Name: isolation and characterization of mouse antral oocytes based on nucleolar chromatin organization
Uploaded: 2016-01-07T12:00:01.000+00:00
Duration: 7 min 16 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Isolation and Characterization of Mouse Antral Oocytes Based on Nucleolar Chromatin Organization at JoVE.com

M.M. and C.A.R. acknowledge the financial support of the Ministero della Salute, Ricerca Finalizzata/giovani ricercatori anno 2009 of the Fondazione IRCCS Ospedale San Matteo, Pavia (I). M.M and C.A.R. wish to thank Marianna Longo for helping with the images preparation.

פרוטוקול זה נערך בהתאם לעקרונות המנחים של אירופה (האיחוד האירופי 63/2010) ו- (26/2014) חוקי הגנה האיטלקים בעלי חיים המשמשים למחקר מדעי. המתת חסד נקע בצוואר הרחם משמשת לבידוד השחלות וזה מתבצע על ידי מומחה ומיומן אנשים רשומים בפרוטוקול שאושר על כיסוי מחקר זה. 1. בעלי חיים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשמור על מבוגרים 3 לנקבות עכברים 6 שבועות בן בחדר עם טמפרטורה מבוקרת ולחות (עם שלבים של 12L: 12D וכרצונך הפד). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הזרק עכברי intraperitoneally עם 2.5 IU של גונדוטרופין סרום סוסה בהריון (PMSG) כדי להמריץ את צמיחת זקיקים על ידי המחקה את ההשפעה של הורמון מגרה זקיק (FSH). לבודד את השחלות ל48hrs אוסף ביציות Antral מאוחר יותר. להרדים את נקבת העכבר הזריק בעבר עם PMSG, על פי ההנחיות מוסדיות שלך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להסיר במהירות את השחלות מחלל הגוף ולהכניס אותם לתוך המשך צלחת פטריaining בינוני M2 לבידוד ביציות שלאחר מכן (ראה סעיף 3). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עושה חתך בעור המכסה את דופן הבטן ואחריו חתך בהצפק באמצעות מספריים לנתיחה סטרילית. פתח את החתך על מנת לחשוף את הבטן, להזיז את האומץ בצד אחד באמצעות פינצטה סטרילי ולמקם את צינורות הרחם, ויוצר צורת V-החל משלפוחית ​​השתן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים לב לשחלות ממוקמות מתחת לכליות. החזק כל צינור עם פינצטה סטרילי ולעשות חתך קטן בחלק התחתון של השחלות לשחרר אותם. העבר את שני השחלות בתחתית צלחת פטרי המכילה בינוני מראש equilibrated. </li></ol></li></ol> 2. הורמון הכנה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לדלל PMSG (זמין בריכוזים שונים המניה) עם תמיסת מלח איזוטוני סטרילי כדי לקבל ריכוז עבודה של 2.5 הורמון IU ל0.1 מ&quot;ל למתאימה עוצמת זריקה. הערה: פתרונות הורמון חייבים להיות aliquoted ב 0.5 מיליליטר צינורות ומאוחסנים ב -20 ° C עד ליום שימוש. אין להשאיר aliquots המדולל יותר משלושה חודשים ב -20 ° C. ברגע שהפשיר, אם זריקות סידוריים מבוצעות, לאחסן aliquots של פתרונות הורמון ב+4 מעלות צלזיוס ולהשתמש בם בתוך 4 ימים. </li></ol> בידוד 3. Antral ביציות לבידוד ביציות תקין: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאזן M2 בינוני 13 (M2) בשעת 5% CO 2 ו- C ° 37 במשך שעה לפחות 1 לפני שתתחיל בהליך בידוד ביציות. הכן שתי צלחות פטרי (35 מ&quot;מ x 10 מ&quot;מ), אחד עם 1 מיליליטר של M2 לניקוב השחלה והשני עם טיפות קטנות (20 μl) של M2 מכוסה בשמן מינרלים (~ 1.5 מיליליטר) להעברת ביציות לאחר בידוד מ השחלה (ראה 3.4-3.6). לשמור על שני צלחות פטרי בחממה ב 5% CO 2 ו -37 מעלות צלזיוס עד מוכן לשימוש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בסטראו בנהלי בידוד ביציות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן טפטפות זכוכית פה דקה כדי לאסוף את הביציות בסרטטפטפות פסטר זכוכית הינג המשיכה אופקית (מחזיקה את הקצוות של פיפטה בשתי הידיים), על אש אנכית המגיעה מהמבער בונזן (איור 1). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהכוס מתחילה להפשיר, לקחת את pipet מתוך הלהבה ולבצע תנועה מושכת מהירה כדי להשיג את פיפטה הרצויה. בתוקף לחתוך את הזכוכית העודפת קרובה לנקודה של פיפטה עם ציפורניים כדי להתאים את האורך והקוטר של הנימים הפנימיות הצרה. ודא שיש לו את הנימים דקות בקוטר פנימי של ~ 100 מיקרומטר, מעט גדול יותר מהקוטר של הביצית (~ 80 מיקרומטר). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפה פיפטה, חבר קצה אחד של צינור aspirator לפיפטה משכה באמצעות קצה מתאים ולמקם את הקצה השני בפה, המאבטח אותו עם השיניים. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאסוף את השחלות באמצעות פינצטה סטרילית ולהפקיד אותם בתחתית צלחת פטרי תרבית תאים (35 מ&quot;מ x 10 מ&quot;מ). לכסות אותם עם 1 מיליליטר של M2 equilibrated בעבר על 37 מעלות צלזיוסו 5% CO 2 (איור 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעדינות לנקב את זקיקי Antral של השחלות עם מחט מזרק אינסולין סטרילי לשחרר ביציות Antral בM2 (איור 3). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעדינות את הפה pipet הביציות באמצעות פיפטה פסטר צרה כדי להסיר תאי זקיק וכל פסולת אחרת אפשרית רקמה (איור 4 א) ולאחר מכן ליישב אותם בתחתית הטיפות קטנות (20 μl) של M2 מכוסים בשמן מינרלים מתאים לתרבות עובר (בעבר הכין; איור 4). הערה: חשוב להסיר את כל תאי קומולוס המצורפים למעטפת השקופה של הביציות על ידי pipetting הרציף באמצעות מספר ושונה טיפות של M2. לבצע שלב זה מהר ככל האפשר, כדי למנוע שינויים ב- pH של המדיום. </li></ol> 4. Antral ביציות צביעה עם Hoechst33342 הערה: ביציות Antral ניתן להבחין בSN (גרעין מוקף), NSN (לא מוקף גרעין) אובכל צורת ביניים אחרת, המבוסס על ארגון הכרומטין לאחר צביעה עם ריכוז supravital של Hoechst33342 (או כל סמנים אחרים ספציפיים לבסיסים AT) 14. למעשה, ביציות SN להראות טבעת Hoechst חיובית סביב הגרעין תוך NSN לא, ומכאן שמה. עבור מכתים ביציות תקין: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את הביציות באמצעות פיפטה פה לטיפין של Hoechst33342 (20 μl) בדילול מלא בM2 בריכוז supravital של 50 ng / μl עבור 10 דקות בחושך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הדגירה עם Hoechst33342, להעביר את כל ביצית אחת עם טפטפת פה בחלק התחתון של טיפות קטנות (5 μl) של M2 מכוסים בשמן מינרלים, למיון המבוסס על ארגון הכרומטין (SN או NSN). השתמש בכל מיקרוסקופ פלואורסצנטי מצויד במסנן Hoechst33342 (אורך גל פליטה 486 ננומטר) כדי להמחיש את תצורת הכרומטין של הביציות. הערה: בהתאם לסוג של מיקרוסקופ פלואורסצנטי משמש, אנילא יכול להיות הכרחי כדי להשתמש בצלחת פטרי זכוכית תחתונה לרכישת תמונה. מיקרוסקופיה confocal אולימפוס Fluoview Fv10i כשהוא מצויד בבעל דגימה במשך 35 צלחת מ&quot;מ דורשת תחתונה מנות רק זכוכית לרכישת תמונה, עם עובי סטנדרטי 0.17 מ&quot;מ וטווח 0.13-0.21 מ&quot;מ מקובל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Excite הביציות לא יותר מ 5-10 שניות, סביר להניח מספיק זמן כדי להמחיש את הנוכחות או היעדר טבעת סביב הגרעין (איור 5). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר המיון, התרבות SN Antral וביציות NSN בM2 ב 5% CO 2 ו -37 מעלות צלזיוס כדי לגרום להבשלה חוץ גופייה או לשמור אותם במאגרים מתאימים לניתוחים מולקולריים או סלולריים. </li></ol>

<ol>
	<li>Parfenov, V., Potchukalina, G., Dudina, L., Kostyuchek, D., Gruzova, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+antral+follicles:+oocyte+nucleus+and+the+karyosphere+formation+(electron+microscopic+and+autoradiographic+data).">Human antral follicles: oocyte nucleus and the karyosphere formation (electron microscopic and autoradiographic data).</a> Gamete Res. 22 (2), 219-231 (1989).</li><li>Anderiesz, C., Ferraretti, A. P., Magli, C., Fiorentino, A., Fortini, D., Gianaroli, L., Jones, G. M., Trounson, A. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+recombinant+human+gonadotropins+on+human,+bovine+and+murine+oocyte+meiosis,+fertilization+and+embryonic+development+in+vitro.">Effect of recombinant human gonadotropins on human, bovine and murine oocyte meiosis, fertilization and embryonic development in vitro.</a> Human Reprod. 15 (5), 1140-1148 (2000).</li><li>Mattson, B. A., Albertini, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oogenesis:+Chromatin+and+microtubule+dynamics+during+meiotic+prophase.">Oogenesis: Chromatin and microtubule dynamics during meiotic prophase.</a> Mol. Reprod. Dev. 25 (4), 374-383 (1990).</li><li>Debey, P., Szollosi, M. S., Szollosi, D., Vautier, D., Girousse, A., Besomber, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Competent+mouse+oocytes+isolated+from+antral+follicles+exhibit+different+chromatin+organization+and+follow+different+maturation+dynamics.">Competent mouse oocytes isolated from antral follicles exhibit different chromatin organization and follow different maturation dynamics.</a> Mol. Reprod. Dev. 36 (1), 59-74 (1993).</li><li>Zuccotti, M., Piccinelli, A., Giorgi Rossi, P., Garagna, S., Redi, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chromatin+organisation+during+mouse+oocyte+growth.">Chromatin organisation during mouse oocyte growth.</a> Mol. Reprod. Dev. 41 (1-2), 479-485 (1995).</li><li>Wu, Y. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selection+of+oocytes+for+in+vitro+maturation+by+brilliant+cresyl+blue+staining:+a+study+using+the+mouse+model.">Selection of oocytes for in vitro maturation by brilliant cresyl blue staining: a study using the mouse model.</a> Cell Res. 17, 722-731 (2007).</li><li>Opiela, Y., K&#261;tska-Ksi&#261;&#380;kiewicz, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+utility+of+Brilliant+Cresyl+Blue+(BCB)+staining+of+mammalian+oocytes+used+for+in+vitro+embryo+production+(IVP).">The utility of Brilliant Cresyl Blue (BCB) staining of mammalian oocytes used for in vitro embryo production (IVP).</a> Reproductive Biol. 13, 177-183 (2013).</li><li>Labrecque, R., Sirard, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+study+of+mammalian+oocyte+competence+by+transcriptome+analysis:+progress+and+challenges.">The study of mammalian oocyte competence by transcriptome analysis: progress and challenges.</a> Mol. Human Reprod. 20 (2), 103-116 (2014).</li><li>Monti, M., Zanoni, M., Calligaro, A., Ko, M. S., Mauri, P. L., Redi, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developmental+arrest+and+mouse+antral+Not-Surrouded+Nucleolus+oocyte.">Developmental arrest and mouse antral Not-Surrouded Nucleolus oocyte.</a> Biol. Reprod. 88 (1), 1-7 (2013).</li><li>Yurttas, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+for+PADI6+and+the+cytoplasmic+lattices+in+ribosomal+storage+in+oocytes+and+translational+control+in+the+early+mouse+embryo.">Role for PADI6 and the cytoplasmic lattices in ribosomal storage in oocytes and translational control in the early mouse embryo.</a> Development. 135 (15), 2627-2636 (2008).</li><li>Li, L., Baibakov, B., Dean, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+subcortical+maternal+complex+essential+for+preimplantation+mouse+embryogenesis.">A subcortical maternal complex essential for preimplantation mouse embryogenesis.</a> Dev. Cell. 15 (3), 416-425 (2008).</li><li>Ami, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FT-IR+spectra+signatures+of+mouse+antral+oocytes:+molecular+markers+of+oocyte+maturation+and+developmental+competence.">FT-IR spectra signatures of mouse antral oocytes: molecular markers of oocyte maturation and developmental competence.</a> Biochim. Biophys. Acta. 1813 (6), 1220-1222 (2011).</li><li>Fulton, B. P., Whittingam, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activation+of+mammalian+oocytes+by+intercellular+injection+of+calcium.">Activation of mammalian oocytes by intercellular injection of calcium.</a> Nature. 273 (5658), 149-151 (1978).</li><li>Luttmer, S. J., Longo, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Examination+of+living+and+fixed+gametes+and+early+embryos+stained+with+supravital+fluorochromes+(Hoechst+33342+and+3,3&#8242;-dihexyloxacarbocyanine+iodide).">Examination of living and fixed gametes and early embryos stained with supravital fluorochromes (Hoechst 33342 and 3,3&#8242;-dihexyloxacarbocyanine iodide).</a> Gamete Res. 15 (3), 267-283 (1986).</li><li>Monti, M., Redi, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+biopolitics+of+frozen+embryos.">The biopolitics of frozen embryos.</a> Int. J. Dev. Biol. 55, 243-247 (2011).</li></ol>

The authors have nothing to disclose

פרוטוקול זה מתאר את השיטה המשמשת כדי לבודד ולסווג ביציות GV Antral העכבר. אין שלבים קריטיים במיוחד כדי להדגיש, עם כמה יוצאים מן הכלל. ראשון: הליך זה צריך להתבצע במהירות אפשרית ל: א) לשמור על החיוניות של הביציות וב) להימנע משינויי pH בטווח הבינוני בשימוש. שני: ביציות צריכה להי...

ביציות Antral גדלו באופן מלא (GV, שלפוחית ​​נבטי) מבודדות מתא Antral של השחלה משמשות באופן שיגרתי למטרות שונות כגון, למשל, המחקר של המנגנונים המולקולריים ותאיים מאחורי התבגרות במבחנה עד שלב Metaphase השני. למרות ביציות המראה היפות שלהם Antral ביותר, אך לא כולם, הם מסוגלים להשלים מיוזה ולהגיע לשלב הבלסטוציסט; למעשה, במינים רבים של יונקים, כולל בני האדם 1,2, כ -30% מהם לעצור את התפתחותם בשלב 2-התא, אם מתרחשת הפריה 3-5. עד כה, כמה פרמטרים המשמשים להבחין בין ביציות יוכלו לקיים התפתחות העוברית מאלה שאינם מסוגלים לעשות זאת. לדוגמא, מכתים Cresyl הכחול (BCB) הוא שיטה תקפה כדי למיין את הביציות המבוססים על הפעילות של גלוקוז-6-פוספט-דהידרוגנז למרות התועלת של שיטת מיון זו קשורה לBCB + או הכתמת BCB- היאעדיין מעבדה תלויה 6-8. שיטה נוספת מבוססת היטב מתגוררת בארגון הכרומטין: אם מוכתם בכל צבעי intercalating DNA (כמו Hoechst33342), 70% מביציות Antral להראות צבע חיובי טבעת סביב הגרעין, והם נקראים מוקף הגרעין (SN), בעוד שנותר 30% להראות אותות חיוביים מנוקדים יותר ונקראים גרעין אינו מוקף (NSN) 3-5. לאחרונה הראו כי היעדר רשתות cytoplasmic 9 (הרב&quot;טים, אתרי אחסון חשובים לmRNA נגזר אימהי והריבוזומים בשני ביציות ועוברי יונקים) 10 ומטה-הרגולציה של מאטר (חיונית להיווצרות רב&quot;טים 11), יחד עם הנוכחות של טיפות שומנים בcytoplasms 9,12, יכולות להיות גורמים נוספים הקשורים לחוסר יכולת ביציות NSN כדי להמשיך מעבר לשלב 2-התא. למרבה הצער, ניתן ליישם כמה טכניקות כדי למיין SN Antral וביציות NSN ו,מסיבה זו, הפיתוח של שיטה פחות פולשנית (ללא הכתמה גרעינית, נהלי קיבעון או מניפולציה עם טפטפות פה) יכול להיות מאוד חשוב כדי להגדיל את השיעורים של שני פיתוח עובר האדם ובעלי חיים. במאמר זה, אנו פירוט הפרוטוקול הפשוט ומהיר המשמשים לSN סוג המודעה וביציות Antral NSN מנקבות עכברים לבודד והוא התייחס לכל המדענים מתעניינים במחקר של gametogenesis נקבה, הבשלת ביצית והתפתחות עובר.

<table><tbody><tr><td>PMSG</td><td>Sigma</td><td>G4527</td><td></td></tr><tr><td>EmbrioMax M2</td><td>Millipore</td><td>MR-015-PD</td><td></td></tr><tr><td>Hoechst33342</td><td>Thermo Scientific</td><td>62249</td><td></td></tr><tr><td>Mineral Oil</td><td>Sigma</td><td>M8410</td><td></td></tr><tr><td>Cell Culture Dish 35mmx10mm</td><td>Corning</td><td>430165</td><td></td></tr><tr><td>&amp;micro;-Dish 35mm, high glass bottom</td><td>Ibidi</td><td>81158</td><td></td></tr><tr><td>Pipette Pasteur Borosilicate</td><td>Corning</td><td>7095D-9</td><td></td></tr><tr><td>Aspirator tube assemblies for calibrated micropillary pipettes</td><td>Sigma</td><td>A5177</td><td></td></tr></tbody></table>

isolation and characterization of mouse antral oocytes based on nucleolar chromatin organization

This protocol describes a simple and quick method to isolate and characterize mouse antral GV (Germinal Vesicle) oocytes as able (SN, Surrounded Nucleolus) or unable (NSN, Not Surrounded Nucleolus) to develop to the blastocyst stage after in vitro maturation (IVM) and in vitro fertilization (IVF). It makes use of Hoeschst33342 (or any other DNA intercalating dye) able to bind to the heterochromatin of the nucleolus showing a ring in the SN oocytes or not, like in the NSN oocytes. This represents the easiest and quickest way to sort both antral oocytes that can be eventually used for IVM or IVF procedures. 
Briefly, the protocol consists of the following steps: hormone injection to stimulate follicular growth; isolation of the oocytes at the GV stage from the antral compartment by puncturing the ovary with a sterile needle; preparation of thin glass pipettes for mouth pipetting of the oocytes; sorting of the oocytes with Hoechst33342 prepared at a supravital concentration; IVM, IVF or any other molecular/cellular analysis.
Unfortunately there are still few evidences to sort SN and NSN oocytes using less invasive techniques. If and once they will be identified, they could be potentially applied to human assisted reproductive technologies, although with several aspects that should be modified. To date, this technique has potential implications to dramatically increase IVM and IVF successful procedures in both endangered and species with economic interest.

התמונות הבאות מציגות את השיטה המשמשת כדי לבודד ביציות Antral משחלות עכבר, החל מהכנת טפטפות למיון &#39;הביציות באמצעות Hoechst33342. שיטה זו היא די פשוטה וניתן לבצעו בכל מעבדה מצוידת בחממה CO 2, סטראו ומיקרוסקופ פלואורסצנטי מצויד במסנן המתאים להתבוננות בHoe...

Watch this Scientific Journal Video about Isolation and Characterization of Mouse Antral Oocytes Based on Nucleolar Chromatin Organization at JoVE.com

Isolation and Characterization of Mouse Antral Oocytes Based on Nucleolar Chromatin Organization

כאן אנו מציגים פרוטוקול לאפיון של ביציות Antral עכבר מבוססות על ארגון nucleolar.

בידוד ואפיון של עכבר Antral ביציות בהתבסס על ארגון הכרומטין nucleolar

This protocol describes a simple and quick method to isolate and characterize mouse antral GV (Germinal Vesicle) oocytes as able (SN, Surrounded ...

isolation-characterization-mouse-antral-oocytes-based-on-nucleolar

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

13.3K Views.  Fondazione IRCCS Policlinico San Matteo.  כאן אנו מציגים פרוטוקול לאפיון של ביציות Antral עכבר מבוססות על ארגון nucleolar. 

Video: Isolation and Characterization of Mouse Antral Oocytes Based on Nucleolar Chromatin Organization

Chromatin Spread Preparations for the Analysis of Mouse Oocyte Progression from Prophase to Metaphase II

Chromatin spread techniques have been widely used to assess the dynamic localization of various proteins during gametogenesis, particularly for spermatogenesis. These techniques allow for visualization of protein and DNA localization patterns during meiotic events such as homologous chromosome pairing, synapsis and DNA repair. While a few protocols have been described in the literature, general chromatin spread techniques using mammalian prophase oocytes are limited and difficult due to the timing of meiosis initiation in fetal ovaries. In comparison, prophase spermatocytes can be collected from juvenile male mice with higher yields without the need for microdissection. However, it is difficult to obtain a pure synchronized population of cells at specific stages due to the heterogeneity of meiotic and post-meiotic germ cell populations in the juvenile and adult testis. For later stages of meiosis, it is advantageous to assess oocytes undergoing meiosis I (MI) or meiosis II (MII), because groups of mature oocytes can be collected from adult female mice and stimulated to resume meiosis in culture. Here, methods for meiotic chromatin spread preparations using oocytes dissected from fetal, neonatal and adult ovaries are described with accompanying video demonstrations. Chromosome missegregation events in mammalian oocytes are frequent, particularly during MI. These techniques can be used to assess and characterize the effects of different mutations or environmental exposures during various stages of oogenesis. As there are distinct differences between oogenesis and spermatogenesis, the techniques described within are invaluable to increase our understanding of mammalian oogenesis and the sexually dimorphic features of chromosome and protein dynamics during meiosis.

Oogenesis in mammals is known to be error-prone, particularly due to chromosome missegregation. This manuscript describes chromatin spread preparation methods for mouse prophase, metaphase I and II-staged oocytes. These fundamental techniques allow for the study of chromatin-bound proteins and chromosome morphology throughout mammalian oogenesis.

כרומטין להפיץ את ההכנות לניתוח של העכבר Oocyte התקדמות מן Prophase כדי מפה של השני

Chromatin spread techniques have been widely used to assess the dynamic localization of various proteins during gametogenesis, particularly for ...

Genetics

Using Mouse Oocytes to Assess Human Gene Function During Meiosis I

Embryonic aneuploidy is the major genetic cause of infertility in humans. Most of these events originate during female meiosis, and albeit positively correlated with maternal age, age alone is not always predictive of the risk of generating an aneuploid embryo. Therefore, gene variants might account for incorrect chromosome segregation during oogenesis. Given that access to human oocytes is limited for research purposes, a series of assays were developed to study human gene function during meiosis I using mouse oocytes. First, messenger RNA (mRNA) of the gene and gene variant of interest are microinjected into prophase I-arrested mouse oocytes. After allowing time for expression, oocytes are synchronously released into meiotic maturation to complete meiosis I. By tagging the mRNA with a sequence of a fluorescent reporter, such as green fluorescent protein (Gfp), the localization of the human protein can be assessed in addition to the phenotypic alterations. For example, gain or loss of function can be investigated by establishing experimental conditions that challenge the gene product to fix meiotic errors. Although this system is advantageous in investigating human protein function during oogenesis, adequate interpretation of results should be undertaken given that protein expression is not at endogenous levels and, unless controlled for (i.e. knocked out or down), murine homologs are also present in the system.

As the genetic variants associated with human disease begin to become uncovered, it is becoming increasingly important to develop systems with which to rapidly evaluate the biological significance of those identified variants. This protocol describes methods for evaluating human gene function during female meiosis I using mouse oocytes.

באמצעות העכבר Oocytes כדי להעריך תפקוד הגן האנושי במהלך המיוזה אני

Embryonic aneuploidy is the major genetic cause of infertility in humans. Most of these events originate during female meiosis, and albeit positively ...

Analysis of Chromosome Segregation, Histone Acetylation, and Spindle Morphology in Horse Oocytes

The field of assisted reproduction has been developed to treat infertility in women, companion animals, and endangered species. In the horse, assisted reproduction also allows for the production of embryos from high performers without interrupting their sports career and contributes to an increase in the number of foals from mares of high genetic value. The present manuscript describes the procedures used for collecting immature and mature oocytes from horse ovaries using ovum pick-up (OPU). These oocytes were then used to investigate the incidence of aneuploidy by adapting a protocol previously developed in mice. Specifically, the chromosomes and the centromeres of metaphase II (MII) oocytes were fluorescently labeled and counted on sequential focal plans after confocal laser microscope scanning. This analysis revealed a higher incidence in the aneuploidy rate when immature oocytes were collected from the follicles and matured in vitro compared to in vivo. Immunostaining for tubulin and the acetylated form of histone four at specific lysine residues also revealed differences in the morphology of the meiotic spindle and in the global pattern of histone acetylation. Finally, the expression of mRNAs coding for histone deacetylases (HDACs) and acetyl-transferases (HATs) was investigated by reverse transcription and quantitative-PCR (q-PCR). No differences in the relative expression of transcripts were observed between in vitro and in vivo matured oocytes. In agreement with a general silencing of the transcriptional activity during oocyte maturation, the analysis of the total transcript amount can only reveal mRNA stability or degradation. Therefore, these findings indicate that other translational and post-translational regulations might be affected.
Overall, the present study describes an experimental approach to morphologically and biochemically characterize the horse oocyte, a cell type that is extremely challenging to study due to low sample availability. However, it can expand our knowledge on the reproductive biology and infertility in monovulatory species.

This manuscript describes an experimental approach to morphologically and biochemically characterize horse oocytes. Specifically, the present work illustrates how to collect immature and mature horse oocytes by ultrasound-guided ovum pick-up (OPU) and how to investigate chromosome segregation, spindle morphology, global histone acetylation, and mRNA expression.

ניתוח של הפרדת כרומוזום, אצטון היסטון, ומורפולוגיה ציר ב סוס ביציות

The field of assisted reproduction has been developed to treat infertility in women, companion animals, and endangered species. In the horse, assisted ...

A Neural Network-Based Identification of Developmentally Competent or Incompetent Mouse Fully-Grown Oocytes

Infertility clinics would benefit from the ability to select developmentally competent vs. incompetent oocytes using non-invasive procedures, thus improving the overall pregnancy outcome. We recently developed a classification method based on microscopic live observations of mouse oocytes during their in vitro maturation from the germinal vesicle (GV) to the metaphase II stage, followed by the analysis of the cytoplasmic movements occurring during this time-lapse period. Here, we present detailed protocols of this procedure. Oocytes are isolated from fully-grown antral follicles and cultured for 15 h inside a microscope equipped for time-lapse analysis at 37 &#176;C and 5% CO2. Pictures are taken at 8 min intervals. The images are analyzed using the Particle Image Velocimetry (PIV) method that calculates, for each oocyte, the profile of Cytoplasmic Movement Velocities (CMVs) occurring throughout the culture period. Finally, the CMVs of each single oocyte are fed through a mathematical classification tool (Feed-forward Artificial Neural Network, FANN), which predicts the probability of a gamete to be developmentally competent or incompetent with an accuracy of 91.03%. This protocol, set up for the mouse, could now be tested on oocytes of other species, including humans.

Here, we present a protocol for non-invasive assessment of oocyte developmental competence performed during their in vitro maturation from the germinal vesicle to the metaphase II stage. This method combines time-lapse imaging with particle image velocimetry (PIV) and neural network analyses.

מזהה מבוססי-רשת עצבית של Oocytes וחוה עכבר נכה כשיר או לא מוכשר

Infertility clinics would benefit from the ability to select developmentally competent vs. incompetent oocytes using non-invasive procedures, thus ...

Ovarian Tissue Culture to Visualize Phenomena in Mouse Ovary

Mammalian females periodically ovulate an almost constant number of oocytes during each estrus cycle. To sustain such regularity and periodicity, regulation occurs at the hypothalamic-pituitary-gonadal axis level and on developing follicles in the ovary. Despite active studies, follicle development mechanisms are not clear because of the several steps involved from the dormant primordial follicle activation to ovulation, and because of the regulation complexity that differs at each follicular stage. To investigate the mechanisms of follicle development, and the dynamics of follicles throughout the estrus cycle, we developed a mouse ovarian tissue culture model that can be used to observe follicle development using a microscope. Systematic follicle development, periodical ovulation, and follicle atresia can all be reproduced in the cultured ovary model, and the culture conditions can be experimentally modulated. Here, we demonstrate the usefulness of this method in the study of the regulatory mechanisms of follicle development and other ovarian phenomena.

Ovarian tissue cultures can be used as models of follicle development, ovulation, and follicle atresia and indicate regulatory mechanisms of dynamic ovarian processes.

תרביות רקמה השחלות כדי לחזות תופעות העכבר השחלה

Mammalian females periodically ovulate an almost constant number of oocytes during each estrus cycle. To sustain such regularity and periodicity, ...

Multi-Photon Laser Ablation of Cytoplasmic Microtubule Organizing Centers in Mouse Oocytes

The fidelity of oocyte meiosis is critical for generating developmentally competent euploid eggs. In mammals, the oocyte undergoes a lengthy arrest at prophase I of the first meiotic division. After puberty and upon meiotic resumption, the nuclear membrane disassembles (nuclear envelope breakdown), and the spindle is assembled mainly at the oocyte center. Initial central spindle positioning is essential to protect against abnormal kinetochore-microtubule (MT) attachments and aneuploidy. The centrally positioned spindle migrates in a time-sensitive manner toward the cortex, and this is a necessary process to extrude a tiny polar body. In mitotic cells, spindle positioning relies on the interaction between centrosome-mediated astral MTs and the cell cortex. On the contrary, mouse oocytes lack classic centrosomes and, instead, contain numerous acentriolar MT organizing centers (MTOCs). At the metaphase I stage, mouse oocytes have two different sets of MTOCs: (1) MTOCs that are clustered and sorted to assemble spindle poles (polar MTOCs), and (2) metaphase cytoplasmic MTOCs (mcMTOCs) that remain in the cytoplasm and do not contribute directly to spindle formation but play a crucial role in regulating spindle positioning and timely spindle migration. Here, a multi-photon laser ablation method is described to selectively deplete endogenously labeled mcMTOCs in oocytes collected from Cep192-eGfp reporter mice. This method contributes to the understanding of the molecular mechanisms underlying spindle positioning and migration in mammalian oocytes.

An optimized protocol is presented that enables the depletion of cytoplasmic microtubule organizing centers in mouse oocytes during metaphase I using a near-infrared femtosecond laser.

אבלציה בלייזר רב-פוטונים של מרכזי ארגון מיקרוטובולים ציטופלסמיים בביציות עכבר

The fidelity of oocyte meiosis is critical for generating developmentally competent euploid eggs. In mammals, the oocyte undergoes a lengthy arrest at ...

זיהוי נזק לדנ"א בביציות של עכברים שנעצרו בשלב

Detection of DNA Double-Stranded Breaks in Mouse Oocytes

Oocytes are amongst the biggest and most long-lived cells in the female body. They are formed in the ovaries during embryonic development and remain arrested at the prophase of meiosis I. The quiescent state may last for years until the oocytes receive a stimulus to grow and obtain the competency to resume meiosis. This protracted state of arrest makes them extremely susceptible to accumulating DNA-damaging insults, which affect the genetic integrity of the female gametes and, therefore, the genetic integrity of the future embryo. 
Consequently, the development of an accurate method to detect DNA damage, which is the first step for the establishment of DNA damage response mechanisms, is of vital importance. This paper describes a common protocol to test the presence and progress of DNA damage in prophase-arrested oocytes during a period of 20 h. Specifically, we dissect mouse ovaries, retrieve the cumulus-oocyte complexes (COCs), remove the cumulus cells from the COCs, and culture the oocytes in &#924;2 medium containing 3-isobutyl-1-methylxanthine to maintain the state of arrest. Thereafter, the oocytes are treated with the cytotoxic, antineoplasmic drug, etoposide, to engender double-strand breaks (DSBs). 
By using immunofluorescence and confocal microscopy, we detect and quantify the levels of the core protein &#947;H2AX, which is the phosphorylated form of the histone H2AX. H2AX becomes phosphorylated at the sites of DSBs after DNA damage. The inability to restore DNA integrity following DNA damage in oocytes can lead to infertility, birth defects, and increased rates of spontaneous abortions. Therefore, the understanding of DNA damage response mechanisms and, at the same time, the establishment of an intact method for studying these mechanisms are essential for reproductive biology research.

מחבר זרקור: הבנת תגובת נזק לדנ"א בביציות יונקים ובעוברים טרום השרשה 

Maintaining oocyte genome integrity is necessary to ensure the genetic fidelity in the resulting embryo. Here, we present an accurate protocol for detecting DNA double-strand breaks in mammalian female germ cells.

איתור שברים דו-גדיליים בדנ"א בביציות עכבר

Oocytes are amongst the biggest and most long-lived cells in the female body. They are formed in the ovaries during embryonic development and remain ...

Mouse Oocyte Microinjection, Maturation and Ploidy Assessment

Mistakes in chromosome segregation lead to aneuploid cells. In somatic cells, aneuploidy is associated with cancer but in gametes, aneuploidy leads to infertility, miscarriages or developmental disorders like Down syndrome. Haploid gametes form through species-specific developmental programs that are coupled to meiosis. The first meiotic division (MI) is unique to meiosis because sister chromatids remain attached while homologous chromosomes are segregated. For reasons not fully understood, this reductional division is prone to errors and is more commonly the source of aneuploidy than errors in meiosis II (MII) or than errors in male meiosis 1,2. 
In mammals, oocytes arrest at prophase of MI with a large, intact germinal vesicle (GV; nucleus) and only resume meiosis when they receive ovulatory cues. Once meiosis resumes, oocytes complete MI and undergo an asymmetric cell division, arresting again at metaphase of MII. Eggs will not complete MII until they are fertilized by sperm. Oocytes also can undergo meiotic maturation using established in vitro culture conditions 3. Because generation of transgenic and gene-targeted mouse mutants is costly and can take long periods of time, manipulation of female gametes in vitro is a more economical and time-saving strategy. 
Here, we describe methods to isolate prophase-arrested oocytes from mice and for microinjection. Any material of choice may be introduced into the oocyte, but because meiotically-competent oocytes are transcriptionally silent 4,5 cRNA, and not DNA, must be injected for ectopic expression studies. To assess ploidy, we describe our conditions for in vitro maturation of oocytes to MII eggs. Historically, chromosome-spreading techniques are used for counting chromosome number 6. This method is technically challenging and is limited to only identifying hyperploidies. Here, we describe a method to determine hypo-and hyperploidies using intact eggs 7-8. This method uses monastrol, a kinesin-5 inhibitor, that collapses the bipolar spindle into a monopolar spindle 9 thus separating chromosomes such that individual kinetochores can readily be detected and counted by using an anti-CREST autoimmune serum. Because this method is performed in intact eggs, chromosomes are not lost due to operator error.

Oocytes are prone to aneuploidy due to errors in chromosome segregation during meiotic maturation. Aneuploid eggs can cause infertility, miscarriages or developmental disorders like Down syndrome. Here, we describe methods to introduce materials of choice into oocytes and methods to study meiotic maturation and assess ploidy.

הביצית Microinjection עכבר, הבשלה ו Ploidy הערכה

Mistakes in chromosome segregation lead to aneuploid cells.  In somatic cells, aneuploidy is associated with cancer but in gametes, aneuploidy leads to ...

בידוד ואפיון של עכבר Antral ביציות בהתבסס על ארגון הכרומטין nucleolar

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

כרומטין להפיץ את ההכנות לניתוח של העכבר Oocyte התקדמות מן Prophase כדי מפה של השני

באמצעות העכבר Oocytes כדי להעריך תפקוד הגן האנושי במהלך המיוזה אני

ניתוח של הפרדת כרומוזום, אצטון היסטון, ומורפולוגיה ציר ב סוס ביציות

מזהה מבוססי-רשת עצבית של Oocytes וחוה עכבר נכה כשיר או לא מוכשר

תרביות רקמה השחלות כדי לחזות תופעות העכבר השחלה

אבלציה בלייזר רב-פוטונים של מרכזי ארגון מיקרוטובולים ציטופלסמיים בביציות עכבר

איתור שברים דו-גדיליים בדנ"א בביציות עכבר

איתור שברים דו-גדיליים בדנ"א בביציות עכבר

איתור שברים דו-גדיליים בדנ"א בביציות עכבר

הביצית Microinjection עכבר, הבשלה ו Ploidy הערכה