943 resultados para Bovine Embryos
Resumo:
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
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This study tested the effect of Sigma antioxidant supplement®, α-tocopherol (vitamin E) and L-ascorbic acid (vitamin C) in the culture medium of bovine embryos. In experiment 1, in vitro produced bovine zygotes were cultured in Human Tubal Fluid (HTF): Eagle’s Basic Medium (BME) with: Group 1 – 50 µm vitamin C; Group 2 – 200 µm vitamin E; Group 3 – 25 µm vitamin C and 100 µm vitamin E; Group 4 – 1 µl/ml Sigma antioxidant supplement®; and the Control group – HTF:BME only. In experiment 2, embryos were cultured in high or low oxygen tension with HTF:BME + Sigma antioxidant supplement® or in HTF:BME alone (Control). The data were analyzed using ANOVA followed by Tukey’s test. The results of experiment 1 showed a negative effect (P < 0.05) of vitamin E on blastocyst production in Group 2 (19.7 ± 0.1%). This effect was reduced in Group 3 by the addition of vitamin C (26.1 ± 0.2%). The use of vitamin C alone (34.9 ± 0.3%) or the Sigma antioxidant supplement® (33.3 ± 0.7%) did not increase (P > 0.05) the number of blastocysts produced compared with the control group (30.1 ± 0.5%). During experiment 2, there was no effect (P > 0.05) from the culture medium or the O2 concentrations used, indicating that the reduction of the O2 concentration did not improve blastocyst production.
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The aim of this work was to evaluate the effect of cryopreservation protocols on subsequent development of in vitro produced bovine embryos under different culture conditions. Expanded in vitro produced blastocysts (n = 600) harvested on days 7-9 were submitted to controlled freezing [slow freezing group: 10% ethylene glycol (EG) for 10 min and 1.2 degrees C/min cryopreservation]; quick-freezing [rapid freezing group: 10% EG for 10 min, 20% EG + 20% glycerol (Gly) for 30 s]; or vitrification [vitrification group: 10% EG for 10 min, 25% EG + 25% Gly for 30 s] protocols. Control group embryos were not exposed to cryoprotectant or cryopreservation protocols and the hatching rate was evaluated on day 12 post-insemination. In order to evaluate development, frozen-thawed embryos were subjected to granulosa cell co-culture in TCM199 or SOFaa for 4 days. Data were analyzed by PROC MIXED model using SAS Systems for Windows (R). Values were significant at p < 0.05. The hatching rate of the control group was 46.09%. In embryos cultured in TCM199, slow freezing and vitrification group hatching rates were 44.65 +/- 5.94% and 9.43 +/- 6.77%, respectively. In embryos cultured in SOFaa, slow freezing and vitrification groups showed hatching rates of 11.65 +/- 3.37 and 8.67 +/- 4.47%, respectively. In contrast, the rapid freezing group embryos did not hatch, regardless of culture medium. The slow freezing group showed higher hatching rates than other cryopreservation groups. Under such conditions, controlled freezing (1.2 degrees C/min) can be an alternative to cryopreservation of in vitro produced bovine embryos.
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The embryonic developmental block occurs at the 8-cell stage in cattle and is characterized by a lengthening of the cell cycle and an increased number of embryos that stop development. The maternal-embryonic transition arises at the same stage resulting in the transcription of many genes. Gene expression studies during this stage may contribute to the understanding of the physiological mechanisms involved in the maternal-embryonic transition. Herein we identified genes differentially expressed between embryos with high or low developmental competence to reach the blastocyst stage using differential display PCR. Embryos were analysed according to developmental kinetics: fast cleavage embryos showing 8 cells at 48 h post insemination (hpi) with high potential of development (F8), and embryos with slow cleavage presenting 4 cells at 48 hpi (54) and 8 cells at 90 hpi (S8), both with reduced rates of development to blastocyst. The fluorescence DDPCR method was applied and allowed the recovery of 176 differentially expressed bands with similar proportion between high and low development potential groups (52% to F8 and 48% in S4 and S8 groups). A total of 27 isolated fragments were cloned and sequenced, confirming the expected primer sequences and allowing the identification of 27 gene transcripts. PI3KCA and ITM2B were chosen for relative quantification of mRNA using real-time PCR and showed a kinetic and a time-related pattern of expression respectively. The observed results suggest the existence of two different embryonic genome activation mechanisms: fast-developing embryos activate genes related to embryonic development, and slow-developing embryos activate genes related to cellular survival and/or death.
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The objective of this study was to examine the potential utility of a commercially available sperm separation and purification product for the in vitro production of bovine embryos. Bovine oocytes were purchased from a commercial supplier, and matured oocytes were randomly allocated to one of two treatments. Oocytes were co-incubated with frozen-thawed semen washed twice with BoviPureTM (BoviPure group) or with modified Brackett-Oliphant medium (control group). After a 6-hour insemination period, oocytes were cultured in vitro for 8 days. Cleavage rate of embryos was determined 48 hours post-insemination, and blastocyst formation rate was assessed on day 8 of culture. The experiment was replicated three times, and data were analyzed using chi-square analysis. Washing of sperm in BoviPureTM had no effect (P>.05) on either cleavage rate (77.2%) or blastocyst development (21.6%) when compared with controls (71.9% and 17.1%, respectively). These results indicate that, under conditions of our study, the washing of sperm with BoviPureTM did not significantly enhance the ability to produce bovine embryos in vitro.
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In vitro culture for bovine embryos is largely not optimal. Our study was to determine the components necessary for early embryo development. In experiment 1, IVF embryos were cultured for two days in CR1aa medium containing sodium citrate and BSA from two sources (Sigma vs. ICPbio), subsequently for additional five days with cumulus monolayer in 10% FBS CR1aa. We found that supplementation with both Sigma-BSA and sodium citrate significantly increased total blastocyst (BL) development compared with the ICPbio-BSA groups (37% vs. 19-21%), and enhanced the total number of high quality (C1 BL, IETS standard) blastocysts (26% vs. 11-17%) (P < 0.05). In experiment 2 with serum free and/or somatic free culture, we found that CR1aa culture can support a comparable embryo development with a supplement of Sigma BSA. The addition of sodium citrate did not increase blastocyst development in either the Sigma-BSA or the ICPbio-BSA groups. An inferior blastocyst development occurring in ICPbio-BSA culture (1-3%) could be rescued by culture in CRlaa supplemented with 10% FBS (29%), more importantly, by culture in CR1aa with a replacement of Sigma BSA (24%) (P <0.05). C1 blastocysts rescued by FBS and Sigma BSA in ICPbio-BSA culture possessed indistinguishable morphology to embryos developed in a Sigma-BSA, FBS and somatic co-culture system, showing similar cell number/blastocyst (129-180, P > 0.05). Our study found a beneficial effect of sodium citrate and BSA on the in vitro development of bovine IVF embryos during co-culture. We also determined that differential embryotrophic factor(s) contained in BSA and serum, probably not sodium citrate, is necessary for promoting competent morula and blastocyst development in cattle.
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Ce travail porte sur l’identification, la fonction et la régulation des molécules maternelles d’ARNm qui dirigent la compétence développementale juste après la fécondation chez les bovins. Tout d’abord, en utilisant le modèle du temps écoulé jusqu’au premier clivage zygotique et à travers l’évaluation du transcriptome des embryons à 2-cellules, il fut possible de déterminer la signature moléculaire des niveaux extrêmes de compétence au développement et sélectionner des molécules candidates pour des études postérieures. Les résultats ont montré que les embryons de capacité développementale variable diffèrent dans certaines fonctions comme la réparation de l’ADN, le traitement de l’ARN, la synthèse de protéines et l’expression génique définies par des ARNm synthétisés par l’ovocyte. Pour obtenir une confirmation fonctionnelle, une paire de transcrits maternels (l’un détecté dans notre sondage précédent et l’autre étant une molécule reliée) ont été inhibés par « knock-down » dans des ovocytes. Les effets du knock-down de ces facteurs de transcription sont apparus avant la formation des blastocystes dû à une diminution de la capacité au clivage et celle à progresser après le stage de 8-cellules. L’analyse moléculaire des embryons knock-down survivants suggère qu’un de ces facteurs de transcription est un contrôleur crucial de l’activation du génome embryonnaire, qui représente une fenêtre développementale dans l’embryogenèse précoce. Dans la dernièr étude, nous avons testé si les facteurs de transcription d’intérêt sont modulés au niveau traductionnel. Des ARNm rapporteurs couplés à la GFP (Protéine fluorescente) contenant soit la version courte ou la version longue de la séquence 3’-UTR des deux molécules furent injectées dans des zygotes pour évaluer leur dynamique traductionnelle. Les résultats ont montré que les éléments cis-régulateurs localisés dans les 3’-UTRs contrôlent leur synchronisation traductionnelle et suggèrent une association entre la compétence développementale et la capacité de synthèse de ces protéines. Ceci conduit à l’idée que ces facteurs de transcription cruciaux sont aussi contrôlés au niveau traductionnel chez les embryons précoces. Les connaissances acquises ont joué un rôle essentiel pour définir le contrôle potentiel des molécules maternelles sur les embryons au début de leur développement. Cette étude nous montre aussi une utilisation potentielle de cette information ainsi que les nouveaux défis présents dans le secteur des technologies reproductives.
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Pour ce projet, nous avons développé une plateforme pour l’analyse pangénomique de la méthylation de l’ADN chez le bovin qui est compatible avec des échantillons de petites tailles. Cet outil est utilisé pour étudier les caractéristiques génétiques et épigénétiques (méthylation de l’ADN) des gamètes soumis aux procédures de procréation médicalement assisitée et des embryons précoces. Dans un premier temps, une plateforme d’analyse de biopuces spécifiques pour l’étude de la méthylation de l’ADN chez l’espèce bovine a été développée. Cette plateforme a ensuite été optimisée pour produire des analyses pangénomiques de méthylation de l’ADN fiables et reproductibles à partir d’échantillons de très petites tailles telle que les embryons précoces (≥ 10 ng d’ADN a été utilisé, ce qui correspond à 10 blastocystes en expansion). En outre, cet outil a permis d’évaluer de façon simultanée la méthylation de l’ADN et le transcriptome dans le même échantillon, fournissant ainsi une image complète des profils génétiques et épigénétiques (méthylation de l’ADN). Comme preuve de concept, les profils comparatifs de méthylation de l’ADN spermatique et de blastocystes bovins ont été analysés au niveau de l’ensemble du génome. Dans un deuxième temps, grâce à cette plateforme, les profils globaux de méthylation de l’ADN de taureaux jumeaux monozygotes (MZ) ont été analysés. Malgré qu’ils sont génétiquement identiques, les taureaux jumeaux MZ ont des descendants avec des performances différentes. Par conséquent, l’hypothèse que le profil de méthylation de l’ADN spermatique de taureaux jumeaux MZ est différent a été émise. Dans notre étude, des différences significatives entre les jumeaux MZ au niveau des caractéristiques de la semence ainsi que de la méthylation de l’ADN ont été trouvées, chacune pouvant contribuer à l’obtention de performances divergentes incongrues des filles engendrées par ces jumeaux MZ. Dans la troisième partie de ce projet, la même plateforme a été utilisée pour découvrir les impacts d’une supplémentation à forte concentration en donneur de méthyle universel sur les embryons précoces bovins. La supplémentation avec de grandes quantités d’acide folique (AF) a été largement utilisée et recommandée chez les femmes enceintes pour sa capacité bien établie à prévenir les malformations du tube neural chez les enfants. Cependant, plus récemment, plusieurs études ont rapporté des effets indésirables de l’AF utilisé à des concentrations élevées, non seulement sur le développement de l’embryon, mais aussi chez les adultes. Au niveau cellulaire, l’AF entre dans le métabolisme monocarboné, la seule voie de production de S-adénosyl méthionine (SAM), un donneur universel de groupements méthyles pour une grande variété de biomolécules, y compris l’ADN. Par conséquent, pour résoudre cette controverse, une forte dose de SAM a été utilisée pour traiter des embryons produits in vitro chez le bovin. Ceci a non seulement permis d’influencer le phénotype des embryons précoces, mais aussi d’avoir un impact sur le transcriptome et le méthylome de l’ADN. En somme, le projet en cours a permis le développement d’une plateforme d’analyse de la méthylation de l’ADN à l’échelle du génome entier chez le bovin à coût raisonnable et facile à utiliser qui est compatible avec les embryons précoces. De plus, puisque c’est l’une des premières études de ce genre en biologie de la reproduction bovine, ce projet avait trois objectifs qui a donné plusieurs nouveaux résultats, incluant les profils comparatifs de méthylation de l’ADN au niveau : i) blastocystes versus spermatozoïdes ; ii) semence de taureaux jumeaux MZ et iii) embryons précoces traités à de fortes doses de SAM versus des embryons précoces non traités.
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2016
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
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Background: The in vitro production (IVP) of embryos by in vitro fertilization or cloning procedures has been known to cause epigenetic changes in the conceptus that in turn are associated with abnormalities in pre- and postnatal development. Handmade cloning (HMC) procedures and the culture of zona-free embryos in individual microwells provide excellent tools for studies in developmental biology, since embryo development and cell allocation patterns can be evaluated under a wide range of embryo reconstruction arrangements and in in vitro embryo culture conditions. As disturbances in embryonic cell allocation after in vitro embryo manipulations and unusual in vivo conditions during the first third of pregnancy appear to be associated with large offspring, embryo aggregation procedures may allow a compensation for epigenetic defects between aggregated embryos or even may influence more favorable cell allocation in embryonic lineages, favoring subsequent development. Thus, the aim of this study was to evaluate in vitro embryo developmental potential and the pattern of cell allocation in blastocysts developed after the aggregation of handmade cloned embryos produced using syngeneic wild type and/or transgenic somatic cells. Materials, Methods & Results: In vitro-matured bovine cumulus-oocyte complexes (COC) were manually bisected after cumulus and zona pellucida removal; then, two enucleated hemi-oocytes were paired and fused with either a wild type (WT) or a GFP-expressing (GFP) fetal skin cell at the 11th and 19th passages, respectively. Following chemical activation, reconstructed cloned embryos and zona-free parthenote embryos were in vitro-cultured in microwells, for 7 days, either individually (1 x 100%) or after the aggregation of two structures (2 x 100%) per microwell, as follows: (G1) one WT cloned embryo; (G2) two aggregated WT embryos; (G3) one GFP cloned embryo; (G4) two aggregated GFP embryos; (G5) aggregation of a WT embryo and a GFP embryo; (G6) one parthenote embryo; or (G7) two aggregated parthenote embryos. Fusion (clones), cleavage (Day 2), and blastocyst (Day 7) rates, and embryonic cell allocation were compared by the. 2 or Fisher tests. Total cell number (TCN) in blastocysts was analyzed by the Student's test (P < 0.05). Fusion and cleavage rates, and cell allocation were similar between groups. On a per WOW basis, development to the blastocyst stage was similar between groups, except for lower rates of development seen in G3. However, when based on number of embryos per group (one or two), blastocyst development was higher in G1 than all other groups, which were similar between one another. Cloned GFP embryos had lower in vitro development to the blastocyst stage than WT embryos, which had more TCN than parthenote or aggregated chimeric WT/GFP embryos. Aggregated GFP embryos had fewer cells than the other embryo groups. Discussion: The in vitro development of GFP cloned embryos was lower than WT embryos, with no effects on cell allocation in resulting blastocysts. Differences in blastocyst rate between groups were likely due to lower GFP-expressing cell viability, as GFP donor cells were at high population cell doublings when used for cloning. On a per embryo basis, embryo aggregation on Day 1 resulted in blastocyst development similar to non-aggregated embryos on Day 7, with no differences in cell proportion between groups. The use of GFP-expressing cells was proven a promising strategy for the study of cell allocation during embryo development, which may assist in the elucidation of mechanisms of abnormalities after in vitro embryo manipulations, leading to the development of improved protocols for the in vitro production (IVP) of bovine embryos.
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