vavilovВавиловский журнал генетики и селекцииVavilov Journal of Genetics and Breeding2500-3259Institute of Cytology and Genetics of Siberian Branch of the RAS10.18699/VJ16.213vavilov-873Research ArticleАктуальные технологии генетики и клеточной биологииMainstream technologies in genetics and cell biologyЭффективное получение химерных мышей с использованием новой линии эмбриональных стволовых клетокEfficient chimeric mouse production using a novel embryonic stem cell lineКонцеваяГ. В.KontsevayaG. V.

Новосибирск, Россия

Novosibirsk, Russia

ФеофановаН. А.FeofanovaN. A.

Новосибирск, Россия

Novosibirsk, Russia

МензоровА. Г.MenzorovA. G.

Новосибирск, Россия

Novosibirsk, Russia

ПристяжнюкИ. Е.PristyazhnyukI. E.

Новосибирск, Россия

Novosibirsk, Russia

СмирновА. В.SmirnovA. V.

Новосибирск, Россия

Novosibirsk, Russia

БаттулинН. Р.BattulinN. R.

Новосибирск, Россия

Novosibirsk, Russia

battulin@bionet.nsc.ruГерлинскаяЛ. А.GerlinskayaL. A.

Новосибирск, Россия

Novosibirsk, Russia

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук»РоссияInstitute of Cytology and Genetics SB RASRussian FederationФедеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук» Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт фундаментальной и клинической иммунологии»РоссияInstitute of Cytology and Genetics SB RAS Institute of Fundamental and Clinical ImmunologyRussian FederationФедеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук» Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет»РоссияInstitute of Cytology and Genetics SB RAS Novosibirsk State UniversityRussian Federation201603022017206925929Copyright © Концевая Г.В., Феофанова Н.А., Мензоров А.Г., Пристяжнюк И.Е., Смирнов А.В., Баттулин Н.Р., Герлинская Л.А., 20172017Концевая Г.В., Феофанова Н.А., Мензоров А.Г., Пристяжнюк И.Е., Смирнов А.В., Баттулин Н.Р., Герлинская Л.А.Kontsevaya G.V., Feofanova N.A., Menzorov A.G., Pristyazhnyuk I.E., Smirnov A.V., Battulin N.R., Gerlinskaya L.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vavilov.elpub.ru/jour/article/view/873

Для получения трансгенных мышей широко используются эмбриональные стволовые клетки. При инъекции генетически модифицированных эмбриональных стволовых клеток в бластоцисту можно получить химерных животных, часть половых клеток которых будет содержать модифицированный участок генома или трансген. Такие мыши-основатели могут дать начало линиям с модификациями генома. В настоящее время запущено несколько проектов (KOMP Repository, EUCOMM, Lexicon Genetics) по созданию коллекций нокаутных по различным генам линий мышей. Тем не менее многие генно-инженерные задачи требуют сложных модификаций генома, таких как большие геномные делеции, встройка генов-репортеров в 3’-регуляторную область генов или сайт-специфичные мутации участков генома. Для этих целей требуется линия эмбриональных стволовых клеток мыши, клетки которой способны участвовать в формировании химерного животного даже после длительного культивирования. В лаборатории генетики развития Института цитологии и генетики СО РАН для проведения экспериментов по созданию трансгенных линий мышей было получено несколько линий эмбриональных стволовых клеток. Мы выбрали одну из них, DGES1 (нормальный кариотип 2n = 40, XY, генотип 129S2/SvPasCrl), для получения химерных животных на базе Центра коллективного пользования «SPF-виварий » Института цитологии и генетики СО РАН. Эмбриональные стволовые клетки были введены в 136 бластоцист генотипа B6D2F1. Бластоцисты подсаживали мышам CD-1, всего родилось 66 мышат. Среди этих потомков 15 оказались химерами, 4 из них с химеризмом выше 80 %. Все родившиеся химеры были самцами и не имели отклонений в развитии. 10 из 15 химерных животных были фертильны. Анализ аллелей микросателлитов потомков химерных самцов показал вклад эмбриональных стволовых клеток DGES1 в формирование гамет. Таким образом, линию эмбриональных стволовых клеток DGES1 можно эффективно использовать для создания трансгенных линий мышей с бластоцистами генотипа B6D2F1 и мышей-реципиентов линии CD-1.

Embryonic stem cells are commonly used for generation of transgenic mice. Embryonic stem cells could participate in the development of chimeric animals after injection into a blastocyst. Injection of genetically modified embryonic stem cells could lead to germ line transmission of a transgene or genomic modification in chimeric mice. Such founders are used to produce transgenic lines of mice. There are several projects dedicated to production of knock-out mouse lines (KOMP Repository, EUCOMM, Lexicon Genetics). Never-theless, there is a need for complex genome modifications, such as large deletions, reporter genes insertion into the 3’ gene regulatory sequence, or site-specific modifications of the genome. To do that, researchers need an embryonic stem cell line that is able to participate in chimeric animal formation even after prolonged culture in vitro. Several lines of mouse embryonic stem cells were produced in the Laboratory of Developmental Genetics of the Institute of Cytology and Genetics SB RAS. We tested DGES1 cell line (2n = 40, XY) (129S2/SvPasCrl genetic background) for chimeric mice production at the Center for Genetic Resources of Laboratory Animals at ICG SB RAS. Embryonic stem cells were injected into 136 blastocysts (B6D2F1 genetic background), which were transplanted into CD-1 mice. Among 66 progeny, 15 were chimeric, 4 of which were more than 80 % chimeric judged by coat color. All chimeras were males without developmental abnormalities. 10 of 15 males were fertile. Microsatellite analysis of the progeny of chimeric mice revealed embryonic stem cell line DGES1 contribution to the gamete formation. Thus, a novel DGES1 embryonic stem cell line could be efficiently used for transgenic mouse production using B6D2F1 blastocysts and CD-1 recipients.

эмбриональные стволовые клеткихимерные мышиплюрипотентностьтрансгенезembryonic stem cellschimeric micepluripotencytransgenesisReferencesAlcantar T.M., Wiler R., Rairdan X.Y. Comparison of BALB/c and B6-albino mouse strain blastocysts as hosts for the injection of C57BL6/N-derived C2 embryonic stem cells. Transgenic Res. 2016;25(4):527-531. DOI 10.1007/s11248-016-9937-5.Alcantar T.M., Wiler R., Rairdan X.Y. Comparison of BALB/c and B6-albino mouse strain blastocysts as hosts for the injection of C57BL6/N-derived C2 embryonic stem cells. Transgenic Res. 2016;25(4):527-531. DOI 10.1007/s11248-016-9937-5.Bryja V., Bonilla S., Arenas E. Derivation of mouse embryonic stem cells. Nat. Protoc. 2006;1(4):2082-2087. DOI 10.1038/nprot.2006.355.Bryja V., Bonilla S., Arenas E. Derivation of mouse embryonic stem cells. Nat. Protoc. 2006;1(4):2082-2087. DOI 10.1038/nprot.2006.355.Dvorak P., Yoshiki A., Dvorakova D., Flechon J.E., Kusakabe M. Cell mixing during the early development of mouse aggregation chimera. Int. J. Dev. Biol. 1995;39(4):645-652.Dvorak P., Yoshiki A., Dvorakova D., Flechon J.E., Kusakabe M. Cell mixing during the early development of mouse aggregation chimera. Int. J. Dev. Biol. 1995;39(4):645-652.Evans M.J., Kaufman M.H. Establishment in culture of pluripotential cells from mouse embryos. Nature. 1981;292(5819):154-156.Evans M.J., Kaufman M.H. Establishment in culture of pluripotential cells from mouse embryos. Nature. 1981;292(5819):154-156.Fielder T.J., Yi C.S., Masumi J., Waymire K.G., Chen H.W., Wang S., Shi K.X., Wallace D.C., MacGregor G.R. Comparison of male chimeric mice generated from microinjection of JM8.N4 embryonic stem cells into C57BL/6J and C57BL/6NTac blastocysts. Transgenic Res. 2012;21(6):1149-1158. DOI 10.1007/s11248-012-9605-3.Fielder T.J., Yi C.S., Masumi J., Waymire K.G., Chen H.W., Wang S., Shi K.X., Wallace D.C., MacGregor G.R. Comparison of male chimeric mice generated from microinjection of JM8.N4 embryonic stem cells into C57BL/6J and C57BL/6NTac blastocysts. Transgenic Res. 2012;21(6):1149-1158. DOI 10.1007/s11248-012-9605-3.Gerlinskaya L.A., Evsikov V.I. Influence of genetic dissimilarity of mother and fetus on progesterone concentrations in pregnant mice and adaptive features of offspring. Reproduction. 2001;121(3): 409-417.Gerlinskaya L.A., Evsikov V.I. Influence of genetic dissimilarity of mother and fetus on progesterone concentrations in pregnant mice and adaptive features of offspring. Reproduction. 2001;121(3): 409-417.Gertsenstein M., Nutter L.M., Reid T., Pereira M., Stanford W.L., Rossant J., Nagy A. Efficient generation of germ line transmitting chimeras from C57BL/6N ES cells by aggregation with outbred host embryos. PLoS ONE. 2010;5(6):e11260. DOI 10.1371/journal.pone.0011260.Gertsenstein M., Nutter L.M., Reid T., Pereira M., Stanford W.L., Rossant J., Nagy A. Efficient generation of germ line transmitting chimeras from C57BL/6N ES cells by aggregation with outbred host embryos. PLoS ONE. 2010;5(6):e11260. DOI 10.1371/journal.pone.0011260.Hu M., Wei H., Zhang J., Bai Y., Gao F., Li L., Zhang S. Efficient production of chimeric mice from embryonic stem cells injected into 4- to 8-cell and blastocyst embryos. J. Anim. Sci. Biotechnol. 2013;4(1):12. DOI 10.1186/2049-1891-4-12.Hu M., Wei H., Zhang J., Bai Y., Gao F., Li L., Zhang S. Efficient production of chimeric mice from embryonic stem cells injected into 4- to 8-cell and blastocyst embryos. J. Anim. Sci. Biotechnol. 2013;4(1):12. DOI 10.1186/2049-1891-4-12.Kraus P., Leong G., Tan V., Xing X., Goh J.W., Yap S.P., Lufkin T. A more cost effective and rapid high percentage germ-line transmitting chimeric mouse generation procedure via microinjection of 2-cell, 4-cell, and 8-cell embryos with ES and iPS cells. Genesis. 2010;48(6):394-399. DOI 10.1002/dvg.20627.Kraus P., Leong G., Tan V., Xing X., Goh J.W., Yap S.P., Lufkin T. A more cost effective and rapid high percentage germ-line transmitting chimeric mouse generation procedure via microinjection of 2-cell, 4-cell, and 8-cell embryos with ES and iPS cells. Genesis. 2010;48(6):394-399. DOI 10.1002/dvg.20627.Lamacchia C., Palmer G., Gabay C. Discrimination of C57BL/6J Rj and 129S2/SvPasCrl inbred mouse strains by use of simple sequence length polymorphisms. J. Am. Assoc. Lab. Anim. Sci. 2007;46(2): 21-24.Lamacchia C., Palmer G., Gabay C. Discrimination of C57BL/6J Rj and 129S2/SvPasCrl inbred mouse strains by use of simple sequence length polymorphisms. J. Am. Assoc. Lab. Anim. Sci. 2007;46(2): 21-24.Longenecker G., Kulkarni A.B. Generation of gene knockout mice by ES cell microinjection. Curr. Protoc. Cell Biol. 2009;19(14):1-36. DOI 10.1002/0471143030.cb1914s44.Longenecker G., Kulkarni A.B. Generation of gene knockout mice by ES cell microinjection. Curr. Protoc. Cell Biol. 2009;19(14):1-36. DOI 10.1002/0471143030.cb1914s44.Seong E., Saunders T.L., Stewart C.L., Burmeister M. To knockout in 129 or in C57BL/6: that is the question. Trends Genet. 2004;20(2): 59-62. DOI 10.1016/j.tig.2003.12.006.Seong E., Saunders T.L., Stewart C.L., Burmeister M. To knockout in 129 or in C57BL/6: that is the question. Trends Genet. 2004;20(2): 59-62. DOI 10.1016/j.tig.2003.12.006.Wijshake T., Baker D.J., van de Sluis B. Endonucleases: new tools to edit the mouse genome. Biochim. Biophys. Acta. 2014;1842(10):1942-1950. DOI 10.1016/j.bbadis.2014.04.020.Wijshake T., Baker D.J., van de Sluis B. Endonucleases: new tools to edit the mouse genome. Biochim. Biophys. Acta. 2014;1842(10):1942-1950. DOI 10.1016/j.bbadis.2014.04.020.

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