vavilovВавиловский журнал генетики и селекцииVavilov Journal of Genetics and Breeding2500-3259Institute of Cytology and Genetics of Siberian Branch of the RAS10.18699/VJ15.046vavilov-420Research ArticleЭПИГЕНЕТИКА И РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ГЕНОВCRYOPRESERVATION AND REPRODUCTIVE TECHNOLOGIESЭффекты воздействия факторов роста при культивировании in vitro эмбрионов мышей и крысEffects of growth factors during in vitro culture of mouse and rat embryosБрусенцевЕ. Ю.BrusentsevE. Yu.ИгонинаТ. Н.IgoninaT. N.РожковаИ. Н.RozhkovaI. N.РагаеваД. С.RagaevaD. S.АмстиславскийС. Я.AmstislavskyS. Ya.amstis@bionet.nsc.ruФедеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, РоссияРоссияInstitute of Cytology and Genetics SB RAS, Novosibirsk, RussiaRussian Federation201529112015194372377Copyright © Брусенцев Е.Ю., Игонина Т.Н., Рожкова И.Н., Рагаева Д.С., Амстиславский С.Я., 20152015Брусенцев Е.Ю., Игонина Т.Н., Рожкова И.Н., Рагаева Д.С., Амстиславский С.Я.Brusentsev E.Y., Igonina T.N., Rozhkova I.N., Ragaeva D.S., Amstislavsky S.Y.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vavilov.elpub.ru/jour/article/view/420

В работе исследовано развитие в культуре in vitro эмбрионов мышей линий ICR, HT1AN/Icgn, HT1AC/Icgn и C57BL/6J-Ay , а также крыс линии OXYS/Icgn при воздействии гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора (GM-CSF) и эпидермального фактора роста (EGF). Заро­дыши как мышей, так и крыс вначале замораживали, согласно стандартному протоколу программного замораживания с использованием глицерина и сахарозы в качестве криопротек­торов, а после размораживания культивировали в среде R1ECM (rat 1-cell embryo culture medium) в течение либо 24 ч (мыши), либо 72 ч (крысы). Эффекты факторов роста на мышах изучали на 8-клеточных, а на крысах – на 2-, 4-клеточных зародышах. Воздействие GM-CSF приводило к возрастанию процента развивающихся эмбрионов у мышей обеих линий (HT1AC/Icgn и C57BL/6J-Ay ); в то же время какого-либо эффекта воздействия EGF на зародыши мышей обнаружено не было. На крысах ситуация была обратной. Воздействие EGF приводило к ускорению разви­тия до стадии бластоцисты у крыс линии OXYS/Icgn, но какого-либо эффекта воздействия GM-CSF на зародыши крыс не было. При совместном культивиро­вании 4-клеточных эмбрионов мышей линии HT1AN/Icgn с более поздними стадиями развития (зародышами на стадии морулы) линии ICR, наблюдается ускорение развития. Результаты представленных экспериментов свидетельствуют о видовой специфике воздей­ствия факторов роста на эмбрионы мышей и крыс, а также демонстрируют, что совместное культивирование эмбрионов более поздних стадий (морулы) мышей с более ранними (4-клеточные зародыши) оказывает стимулирующее влияние на последние.

In vitro culture of preimplantation embryos of ICR, HT1AN/Icgn, HT1AC/Icgn and C57BL/6J-Ay mouse strains as well as in OXYS/Icgn rat strain in media containing granulocyte-macrophage colony stimulating factor (GM-CSF) or epidermal growth factor (EGF) has been studied. Both mouse and rat embryos were first frozen in a programmable freezer after a standard protocol using a mixture of glycerol and sucrose as cryoprotectants, thawed and cultured in vitro in R1ECM (rat one-cell embryo culture medium) for 24 hours (mice) and 72 hours (rats). For the in vitro culture experiments with these growth factors, 8-cell frozen-thawed mouse embryos and 2–4-cell frozen-thawed rat embryos were used. Supplementation of the culture medium with GM-CSF improved the rate of embryonic development in HT1AC/Icgn and C57BL/6J-Ay strain mice, while EGF had no effect. The reverse was true of the rats. Supplementation of the culture medium with EGF increased the percentage of deve­loping blastocysts in OXYS/Icgn rat strain, while GM-CSF had no effect. Co-culture of four-cell embryos of HT1AN/ Icgn strain mice with more advanced embryonic stages (morulas) of a different strain ICR led to the facilitation preimplantation embryo development. Experimental results presented here reveal the species-specific effects of growth factors on mouse and rat embryos and indicate that co-culture of different stages of embryo development have stimulatory effects on earlier stages.

преимплантационные эмбрионыкультивирование in vitroфакторы ростамышикрысысокультивированиеpreimplantation embryosin vitro culturegrowth factorsmiceratsco-cultureИЦиГ СО РАН, Минобрнауки России, РФФИ, Е.А.Галустян, ЦКП «Виварий конвенциональных животных» и «SPFвиварий»ReferencesАмстиславский С.Я., Игонина Т.Н., Рожкова И.Н., Брусенцев Е.Ю., Роговая А.А., Рагаева Д.С., Напримеров В.А., Литвинова Е.А., Плюснина И.Ф., Маркель А.Л. Редеривация путем трансплантации эмбрионов линий лабораторных мышей и крыс. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2013;17(1):147-161.Aflalo E.D., Sod-Moriah U.A., Potashnik G., Har-Vardi I. EGF increases expression and activity of PAs in preimplantation rat embryos and their implantation rate. Reprod. Biol. Endocrinol. 2007;5:4. DOI: 10.1186/1477-7827-5-4Брусенцев Е.Ю., Игонина Т.Н., Амстиславский С.Я. Традиционные и современные подходы к культивированию преимплантационных эмбрионов млекопитающих in vitro. Онтогенез. 2014;45(2):73-88.Amstislavsky S., Brusentsev E., Kizilova E., Igonina T., Abramova T., Rozhkova I. Embryo cryopreservation and in vitro culture of preimplantation embryos in Campbell’s hamster (Phodopus campbelli). Theriogenology. 2015;82:1056-1063. DOI: 10.1016/j.theriogenolog y.2014.12.013Aflalo E.D., Sod-Moriah U.A., Potashnik G., Har-Vardi I. EGF increases expression and activity of PAs in preimplantation rat embryos and their implantation rate. Reprod. Biol. Endocrinol. 2007;5:4. DOI: 10.1186/1477-7827-5-4Amstislavsky S.Ya., Igonina T.N., Rozhkova I.N., Brusentsev E.Yu., Rogovaya A.A., Ragaeva D.S., Naprimerov V.A., Litvinova E.A., Plyusnina I.Z., Markel A.L. Rederivation by embryo transfer in strains of laboratory mice and rats. Vavilovskiy zhurnal genetiki i selektsii – Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2013;17(1):147-161.Amstislavsky S., Brusentsev E., Kizilova E., Igonina T., Abramova T., Rozhkova I. Embryo cryopreservation and in vitro culture of preimplantation embryos in Campbell’s hamster (Phodopus campbelli). Theriogenology. 2015;82:1056-1063. DOI: 10.1016/j.theriogenology.2014.12.013Blake D., Farquhar C. Cleavage stage versus blastocyst stage embryo transfer in assisted reproductive technology. Cochrane Database Syst. Rev. 2007;4:1-61. DOI: 10.1002/14651858.CD002118.pub3Blake D., Farquhar C. Cleavage stage versus blastocyst stage embryo transfer in assisted reproductive technology. Cochrane Database Syst. Rev. 2007;4:1-61. DOI: 10.1002/14651858.CD002118.pub3Brigstock D.R., Heap R.B., Brown K.D. Polypeptide growth factors in uterine tissues and secretions. J. Reprod. Fertil. 1989;85:747-758. DOI: 10.1530/jrf.0.0850747Brigstock D.R., Heap R.B., Brown K.D. Polypeptide growth factors in uterine tissues and secretions. J. Reprod. Fertil. 1989;85:747-758. DOI: 10.1530/jrf.0.0850747Brusentsev E.Yu., Igonina T.N., Amstislavsky S.Ya. Traditional and modern approaches to the culturing of preimplantation mammalian embryos in vitro. Ontogenez – Ontogeny. 2014;45(2):73-88.Desai N., Kattal N., AbdelHafez F.F., Szeptycki-Lawson J., Goldfarb J. Granulocyte-macrophage colony stimulating factor (GM-CSF) and co-culture can affect post-thaw development and apoptosis in cryopreserved embryos. J. Assist. Reprod. Genet. 2007;24(6):215-222. DOI: 10.1007/s10815-007-9119-8Desai N., Kattal N., AbdelHafez F.F., Szeptycki-Lawson J., Goldfarb J. Granulocyte-macrophage colony stimulating factor (GM-CSF) and co-culture can affect post-thaw development and apoptosis in cryopreserved embryos. J. Assist. Reprod. Genet. 2007;24(6):215-222. DOI: 10.1007/s10815-007-9119-8Ecker D.J., Stein P., Xu Z., Williams C.J., Kopf G.S., Bilker W.B., Abel T., Schultz R.M. Long-term effects of culture of preimplantation mouse embryos on behavior. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2004;101(6):1595-1600. DOI: 10.1073/pnas.0306846101Ecker D.J., Stein P., Xu Z., Williams C.J., Kopf G.S., Bilker W.B., Abel T., Schultz R.M. Long-term effects of culture of preimplantation mouse embryos on behavior. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2004;101(6):1595-1600. DOI: 10.1073/pnas.0306846101Elaimi A., Gardner K., Kistnareddy K., Harper J. The effect of GMCSF on development and aneuploidy in murine blastocysts. Hum. Reprod. 2012;27(6):1590-1595. DOI: 10.1093/humrep/des108Elaimi A., Gardner K., Kistnareddy K., Harper J. The effect of GMCSF on development and aneuploidy in murine blastocysts. Hum. Reprod. 2012;27(6):1590-1595. DOI: 10.1093/humrep/des108Emiliani S., Van den Bergh M., Vannin A.S., Biramanel J., Englert Y. Comparison of ethylene glycol, 1,2-propanediol and glycerol for cryopreservation of slow-cooled mouse zygotes, 4-cell embryos and blastocysts. Hum. Reprod. 2000;4:905-910. DOI: 10.1093/hum-rep/15.4.905Emiliani S., Van den Bergh M., Vannin A.S., Biramanel J., Englert Y. Comparison of ethylene glycol, 1,2-propanediol and glycerol for cryopreservation of slow-cooled mouse zygotes, 4-cell embryos and blastocysts. Hum. Reprod. 2000;4:905-910. DOI: 10.1093/humrep/15.4.905Hardy K., Spanos S. Growth factor expression and function in the human and mouse preimplantation embryo. J. Endocrinol. 2002;172(2):221236. DOI: 10.1677/joe.0.1720221Hardy K., Spanos S. Growth factor expression and function in the human and mouse preimplantation embryo. J. Endocrinol. 2002;172(2):221-236. DOI: 10.1677/joe.0.1720221Morita Y., Tsutsumi O., Taketani Y. In vitro treatment of embryos with epidermal growth factor improves viability and increases the implantation rate of blastocysts transferred to recipient mice. Am. J. Obstet. Gynecol. 1994;171(2):406-409.Morita Y., Tsutsumi O., Taketani Y. In vitro treatment of embryos with epidermal growth factor improves viability and increases the implantation rate of blastocysts transferred to recipient mice. Am. J. Obstet. Gynecol. 1994;171(2):406-409.Paria B.C., Dey S.K. Preimplantation embryo development in vitro: cooperative interactions among embryos and role of growth factors. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1990;87(12):4756-4760.Paria B.C., Dey S.K. Preimplantation embryo development in vitro: cooperative interactions among embryos and role of growth factors. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1990;87(12):4756-4760.Renard J.P., Babinet C. High survival of mouse embryos after rapid freezing and thawing inside plastic straws with 1-2 propanediol as cryoprotectant. J. Exp. Zool. 1984;230:443-448. DOI: 10.1002/jez.1402300313Renard J.P., Babinet C. High survival of mouse embryos after rapid freezing and thawing inside plastic straws with 1-2 propanediol as cryoprotectant. J. Exp. Zool. 1984;230:443-448. DOI: 10.1002/jez.1402300313Robertson S.A., Sjöblom C., Jasper M.J., Norman R.J., Seamark R.F. Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor promotes glucose transport and blastomere viability in murine preimplantation embryos. Biol. Reprod. 2001;64(4):1206-1215. DOI: 10.1095/biolreprod64.4.120Robertson S.A., Sjöblom C., Jasper M.J., Norman R.J., Seamark R.F. Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor promotes glucose transport and blastomere viability in murine preimplantation embryos. Biol. Reprod. 2001;64(4):1206-1215. DOI: 10.1095/biolreprod64.4.1206Sjöblom C., Roberts C.T., Wikland M., Robertson S.A. Granulocytemacrophage colony-stimulating factor alleviates adverse consequences of embryo culture on fetal growth trajectory and placental morphogenesis. Endocrinology. 2005;146(5):2142-2153. DOI: http://dx.doi.org/10.1210/en.2004-1260Sjöblom C., Roberts C.T., Wikland M., Robertson S.A. Granulocytemacrophage colony-stimulating factor alleviates adverse consequences of embryo culture on fetal growth trajectory and placental morphogenesis. Endocrinology. 2005;146(5):2142-2153. DOI: http://dx.doi.org/10.1210/en.2004-1260Sjöblom C., Wikland M., Robertson S.A. Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor promotes human blastocyst development in vitro. Hum. Reprod. 1999;14(12):3069-3076. DOI: 10.1093/hum-rep/14.12.3069Sjöblom C., Wikland M., Robertson S.A. Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor promotes human blastocyst development in vitro. Hum. Reprod. 1999;14(12):3069-3076. DOI: 10.1093/humrep/14.12.3069Spindler R.E., Crichton E.G., Agca Y., Loskutoff N., Critser J., Gardner D.K., Wildt D.E. Improved felid embryo development by group culture is maintained with heterospecific companions. Theriogenology. 2006;66(1):82-92. DOI: 10.1016/j.theriogenology.2006.03.021Spindler R.E., Crichton E.G., Agca Y., Loskutoff N., Critser J., Gardner D.K., Wildt D.E. Improved felid embryo development by group culture is maintained with heterospecific companions. Theriogenology. 2006;66(1):82-92. DOI: 10.1016/j.theriogenology.2006.03.021Spindler R.E., Wildt D.E. Quality and age of companion felid embryos modulate enhanced development by group culture. Biol. Reprod. 2002;66(1):167-173. DOI: 10.1095/biolreprod66.1.167Spindler R.E., Wildt D.E. Quality and age of companion felid embryos modulate enhanced development by group culture. Biol. Reprod. 2002;66(1):167-173. DOI: 10.1095/biolreprod66.1.167Watkins A., Platt D. Mouse embryo culture induces changes in post-natal phenotype including raised systolic blood pressure. PNAS. 2007;104(13):5449-5454. DOI: 10.1073/pnas.0610317104Watkins A., Platt D. Mouse embryo culture induces changes in postnatal phenotype including raised systolic blood pressure. PNAS. 2007;104(13):5449-5454. DOI: 10.1073/pnas.0610317104Ziebe S., Loft A., Povlsen B.B., Erb K., Agerholm I., Aasted M., Gabrielsen A., Hnida C., Zobel D.P., Munding B., Bendz S.H., Robertson S.A. A randomized clinical trial to evaluate the effect of granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) in embryo culture medium for in vitro fertilization. Fertil. Steril. 2013;99(6):1600-1609. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2012.12.043Ziebe S., Loft A., Povlsen B.B., Erb K., Agerholm I., Aasted M., Gabrielsen A., Hnida C., Zobel D.P., Munding B., Bendz S.H., Robertson S.A. A randomized clinical trial to evaluate the effect of granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) in embryo culture medium for in vitro fertilization. Fertil. Steril. 2013;99(6):1600-1609. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2012.12.043

The authors declare that there are no conflicts of interest present.