技术比较成熟,基本采用piezo辅助的技术,将部分断尾的精子头注射到MII期的卵细胞胞浆内。

尽管ICSI技术需要的精子数量少,对精子活力没有要求,但尽量还是要选择来源和保存方法明确的精子,至少确保精子DNA的完整性,这样ICSI获得的小鼠胚胎才可能发育成存活的小鼠。


卵巢移植

若雌性动物意外死亡,或者客户有按照标准程序冻存的卵巢小组织块时,维通达提供卵巢移植的方法恢复小鼠或大鼠品系。


辅助生殖技术是确保模型小鼠满足CRO、科研和生产需要的基本技术,可以解决小鼠准备和扩繁过程中遇到的各种问题。辅助生殖技术在大小鼠模型领域的应用主要包括:

快速扩繁,一代可以获得大量小鼠;

可以同一天移植大量胚胎,得到大批量同日龄小鼠;

小鼠丧失交配能力,或者不育;

雄鼠数量少,需要快速扩群;

出现微生物污染,需要净化;

冷冻精子,需要恢复成小鼠;

获得大量胚胎,用于冻存、显微注射或者其他试验研究;

受精机理的研究

另外,维通达可以协助客户进行辅助生殖技术的研发。通过模拟体内受精和发育环境,提高受精和发育的效率;在培养体系中添加蛋白质、生长因子和化学小分子,以期阐明受精和胚胎发育的机制,提供更加适合受精和发育的体外条件。这些技术可以简单的归为三类:(1)胚胎或配子移植;(2)亚细胞水平的移植,如细胞核移植;(3)多能性细胞分化或转分化,如ES或者皮肤细胞分化成胚胎,即不依赖生殖细胞直接在体外人造胚胎。在这些技术中,胚胎移植,体外受精和单精注射相对成熟,已经商业化应用。


年代

方法

简介

应用

1890~

胚胎移植(ET)

同步化代孕受体的输卵管或者子宫移植

技术成熟,商业化普及

1952~

细胞核移植(CNT)

将胚胎细胞、ES细胞或体细胞的核显微注射到去核的卵母细胞中

研发优化中,

商业化公司少

1959~

体外受精(IVF)

获能的精子与成熟的卵体外受精

技术成熟,商业化普及

1976~

单精注射(ICSI)

直接将精子或去尾的精子注射到卵母细胞中

技术成熟,难度较大,商业化推广中

1992~

重组卵巢移植(ROT)

卵巢组织移植;或者原始生殖细胞(PGCs)与胚胎期卵巢体细胞重新聚合在一起;移植到受体鼠的卵巢囊或者肾囊下,重组的卵巢中卵子形成后,可以自然交配或者ICSI获得后代小鼠

研发优化中,

商业化公司少

2009~

重组睾丸移植(RTT)

原始生殖细胞(PGCs)与胚胎期睾丸体细胞重新聚合在一起;移植到受体鼠的睾丸囊,这些重组的睾丸中精子形成后,可以自然交配或者ICSI获得后代小鼠

研发中

2018

人造胚胎

3D基质培养,获得3胚层特征的胚胎样结构,符合胚胎的特征

研发中