Rôle de protéines épididymaires humaines et murines dans les fonctions spermatiques

L’infertilité affecte jusqu’à 15-20% des couples en âge de se reproduire. C’est pourquoi, mieux comprendre les mécanismes à la base de la fécondation est essentiel pour l’identification de nouvelles causes d’infertilité et l’optimisation des techniques de reproduction assistée. La capacitation est une étape de la maturation des spermatozoïdes qui se déroule dans le tractus génital femelle. Elle est requise pour la fécondation d’un ovocyte. Notre laboratoire a démontré que des protéines du plasma séminal bovin, appelées protéines Binder of SPerm (BSP), se lient aux phospholipides portant des groupements choline à la surface de la membrane des spermatozoïdes lors de l’éjaculation et promeuvent la capacitation. Ces protéines exprimées par les vésicules séminales sont ubiquitaires chez les mammifères et ont été étudiées chez plusieurs espèces dont l’étalon, le porc, le bouc et le bélier. Récemment, l’expression de gènes homologues aux BSP a été découverte dans les épididymes d’humains (BSPH1) et de souris (Bsph1 et Bsph2). Notre hypothèse est que les BSP chez ces deux espèces sont ajoutées aux spermatozoïdes lors de la maturation épididymaire et ont des rôles dans les fonctions spermatiques, similaires à ceux des protéines BSP bovines. Les protéines BSP humaines et murines représentent une faible fraction des protéines totales du plasma séminal. Pour cette raison, afin d’étudier leurs caractéristiques biochimiques et fonctionnelles, des protéines recombinantes ont été produites. Les protéines recombinantes ont été exprimées dans des cellules Escherichia coli origami B(DE3)pLysS en utilisant un vecteur d’expression pET32a. Suivant la lyse cellulaire, les protéines ont été dénaturées avec de l’urée et purifiées par chromatographie d’affinité sur ions métalliques immobilisés. Une fois liées à la colonne, les protéines ont été repliées à l’aide d’un gradient d’urée décroissant avant d’être éluées. Cette méthode a mené à la production de trois protéines recombinantes (rec-BSPH1 humaine, rec-BSPH1 murine et rec-BSPH2 murine) pures et fonctionnelles. Des expériences de chromatographie d’affinité et de co-sédimentation nous ont permis de démontrer que les trois protéines peuvent se lier à des ligands connus des protéines BSP comme la gélatine et l’héparine en plus de pouvoir se lier aux spermatozoïdes. Nos études ont également révélées que les deux protéines rec-BSPH1 peuvent se lier aux liposomes de phosphatidylcholine (PC) et sont capable de promouvoir la capacitation des spermatozoïdes. À l’opposé, rec-BSPH2 ne peut ni se lier aux liposomes de PC, ni stimuler la capacitation. Finalement, les protéines recombinantes n’ont aucun effet sur la réaction acrosomique ou sur la motilité des spermatozoïdes. Chez les bovins, les protéines BSP induisent la capacitation grâce des interactions avec les lipoprotéines de haute densité (HDL) et les glycosaminoglycanes. Puisque le HDL est également un joueur important de la capacitation chez la souris, le rôle de la protéine native BSPH1 murine au niveau de la capacitation induite par le HDL a été étudié. Les résultats obtenus suggèrent que, in vivo, la protéine BSPH1 de souris serait impliquée dans la capacitation via une interaction directe avec le HDL. Comme les protéines BSPH1 humaines et murines sont orthologues, ces résultats pourraient aussi s’appliquer à la fertilité humaine. Les résultats présentés dans cette thèse pourraient mener à une meilleure compréhension de la fertilité masculine et aider à améliorer les techniques de reproduction assistée. Ils pourraient également mener au développement de nouveaux tests diagnostiques ou de contraceptifs masculins.

Étude du mécanisme de protection des spermatozoïdes de mammifères par le lait

Le lait écrémé est utilisé depuis plus d’un demi-siècle comme diluant protecteur des spermatozoïdes de mammifères. Depuis quelques années, il existe une demande grandissante pour des diluants exempts de produits d’origine animale. Toutefois, le mécanisme par lequel le lait protège les spermatozoïdes n’est pas connu, ce qui rend difficile de lui trouver un substitut. Les protéines majeures du plasma séminal de taureau, les protéines « Binder of SPerm » (BSP), sont néfastes lors de la conservation de la semence. Les spermatozoïdes sont en contact avec une grande concentration de protéines BSP qui stimulent une extraction continuelle de cholestérol/phospholipides de leur membrane plasmique. Les lipoprotéines de faible densité (LDL) du jaune d’oeuf, un autre composé utilisé dans les diluants, empêcheraient les protéines BSP de se lier à la membrane des spermatozoïdes de taureaux et de stimuler un efflux des lipides membranaires, ce qui les protégerait durant la conservation. Notre hypothèse était que les protéines du lait protègent les spermatozoïdes durant la conservation en séquestrant les protéines BSP. Premièrement, nous avons démontré par filtration sur gel qu’il y a une interaction entre les protéines BSP bovines et les protéines du lait. Le lait écrémé a été fractionné en trois fractions : F1 (alpha-lactalbumine, bêta-lactoglobuline et caséine kappa), F2 (toutes les protéines du lait) et F3 (sels, sucres et petits peptides). Les protéines BSP1 et BSP5 ont une affinité plus grande pour F1 que BSP3, tandis que toutes les protéines BSP ont une affinité pour F2. Le titrage calorimétrique isotherme a permis de confirmer l’interaction entre les protéines BSP et les protéines du lait. L’association entre la protéine BSP1 bovine et les micelles de caséines est caractérisée par une constante d’affinité (Ka) de 3.5 × 10^5 M-1 et un paramètre stoichiométrique (n) de 4,5 BSP1 pour une caséine. L’association entre la protéine BSP1 bovine et l’alpha-lactalbumine (une protéine du sérum principale), est caractérisée par un Ka de 2.4 × 10^5 M-1 et une valeur “n” de 0,8. Ces résultats indiquent que le lait protège les spermatozoïdes bovins en séquestrant les protéines BSP grâce à une interaction protéine : protéine, tandis que le jaune d’oeuf les protège grâce à une interaction protéine : lipoprotéine. Deuxièmement, nous avons démontré par filtration sur gel que les protéines homologues aux BSP bovines retrouvées dans le plasma séminal de porc, d’étalon et de bélier ont une affinité avec les protéines du lait, ce qui suggère que le mécanisme de protection des spermatozoïdes par le lait pourrait être le même chez ces espèces. Troisièmement, nous avons caractérisé l’interaction entre BSP1 bovine et les LDL du jaune d’oeuf qui a un Ka de 3.4 ± 0.4 × 10^6 M-1 et une valeur de « n » de 104 BSP1 pour une particule de LDL, indiquant qu’il existe des différences entre le mécanisme de protection des spermatozoïdes par le lait et le jaune d’oeuf. Nous croyons que les résultats présentés dans cette thèse aideront à créer de nouveaux diluants ne contenant pas de produits d’origine animale afin de cryoconserver les spermatozoïdes des mammifères.

Les gènes et protéines BSP chez la souris et l’humain : clonage, caractérisation, expression sous forme recombinante et étude des fonctions biologiques

L’infertilité affecte environ 15% des couples en âge de se reproduire. Dans près de la moitié des cas, des facteurs masculins sont à la base de l’infertilité, quoique les causes exactes demeurent souvent inconnues. Les spermatozoïdes de mammifères subissent une série d’étapes de maturation avant d’acquérir la capacité de féconder un ovocyte. Les premiers changements ont lieu à l’intérieur de l’épididyme, où les spermatozoïdes gagnent la capacité de se mouvoir ainsi que de reconnaître et d’interagir avec l’ovocyte. Suite à l’éjaculation, ils doivent subir une seconde série de modifications à l’intérieur du tractus génital femelle, nommée capacitation. Nous avons préalablement démontré que chez le bovin, la famille de protéines BSP (Binder of SPerm) est essentielle à la capacitation. Des homologues des BSP ont aussi été isolés du fluide séminal de porc, de bouc, de bélier, de bison et d’étalon. Malgré la détection d’antigènes apparentés aux BSP dans le fluide séminal de souris et d’humain, les homologues des BSP n’ont jamais été caractérisés chez ces espèces. Nous avons émis l’hypothèse que des homologues des BSP seraient exprimés chez la souris et l’humain et joueraient un rôle dans la maturation des spermatozoïdes. Nous avons démontré que des séquences homologues aux BSP sont présentes dans les génomes murin et humain. Le génome murin contient trois séquences; Bsph1, Bsph2a et Bsph2b, tandis qu’une seule séquence (BSPH1) a été identifée chez l’humain. Les séquences d’ADNc de Bsph1, Bsph2a et BSPH1 ont été clonées, tandis que Bsph2b serait probablement un pseudogène. Les trois gènes sont exprimés uniquement dans l’épididyme et font partie d’une sous-famille distincte à l’intérieur de la famille des BSP. Chez les ongulés, les BSP sont exprimées par les vésicules séminales, sont ajoutées aux spermatozoïdes lors de l’éjaculation et représentent une proportion significative des protéines du plasma séminal. Au contraire, les BSP épididymaires ne sont retrouvées qu’en faibles quantités dans le fluide séminal. L’étude de leur rôle dans les fonctions spermatiques était donc plus difficile que chez les ongulés, où l’isolement des protéines natives du plasma séminal à l’aide de techniques de chromatographie était possible. Afin d’étudier sa fonction, nous avons exprimé BSPH1 recombinante dans E. coli. Les ponts disulfure des domaines de type-II caractéristiques de ces protéines ont fait en sorte que l’expression de BSPH1 fusionnée à une étiquette hexahistidine ou glutathion-S-transférase a donné lieu à des protéines insolubles dans les corps d’inclusion. La production de BSPH1 soluble a été possible grâce à l’ajout d’une étiquette thiorédoxine et l’expression dans une souche au cytoplasme oxidatif. BSPH1 a été purifiée par affinité et sa liaison aux partenaires connus des BSP, la phosphatidylcholine, les lipoprotéines de faible densité et la membrane des spermatozoïdes, suggérait que la protéine recombinante possédait sa conformation native et pouvait être utilisée pour des essais fonctionnels. La forme native de BSPH1 a été détectée dans le plasma séminal humain suite au fractionnement par gel filtration. La liaison de BSPH1 native à une colonne d’affinité à l’héparine a indiqué qu’elle partage aussi cette propriété de liaison avec la famille des BSP, et pourrait lier les GAGs semblables à l’héparine du tractus génital féminin. Une colonne d’immunoaffinité anti-BSPH1 a été préparée à l’aide d’anticorps générés contre des protéines recombinantes, et a permis d’isoler BSPH1 native à partir d’extraits de spermatozoïdes humains. Nos résultats montrent que BSPH1 native serait localisée dans les microdomaines « rafts » de la membrane. Sa masse moléculaire apparente était de 32 kDa, ce qui est supérieur à la masse prédite selon sa séquence en acides aminés, indiquant la présence probable de modifications post-traductionnelles, ou d’une migration anormale. L’effet de BSPH1 recombinante et des anticorps anti-BSPH1 sur la motilité, la viabilité et la capacitation a aussi été étudié. Les deux dernières variables ont été mesurées par un essai de cytométrie en flux, optimisé dans cette étude. Aucun effet des protéines recombinantes ou des anticorps sur la motilité et la viabilité des spermatozoïdes n’a été noté. Quoiqu’une stimulation modeste, quoique significative, de la capacitation ait été observée à la plus faible concentration de BSPH1, les concentrations plus élevées n’ont pas montré d’effet. De la même manière, les anticorps anti-BSPH1 n’ont pas eu d’effet significatif sur la capacitation. Ces résultats suggèrent que BSPH1 produite dans E. coli n’affecte pas la capacitation de façon marquée. Cependant, puisque BSPH1 native possède probablement des modifications post-traductionnelles, une protéine recombinante produite dans des cellules de mammifères pourrait affecter les fonctions spermatiques. De manière alternative, les BSP épididymaires remplissent peut-être un rôle différent dans les fonctions spermatiques que celles sécrétées par les vésicules séminales des ongulés. Les résultats décrits dans cette thèse pourraient contribuer à améliorer le diagnostic de l’infertilité masculine, ainsi que les techniques de reproduction assistée et éventuellement, pourraient mener au développement de contraceptifs masculins.

A critical analysis of sperm donation practices : the personal and social effects of disrupting the unity of biological and social relatedness for the offspring

This thesis critically analyses sperm donation practices from a child-centred perspective. It examines the effects, both personal and social, of disrupting the unity of biological and social relatedness in families affected by donor conception. It examines how disruption is facilitated by a process of mediation which is detailed using a model provided by Sunderland (2002). This model identifies mediating movements - alienation, translation, re-contextualisation and absorption - which help to explain the powerful and dominating material, and social and political processes which occur in biotechnology, or in reproductive technology in this case. The understanding of such movements and mediation of meanings is inspired by the complementary work of Silverstone (1999) and Sunderland. This model allows for a more critical appreciation of the movement of meaning from previously inalienable aspects of life to alienable products through biotechnology (Sunderland, 2002). Once this mediation in donor conception is subjected to critical examination here, it is then approached from different angles of investigation. The thesis posits that two conflicting notions of the self are being applied to fertility-frustrated adults and the offspring of reproductive interventions. Adults using reproductive interventions receive support to maximise their genetic continuity, but in so doing they create and dismiss the corresponding genetic discontinuity produced for the offspring. The offspring’s kinship and identity are then framed through an experimental postmodernist notion, presenting them as social rather than innate constructs. The adults using the reproductive intervention, on the other hand, have their identity and kinship continuity framed and supported as normative, innate, and based on genetic connection. This use of shifting frameworks is presented as unjust and harmful, creating double standards and a corrosion of kinship values, connection and intelligibility between generations; indeed, it is put forward as adult-centric. The analysis of other forms of human kinship dislocation provided by this thesis explores an under-utilised resource which is used to counter the commonly held opinion that any disruption of social and genetic relatedness for donor offspring is insignificant. The experiences of adoption and the stolen generations are used to inform understanding of the personal and social effects of such kinship disruption and potential reunion for donor offspring. These examples, along with laws governing international human rights, further strengthen the appeal here for normative principles and protections based on collective knowledge and standards to be applied to children of reproductive technology. The thesis presents the argument that the framing and regulation of reproductive technology is excessively influenced by industry providers and users. The interests of these parties collide with and corrode any accurate assessments and protections afforded to the children of reproductive technology. The thesis seeks to counter such encroachments and concludes by presenting these protections, frameworks, and human experiences as resources which can help to address the problems created for the offspring of such reproductive interventions, thereby illustrating why these reproductive interventions should be discontinued.

Property rights in and entitlement to possession of sperm following death

In May 2011, the Supreme Court of New South Wales in Jocelyn Edwards; re the estate of the late Mark Edwards [2011] NSWSC 478 granted an application by a wife, in her capacity as administrator of her late husband's estate, to possession of sperm extracted from the body of her late husband.

The integrity of sperm chromatin in young tropical composite bulls

Sperm chromatin fragmentation is associated with subfertility, but its relationship with age progression in young bulls is poorly understood. The objective was to assess sperm chromatin fragmentation during the early post-pubertal development of 20 tropical composite bulls, using a sperm chromatin structure assay (SCSA) and sperm-bos-halomax (SBH). Bulls were subjected to bull breeding soundness evaluation (BBSE) at mean ages of 13, 18, and 24 mo. Traits measured included liveweight (WT), body condition score (BCS) and scrotal circumference (SC). Semen samples were collected by electroejaculation and assessed for mass activity (MA), motility (Mot), concentration (conc), sperm morphology and chromatin fragmentation. Concentration (r = 0.34, P = 0.0076), Mot (r = 0.36, P = 0.0041) and percentage of morphologic normal sperm (percent normal sperm (PNS); r = 0.31, P = 0.0132) were positively correlated with age. The percentage of sperm with proximal droplets (PD) was negatively correlated with age (r = -0.28, P = 0.0348), whereas neither SCSA nor SBH results were significantly correlated with age. The percentage of sperm with chromatin fragmentation using SCSA was correlated with PNS (r = -0.53, P < 0.0001), the percentage of sperm with head abnormalities (r = 0.68, P < 0.0001) and the percentage of intact sperm (Int) with SBH (r = -0.26, P = 0.0456). In summary, for assessment of sperm chromatin fragmentation, samples could be equally collected at 13, 18 or 24 mo of age, as results did not vary with age. (c) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

Seminal plasma proteome of eletroejaculated Bos indicus bulls

The present study describes the seminal plasma proteome of Bos indicus bulls. Fifty-six, 24-month old Australian Brahman sires were evaluated and subjected to electroejaculation. Seminal plasma proteins were separated by 2-D SDS-PAGE and identified by mass spectrometry. The percentage of progressively motile and morphologically normal sperm of the bulls were 70.4±2.3 and 64±3.2%, respectively. A total of 108 spots were identified in the 2-D maps, corresponding to 46 proteins. Binder of sperm proteins accounted for 55.8% of all spots detected in the maps and spermadhesins comprised the second most abundant constituents. Other proteins of the Bos indicus seminal plasma include clusterin, albumin, transferrin, metalloproteinase inhibitor 2, osteopontin, epididymal secretory protein E1, apolipoprotein A-1, heat shock 70kDa protein, glutathione peroxidase 3, cathelicidins, alpha-enolase, tripeptidyl-peptidase 1, zinc-alpha-2-glycoprotein, plasma serine protease inhibitor, beta 2-microglobulin, proteasome subunit beta type-4, actin, cathepsins, nucleobinding-1, protein S100-A9, hemoglobin subunit alpha, cadherin-1, angiogenin-1, fibrinogen alpha and beta chain, ephirin-A1, protein DJ-1, serpin A3-7, alpha-2-macroglobulin, annexin A1, complement factor B, polymeric immunoglobulin receptor, seminal ribonuclease, ribonuclease-4, prostaglandin-H2 D-isomarase, platelet-activating factor acetylhydrolase, and phosphoglycerate kinase In conclusion, this work uniquely portrays the Bos indicus seminal fluid proteome, based on samples from a large set of animals representing the Brahman cattle of the tropical Northern Australia. Based on putative biochemical attributes, seminal proteins act during sperm maturation, protection, capacitation and fertilization.

Inhibition of Tyrosine Phosphorylation of Sperm Flagellar Proteins, Outer Dense Fiber Protein-2 and Tektin-2, Is Associated With Impaired Motility During Capacitation of Hamster Spermatozoa

In mammals, acquisition of fertilization competence of spermatozoa is dependent on the phenomenon of sperm capacitation. One of the critical molecular events of sperm capacitation is protein tyrosine phosphorylation. In a previous study, we demonstrated that a specific epidermal growth factor receptor (EGFR)-tyrosine kinase inhibitor, tyrphostin-A47, inhibited hamster sperm capacitation, accompanied by a reduced sperm protein tyrosine phosphorylation. Interestingly, a high percentage of tyrphostin-A47-treated spermatozoa exhibited circular motility, which was associated with a distinct hypo-tyrosine phosphorylation of flagellar proteins, predominantly of Mr 45,000-60,000. In this study, we provide evidence on the localization of capacitation-associated tyrosine-phosphorylated proteins to the nonmembranous, structural components of the sperm flagellum. Consistent with this, we show their ultrastructural localization in the outer dense fiber, axoneme, and fibrous sheath of spermatozoa. Among hypo-tyrosine phosphorylated major proteins of tyrphostin-A47-treated spermatozoa, we identified the 45 kDa protein as outer dense fiber protein-2 and the 51 kDa protein as tektin-2, components of the sperm outer dense fiber and axoneme, respectively. This study shows functional association of hypo-tyrosine-phosphorylation status of outer dense fiber protein-2 and tektin-2 with impaired flagellar bending of spermatozoa, following inhibition of EGFR-tyrosine kinase, thereby showing the critical importance of flagellar protein tyrosine phosphorylation during capacitation and hyperactivation of hamster spermatozoa.

Susceptibility of sperm chromatin to acid denaturation in situ: A study in endogenous FSH-deprived adult male bonnet monkeys (Macaca radiata)

Acid denaturation of calf thymus DNA in vitro followed by acridine orange (AO) binding induced a 112% increase in the emission of red, a 58% decrease in green, and a consequential decrease in the ratio of green:red fluorescences from 1.7 to 0.9. This metachromatic property of AO on binding to DNA following acid denaturation was utilized to study the susceptibility of normal and ovine follicle-stimulating hormone (oFSH) actively immunized bonnet monkey spermatozoa voided throughout the year. For analyses, the scattergram generated by the emission of red and green fluorescences by 10,000 AO-bound sperm from each semen sample was divided into 4 quadrant zones representing percentage cells fluorescing high green-low red (Q1), high green-high red (Q2), low green-low red (Q3) and low green-high red. (Q4). Normal monkey sperm obtained during the months of July-December exhibited 76, 13, and 11% cells in Q2, Q3, and Q4 quadrants, respectively. However, during January-June, when the females of the species are markedly subfertile, noncycling, and amenorrhoeic, the spermatozoa ejaculated by the male monkeys exhibited 38, 39, and 23% sperm in Q2, Q3, and Q4, respectively, the differences being highly significant (p < .01-.001). FSH deprivation induced significant shifts in fluorescence emissions, from respective controls, with 39, 33, and 28% cells in Q2, Q3, and Q4, respectively, during July-December, and 15, 48, and 37% sperm in Q2, Q3, and Q4 quadrants, respectively, during January-June. It is postulated that the altered kinetics of germ cell transformations and the deficient spermiogenesis observed earlier following FSH deprivation in these monkeys may have induced the enhanced susceptibility to acid denaturation in sperm.

Cephalopods from the stomachs of sperm whales taken off California

Cephalopod remains (beaks, bodies, and parts of bodies) were collected from the stomachs of 157 sperm whales (Physeter macrocephalus) taken off central California (lat. 37°-39°N). At least 24 species representing 14 families were identified. Frequencies of occurrence of the six most numerous taxa were Moroteuthis robusta 72.0%, Gonatopsis borealis 66.2%, Histioteuthis dofleini 36.9%, Galiteuthis spp. (including G. phyllura and G. pacifica) 36.3%, Octopoteuthis deletron 35.0%, and Vampyroteuthis infernalis 27.4%. One find of two Mesonychoteuthis hamiltoni beaks strongly suggests transequatorial migration by one large male sperm whale. (PDF file contains 18 pages.)

Cryopreservation of sperm of common carp, Cyprinus carpio and silver barb, Barbonymus gonionotus for genetically improved seed production

Experiments were conducted to develop and standardize the protocols for cryopreservation of sperm of common carp, Cyprinus carpio and also for using the cryopreserved sperm for fertilization of eggs. Nine extender solutions as Alsever's solution, kurokura-1, kurokura-2, urea egg-yolk, egg-yolk citrate, 0.6% glucose, 0.9% NaCl, Ma and Mb, and five cryoprotectants namely ethanol, methanol, dimethylsulfoxide (DMSO), dimethylamine (DMA) and glycerol were tested. The cryoprotectants were mixed at 10% concentration of the extenders (v/v) to make the cryodiluents. Milt and cryodiluents were mixed at a ratio of 1:9 for Alsever's solution, kurokura-1, kurokura-2, 0.6% glucose and 0.9% NaCl, 1:4 for urea egg-yolk, egg-yolk citrate, Ma and Mb. Among the cryodiluents Alsever's solution mixed with either ethanol or methanol was found to be suitable and it produced more than 90% and 80% spermatozoan motility at equilibrium and post-thaw periods, respectively. Kurokura-1 and kurokura-2 when mixed with the same cryoprotectants showed good spermatozoan motility at equilibrium period (80-90%) but the motility was reduced (30-55%) at post-thaw state. Other extenders did not produce acceptable sperm-motility and in some cases the frozen milt became clotted. Different dilution ratios (1:1, 1:2, 1:4, 1:5, 1:7, 1:9, 1:12, 1:15, 1:20) were formulated for obtaining a suitable milt dilution, the dilution ratio of 1: 9 (milt : cryodiluent) demonstrated the highest post-thaw spermatozoan motility (80%) in Alserver's solution. The optimum concentration of cryoprotectants in the cryodiluents was determined, 10% concentration level was found to be effective to produce the highest number of spermatozoan motility in comparison to the other concentrations (5%, 15%, 20% 30%). Sperm preserved with the cryodiluent Alsever's solution along with either methanol or ethanol was found to be effective to fertilize eggs and produce hatchlings. The hatching rates ranged between 1.48% and 14.76%, compare to control. The fish produced through use of cryopreserved sperm and normal sperm were found to grow well and no significant (P<0.05) growth difference was observed between them. In case of silver barb, Barbonymus gonionotus, sperm tested against six extenders such as egg-yolk citrate, urea-egg-yolk, kurokura-1, kurokura-2, 0.9% NaCl and modified fish ringer (MFR) solution. Cryoprotectants used were the same as those of C. carpio. Milt was diluted with the cryodiluent at a ratio of 1:4 for egg-yolk citrate and urea-egg-yolk, 1:5 for kurokura-1 and 1:9 for 0.9% NaCl, MFR and kurokura-2. The cryoprotectant concentration was maintained at 10% of the extender (v/v) in all the cases. Among the extenders, egg-yolk citrate and urea-egg-yolk mixed with 10% DMSO, methanol and ethanol produced 50% post-thaw spermatozoan motility, whereas DMA and glycerol provided only 10% motility. Trials on milt dilution ratio and cryoprotectant concentration are being conducted. Fertilization trials are also underway.

Establishment of a normal medakafish spermatogonial cell line capable of sperm production in vitro

Spermatogonia are the male germ stem cells that continuously produce sperm for the next generation. Spermatogenesis is a complicated process that proceeds through mitotic phase of stem cell renewal and differentiation, meiotic phase, and postmeiotic phase of spermiogenesis. Full recapitulation of spermatogenesis in vitro has been impossible, as generation of normal spermatogonial stem cell lines without immortalization and production of motile sperm from these cells after long-term culture have not been achieved. Here we report the derivation of a normal spermatogonial cell line from a mature medakafish testis without immortalization. After 140 passages during 2 years of culture, this cell line retains stable but growth factor-dependent proliferation, a diploid karyotype, and the phenotype and gene expression pattern of spermatogonial stem cells. Furthermore, we show that this cell line can undergo meiosis and spermiogenesis to generate motile sperm. Therefore, the ability of continuous proliferation and sperm production in culture is an intrinsic property of medaka spermatogonial stem cells, and immortalization apparently is not necessary to derive male germ cell cultures. Our findings and cell line will offer a unique opportunity to study and recapitulate spermatogenesis in vitro and to develop approaches for germ-line transmission.

STUDY ON THE MODE OF PRIMARY CONTROL IN THE EGG OF GYNOGENETIC CRUCIAN CARP FOR INHIBITING THE DEVELOPMENT OF 2 TYPES OF SPERM NUCLEI

By comparing the different developmental characteristics of two types of sperm nuclei which were from gynogenetic fish (crucian carp) and amphimictic fishes (red carp, red goldfish and sex-reversal red carp) respectively in the eggs of gynogenetic crucian carp, it was preliminarily revealed that there existed selective inhibiting actions of the primary control in the eggs of crucian carp for inhibiting the development of the two types of sperm nuclei. To homologous sperms, the primary control showed weak effect, thus leading to the decondensation of homologous sperm nuclei at different degrees in the eggs of crucian carp. But to heterologous sperms, the primary control showed strong effects, resulting in the total inhibition of the development of heterologous sperm nuclei. Moreover, our experimental results also showed that the different developmental behavior of the two types of sperm nuclei might have a great relationship to the changes of the sex ratio in the population of gynogenetic crucian carp. The infiltration of "the genetic materials in sperm nuclei" into the female nucleus at random might play an important role in male emergence in the naturally gynogenetic population of crucian carp.