PROCREACIÓN DE RATONES VIABLES (MASCULINOS Y FEMENINOS) DE DOS PADRES
,
Jian Min Deng1,2*, Kei Satoh1,3*, Hao Chang1,2,4, Zhaoping Zhang1, M. David Stewart1, Hongran
Wang5, Austin J. Cooney5, and Richard R. Behringer1,2,3,4**
1Department of Genetics and 2Center for Stem Cell and Developmental Biology, The University of Texas M.D. Anderson Cancer Center, Houston, TX 77030, USA; 3Department of Biochemistry and Cell Biology, Rice University, Houston
TX 77251, USA; 4Program in Genes and Development, The University of Texas Graduate School of Biomedical Sciences at Houston, Houston, TX 77030, USA; 5Department of Molecular and Cellular Biology, Baylor College of
Medicine, Houston, TX 77030, USA
*ambos autores contribuyeron igualmente
Título corto: Generación de ratones viables de dos padres
Sentencia sumaria: células XO pluripotentes derivadas de células tronco XY , derivadas células somáticas se diferenciaron hasta oocytos funcionales en quimeras femeninas, que pueden ser fertilizadas para producir una progenie normal masculina y femenina con aleles sacados de dos padres.
Apoyo de subvención: Apoyado por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) GM81627 A.J.C. y R.R.B., y Ben F. Silla de Amor, y la Fundación Kleberg a R.R.B. Veterinario el cuidado de animal fue apoyado por la Subvención de Apoyo de Centro de Cáncer NIH CA16672.
** La correspondencia y la reimpresión solicitan: Departamento de Genética, Universidad de Texas M. D. Anderson Cancer Center, 1515 Holcombe Blvd., Houston, Texas 77030, USA. Tel: 713-834-6427; Fax: 713-834-6339; Email: rrb@mdanderson.org
Resumen
En las especies sexuadas, la fertilización de oocitos produce a individuos con alelos sacado de ambos padres. Aquí usamos células de madre pluripotentes sacadas de células somáticas para combinar los genomas haploides de dos machos para producir a hijos viables e hijas. Células de Ratón masculino (XY) fueron inducidas a células madre pluripotentes (iPS) (padre *1) que fueron usadas para aislar sub poblaciones que tenían espontáneamente perdido el cromosoma Y, para hacerse genéticamente femeninos (XO). Estos XO sacados de machos fueron usados para generar quimeras femeninas que fueron criadas con machos genéticamente distintos (padre *2),
La progenie que posee la información genética fue sacada de ambos padres.
Así, oocytos funcionales pueden ser generados de células masculinas somáticas después de un nuevo programa inversión espontánea sexual. Estas conclusiones tienen implicaciones nuevas para la reproducción en mamíferos y en las tecnologías de ayuda reproductiva.
INTRODUCCIÓN
Los acoplamientos naturales entre machos y hembras causan la fertilización de oocitos por espermatozoides y la generación de progenie que hereda aleles de ambos padres. En mamíferos, embriones experimentalmente generados con aleles sólo producidos por oogénesis o sólo por espermatogenesis, por lo general mueren durante el desarrollo debido a desequilibrios en la expresión de genes de imprinting.Así, las diferencias epigeneticas programadas durante la gametogénesis masculina y femenina son requeridas para el desarrollo normal del ratón. Interesantemente, ratones viables "bi-maternal" femeninos han sido generados por la transferencia nuclear en oocitos [4]. Esto requirió la introducción de núcleos del mutantes H19 que no hacían oocitos, en el tipo cultivos de oocitos salvajes. La frecuencia de ratones viables de estos oocitos reconstruidos con la información genética sacada de dos, es menor a 1 %.
BIBLIOGRAFIA
1. McGrath J, Solter Solter D. Completion of mouse embryogenesis requires both the maternal and
paternal genomes. Cell 1984; 37:179-183.
2. Surani MA, Barton SC, Norris ML. Development of reconstituted mouse eggs suggests
imprinting of the genome during gametogenesis. Nature 1984; 308:548-550.
3. Mann JR, Lovell-Badge RH. Inviability of parthenogenones is determined by pronuclei, not
egg cytoplasm. Nature 1984; 310:66-67.
4. Kono T, Obata Y, Wu Q, Niwa K, Ono Y, Yamamoto Y, Park ES, Seo JS, Ogawa H. Birth of
parthenogenetic mice that can develop to adulthood. Nature 2004; 428:860-864.
5. Kawahara M, Wu Q, Takahashi N, Morita S, Yamada K, Ito M, Ferguson-Smith AC, Kono T.
High-frequency generation of viable mice from engineered bi-maternal embryos. Nat Biotechnol
2007; 25:1045-1050.
6. Kawahara M, Kono T. Longevity in mice without a father. Hum Reprod 2010; 25:457-461.
7. Jäger RJ, Anvret M, Hall K, Scherer G. A human XY female with a frame shift mutation in
the candidate testis-determining gene SRY. Nature 1990; 348:452-454.
8. Lovell-Badge R, Robertson E. XY female mice resulting from a heritable mutation in the
primary testis-determining gene, Tdy. Development 1990; 109:635-646.
9. Dumic M, Lin-Su K, Leibel NI, Ciglar S, Vinci G, Lasan R, Nimkarn S, Wilson JD,
McElreavey K, New MI. Report of fertility in woman with predominantly 46,XY karyotype in
family with multiple disorders of sexual development: review of prismatic case. Mt Sinai J Med
2008; 75:168-169.
10. Eicher EM, Washburn LL, Whitney JB 3rd, Morrow KE. Mus poschiavinus Y chromosome
in the C57BL/6J murine genome causes sex reversal.
Science 1982; 217:535-537.
Deng 8
11. Nagamine CM, Taketo T, Koo GC. Studies on the genetics of tda-1 XY sex reversal in the
mouse. Differentiation 1987; 33:223-231.
12. Park EH, Taketo T. Onset and progress of meiotic prophase in the oocytes in the B6.YTIR
sex-reversed mouse ovary. Biol Reprod 2003; 69:1879-1889.
13. Otsuka S, Konno A, Hashimoto Y, Sasaki N, Endoh D, Kon Y. Oocytes in newborn MRL
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14. Bradley A, Evans M, Kaufman MH, Robertson E. Formation of germ-line chimaeras from
embryo-derived teratocarcinoma cell lines. Nature 1984; 309:255-256.
15. Buehr M, Meek S, Blair K, Yang J, Ure J, Silva J, McLay R, Hall J, Ying QL, Smith A.
Capture of authentic embryonic stem cells from rat blastocysts. Cell 2008; 135:1287-1298.
16. Li P, Tong C, Mehrian-Shai R, Jia L, Wu N, Yan Y, Maxson RE, Schulze EN, Song H,
Hsieh CL, Pera MF, Ying QL. Germline competent embryonic stem cells derived from rat
blastocysts. Cell 2008; 135:1299-1310.
17. Feng B, Ng JH, Heng JC, Ng HH. Molecules that promote or enhance reprogramming of
somatic cells to induced pluripotent stem cells. Cell Stem Cell 2009; 4:301-312.
18. Okita K, Ichisaka T, Yamanaka S. Generation of germline-competent induced pluripotent
stem cells. Nature 2007; 448:313-317.
19. Eggan K, Rode A, Jentsch I, Samuel C, Hennek T, Tintrup H, Zevnik B, Erwin J, Loring J,
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same embryonic stem cell clone by tetraploid embryo complementation. Nat Biotechnol 2002;
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21. Sybert VP, McCauley E. Turner's syndrome. N Engl J Med 2004; 351:1227-1238.
22. Russell WL, Russell LB, Gower JS. Exceptional inheritance of a sex-linked gene in the
mouse explained on the basis that the X/O sex-chromosome constitution is female. Proc Natl
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23. Cattanach BM. XO mice. Genet Res 1962; 3:487-490.
24. Szabó PE, Hübner K, Schöler H, Mann JR. Allele-specific expression of imprinted genes in
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25. Nagy A, Gertsenstein M, Vintersten K, Behringer R. Manipulating the mouse Embryo: A
Laboratory Manual, 3rd ed. Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press;
2003.
26. Takahashi K, Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and
adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 2006; 126:663-676.
27. Meissner A, Wernig M, Jaenisch R. Direct reprogramming of genetically unmodified
fibroblasts into pluripotent stem cells. Nat Biotechnol 2007; 25:1177-1181.
28. O'Gorman S, Dagenais NA, Qian M, Marchuk Y. Protamine-Cre recombinase transgenes
efficiently recombine target sequences in the male germ line of mice, but not in embryonic stem
cells. Proc Natl Acad Sci USA 1997; 94:14602-14607.
29. Bishop CE, Hatat D. Molecular cloning and sequence analysis of a mouse Y chromosome
RNA transcript expressed in the testis. Nucleic Acids Res 1987; 15:2959-2969.
30. Uchida M, Tokunaga T, Aizawa S, Niwa K, Imai H. Isolation and nature of mouse
embryonic stem cell line efficiently producing female germ-line chimeras. Anim Sci Technol
(Jpn) 1995; 66:361-367.
31. Tomizuka K, Yoshida H, Uejima H, Kugoh H, Sato K, Ohguma A, Hayasaka M, Hanaoka
Deng 9
K, Oshimura M, Ishida I. Functional expression and germline transmission of a human
chromosome fragment in chimaeric mice. Nat Genet 1997; 16:133-143.
32. Sato H, Amagai K, Shimizukawa R, Tamai Y. Stable generation of serum- and feeder-free
embryonic stem cell-derived mice with full germline-competency by using a GSK3 specific
inhibitor. Genesis 2009; 47:414-422.
33. Gubbay J, Collignon J, Koopman P, Capel B, Economou A, Münsterberg A, Vivian N,
Goodfellow P, Lovell-Badge R. A gene mapping to the sex-determining region of the mouse Y
chromosome is a member of a novel family of embryonically expressed genes. Nature 1990;
346:245-250.
34. Takahashi K, Tanabe K, Ohnuki M, Narita M, Ichisaka T, Tomoda K, Yamanaka S.
Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors. Cell 2007;
131:861-872.
35. Yu J, Vodyanik MA, Smuga-Otto K, Antosiewicz-Bourget J, Frane JL, Tian S, Nie J,
Jonsdottir GA, Ruotti V, Stewart R, Slukvin II, Thomson JA. Induced pluripotent stem cell lines
derived from human somatic cells. Science 2007; 318:1917-1920.
36. Stadtfeld M, Hochedlinger K. Induced pluripotency: history, mechanisms, and applications.
Genes Dev 2010; 24:2239-2263.
37. Urbach A, Benvenisty N. Studying early lethality of 45,XO (Turner's syndrome) embryos
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38. Zhou GB, Meng QG, Li N. In vitro derivation of germ cells from embryonic stem cells in
mammals. Mol Reprod Dev 2010; 77:586-594.
39. Lee J, Kanatsu-Shinohara M, Ogonuki N, Miki H, Inoue K, Morimoto T, Morimoto H,
Ogura A, Shinohara T. Heritable imprinting defect caused by epigenetic abnormalities in mouse
spermatogonial stem cells. Biol Reprod 2009; 80:518-527.
40. Hübner K, Fuhrmann G, Christenson LK, Kehler J, Reinbold R, De La Fuente R, Wood J,
Strauss JF 3rd, Boiani M, Schöler HR. Derivation of oocytes from mouse embryonic stem cells.
Science 2003; 300:1251-1256.
41. Nicholas CR, Haston KM, Grewall AK, Longacre TA, Reijo Pera RR. Transplantation
directs oocyte maturation from embryonic stem cells and provides a therapeutic strategy for
female infertility. Hum Mol Genet 2009; 18:4376-4389.
42. Behringer RR. Human-animal chimeras in biomedical research. Cell Stem Cell 2007; 1:259-
262.
43. Meaburn KJ, Parris CN, Bridger JM. The manipulation of chromosomes by mankind: the
uses of microcell-mediated chromosome transfer. Chromosoma 2005; 114:263-274.
44. O'Doherty A, Ruf S, Mulligan C, Hildreth V, Errington ML, Cooke S, Sesay A, Modino S,
Vanes L, Hernandez D, Linehan JM, Sharpe PT, Brandner S, Bliss TV, Henderson DJ, Nizetic
D, Tybulewicz VL, Fisher EM. An aneuploid mouse strain carrying human chromosome 21 with
Down syndrome phenotypes. Science 2005; 309:2033-2037.
Wang5, Austin J. Cooney5, and Richard R. Behringer1,2,3,4**
1Department of Genetics and 2Center for Stem Cell and Developmental Biology, The University of Texas M.D. Anderson Cancer Center, Houston, TX 77030, USA; 3Department of Biochemistry and Cell Biology, Rice University, Houston
TX 77251, USA; 4Program in Genes and Development, The University of Texas Graduate School of Biomedical Sciences at Houston, Houston, TX 77030, USA; 5Department of Molecular and Cellular Biology, Baylor College of
Medicine, Houston, TX 77030, USA
*ambos autores contribuyeron igualmente
Título corto: Generación de ratones viables de dos padres
Sentencia sumaria: células XO pluripotentes derivadas de células tronco XY , derivadas células somáticas se diferenciaron hasta oocytos funcionales en quimeras femeninas, que pueden ser fertilizadas para producir una progenie normal masculina y femenina con aleles sacados de dos padres.
Apoyo de subvención: Apoyado por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) GM81627 A.J.C. y R.R.B., y Ben F. Silla de Amor, y la Fundación Kleberg a R.R.B. Veterinario el cuidado de animal fue apoyado por la Subvención de Apoyo de Centro de Cáncer NIH CA16672.
** La correspondencia y la reimpresión solicitan: Departamento de Genética, Universidad de Texas M. D. Anderson Cancer Center, 1515 Holcombe Blvd., Houston, Texas 77030, USA. Tel: 713-834-6427; Fax: 713-834-6339; Email: rrb@mdanderson.org
Resumen
En las especies sexuadas, la fertilización de oocitos produce a individuos con alelos sacado de ambos padres. Aquí usamos células de madre pluripotentes sacadas de células somáticas para combinar los genomas haploides de dos machos para producir a hijos viables e hijas. Células de Ratón masculino (XY) fueron inducidas a células madre pluripotentes (iPS) (padre *1) que fueron usadas para aislar sub poblaciones que tenían espontáneamente perdido el cromosoma Y, para hacerse genéticamente femeninos (XO). Estos XO sacados de machos fueron usados para generar quimeras femeninas que fueron criadas con machos genéticamente distintos (padre *2),
La progenie que posee la información genética fue sacada de ambos padres.
Así, oocytos funcionales pueden ser generados de células masculinas somáticas después de un nuevo programa inversión espontánea sexual. Estas conclusiones tienen implicaciones nuevas para la reproducción en mamíferos y en las tecnologías de ayuda reproductiva.
INTRODUCCIÓN
Los acoplamientos naturales entre machos y hembras causan la fertilización de oocitos por espermatozoides y la generación de progenie que hereda aleles de ambos padres. En mamíferos, embriones experimentalmente generados con aleles sólo producidos por oogénesis o sólo por espermatogenesis, por lo general mueren durante el desarrollo debido a desequilibrios en la expresión de genes de imprinting.Así, las diferencias epigeneticas programadas durante la gametogénesis masculina y femenina son requeridas para el desarrollo normal del ratón. Interesantemente, ratones viables "bi-maternal" femeninos han sido generados por la transferencia nuclear en oocitos [4]. Esto requirió la introducción de núcleos del mutantes H19 que no hacían oocitos, en el tipo cultivos de oocitos salvajes. La frecuencia de ratones viables de estos oocitos reconstruidos con la información genética sacada de dos, es menor a 1 %.
BIBLIOGRAFIA
1. McGrath J, Solter Solter D. Completion of mouse embryogenesis requires both the maternal and
paternal genomes. Cell 1984; 37:179-183.
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6. Kawahara M, Kono T. Longevity in mice without a father. Hum Reprod 2010; 25:457-461.
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8. Lovell-Badge R, Robertson E. XY female mice resulting from a heritable mutation in the
primary testis-determining gene, Tdy. Development 1990; 109:635-646.
9. Dumic M, Lin-Su K, Leibel NI, Ciglar S, Vinci G, Lasan R, Nimkarn S, Wilson JD,
McElreavey K, New MI. Report of fertility in woman with predominantly 46,XY karyotype in
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10. Eicher EM, Washburn LL, Whitney JB 3rd, Morrow KE. Mus poschiavinus Y chromosome
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Deng 8
11. Nagamine CM, Taketo T, Koo GC. Studies on the genetics of tda-1 XY sex reversal in the
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12. Park EH, Taketo T. Onset and progress of meiotic prophase in the oocytes in the B6.YTIR
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13. Otsuka S, Konno A, Hashimoto Y, Sasaki N, Endoh D, Kon Y. Oocytes in newborn MRL
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27. Meissner A, Wernig M, Jaenisch R. Direct reprogramming of genetically unmodified
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28. O'Gorman S, Dagenais NA, Qian M, Marchuk Y. Protamine-Cre recombinase transgenes
efficiently recombine target sequences in the male germ line of mice, but not in embryonic stem
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29. Bishop CE, Hatat D. Molecular cloning and sequence analysis of a mouse Y chromosome
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chromosome fragment in chimaeric mice. Nat Genet 1997; 16:133-143.
32. Sato H, Amagai K, Shimizukawa R, Tamai Y. Stable generation of serum- and feeder-free
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Goodfellow P, Lovell-Badge R. A gene mapping to the sex-determining region of the mouse Y
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34. Takahashi K, Tanabe K, Ohnuki M, Narita M, Ichisaka T, Tomoda K, Yamanaka S.
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35. Yu J, Vodyanik MA, Smuga-Otto K, Antosiewicz-Bourget J, Frane JL, Tian S, Nie J,
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38. Zhou GB, Meng QG, Li N. In vitro derivation of germ cells from embryonic stem cells in
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39. Lee J, Kanatsu-Shinohara M, Ogonuki N, Miki H, Inoue K, Morimoto T, Morimoto H,
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40. Hübner K, Fuhrmann G, Christenson LK, Kehler J, Reinbold R, De La Fuente R, Wood J,
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41. Nicholas CR, Haston KM, Grewall AK, Longacre TA, Reijo Pera RR. Transplantation
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42. Behringer RR. Human-animal chimeras in biomedical research. Cell Stem Cell 2007; 1:259-
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43. Meaburn KJ, Parris CN, Bridger JM. The manipulation of chromosomes by mankind: the
uses of microcell-mediated chromosome transfer. Chromosoma 2005; 114:263-274.
44. O'Doherty A, Ruf S, Mulligan C, Hildreth V, Errington ML, Cooke S, Sesay A, Modino S,
Vanes L, Hernandez D, Linehan JM, Sharpe PT, Brandner S, Bliss TV, Henderson DJ, Nizetic
D, Tybulewicz VL, Fisher EM. An aneuploid mouse strain carrying human chromosome 21 with
Down syndrome phenotypes. Science 2005; 309:2033-2037.
posted by Luis Arbaiza at 7:52 AM
2 Comments:
Que lindo ratoncito , Esta de lujo.
El raton se ve muy lindo , Pero no lo tocaria.
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