Введение 3
ГЛАВА 1. Обзор литературы 5
1.1. Микрохирургические методы клеточной инженерии и
технология 5
1.2. Микроинструментыдля микрохирургии и микроманипуляций с
клетками 20
1.3. Материалы и оборудование для изготовления
микроинструментов 29
Выводы 56
Список использованной литературы 57
Приложения
Среди всех семейных пар в России 15-20% страдают от бесплодия. В группе бесплодных супружеских, только в 35% случаев, причиной невозможности зачать ребенка является женское бесплодие, в 50% случаях - мужское. Темп прироста женщин с диагнозом бесплодие составляет 10-11% ежегодно. Ежегодно диагноз мужское бесплодие устанавливается нескольким десяткам тыс. мужчинам. Темп роста составляет 13-15%. Экстракорпоральное оплодотворение или ЭКО, относится к методам вспомогательных репродуктивных технологий и является, на сегодняшний день, самым эффективным методом лечения бесплодия. В технологиях ЭКО основным инструментом являются стеклянные микрокапилляры, которые используют для проведения различных манипуляций с ооцитами, сперматозоидами и яйцеклетками.
На сегодняшний день в сфере вспомогательных репродуктивных технологий человека используются такие микрокапилляры как: удерживающий, микропипетки ИКСИ, холдинг микропипетки, микропипетки для химического хэтчинга, микропипетки PZD, для дедунации, для биопсии полярного тела, биопсии бластомера, для стволовых клеток, микропипетки PiezoDrill, пастеровские пипетки.
Наиболее сложной манипуляцией с клетками является ее удержание в неподвижном состоянии с минимальным воздействием как, на саму клетку, так и на ее содержимое. Применяемый в настоящее время микрокапилляр- удерживающий не позволяет обеспечить оптимальных условий для проведения микроманипуляций со суспензионной клеткой, отмечается деформация клетки во время инъекции и утечка ее содержимого входе присасывания ее за счет задания отрицательного давления внутри удерживающего микрокапилляра.
Цель работы - разработать микрокапилляр усовершенствованной геометрии для удерживания суспензионной клетки без применения отрицательного давления.
Для достижения поставленной цели требуется решение следующих задач:
- определить наиболее подходящие параметры заготовки для изготовления микрокапилляра;
- установить оптимальные параметры для изготовления микрокапилляра с использованием пуллера;
- разработать и апробировать технологическую схему для изготовления микрокапилляра при помощи микрокузницы и гриндера;
- произвести манипуляции с клетками разработанным микрокапилляром.
1. Для изготовления микроинструмента необходимо использовать заготовки из боросиликатного стекла с н.д. 1.0 мм, а в.д. 0.50 мм.
2. В ходе испытаний были отобраны оптимальные параметры для изготовления микроинструмента на пуллере (секрет производства, ноу-хау).
3. Разработан и изготовлены опытные образцы микроинструментов (секрет производства, ноу-хау).
4. Изготовленный микроинструмент позволяет удерживать и перемещать клетки в питательной среде без использования отрицательного давления.
1. Александров А. А.. Метод электрофореза в физиологии // Наука. 1983. 148 с.
2. Вепринцев Б.Н., Ротт Н.Н. Консервация генетических ресурсов (Экспериментальные и теоретические предпосылки получения живых животных из клеток, несущих генетическую информацию) // ОНТИ НЦБИ Пущино. 1980. С. 12-14.
3. Дерзонов В.А. Химико-лабораторное стекло. 2014. URL: http: //poliformdetal.com(дата обращения: 23.04.16).
4. Димьянов К.В. Адапторы микроскопов для манипуляций // Ependorf. 2010. URL: https://online-shop.eppendorf.ru/RU-ru/Manipuljacii-s-kletkami(дата обращения: 23.04.16).
5. Земскова М.Ю., Никитин В.А., Бендукидзе К.А. Микроинъекция ДНК в ядра соматических клеток // В кн.: “2-е Всесоюзное совещание по генетике соматических клеток в культуре”, М., Изд-во атомной энергии АН СССР. 1983. 95 с.
6. Кумагин Р.А. Пуллер пипеток // Биотехнологии 2009. URL: http://www.biotechnologies.ru/catalog(дата обращения: 19.04.16).
7. Купревич И.С. Физико-химические свойства стекла // Стекло. 2008. URL: http: //ru.knowledgr.com(дата обращения: 23.04.16).
8. Насонов Д.Н. Виды и свойства стекла. 2006. URL: http: //www.dia- m.ru/page(дата обращения: 20.04.16).
9. Никитин В.А., Фесенко Е.Е. Биофизические аспекты реконструкции единичной клетки методами клеточной инженерии // Биофизика. 2006. 51(8). С. 673-678.
10. Первис Р. Микроэлектродные методы внутриклеточной регистрации и ионофореза. Пер. с англ. М.: Мир. 1983. 208 с.
11. Риджуэй Э. А. Дж. Векторы экспрессии млекопитающих. // В кн.:
Сельскохозяйственная биотехнология: векторные системы молекулярного клонирования. М.: ВО Агропром издат. 1991. С. 438¬464.
12. Седов А.Б. Микрокузница MF-900 // Научный парк СПБГУ. 2016. URL: http://researchpark.spbu.ru/rmkt-eq-rus/138-equipment-rmkt-dlya-raboty-s- kletochnimi-kulturami(дата обращения: 23.04.16).
13. Филипова С.А. Биология клетки. 2012. URL: http: //
www.eppendorf.com. (дата обращения: 15.04.16).
14. Фонбрюн П. Методы микроманипуяций. 1951. С. 89-96.
15. Чайлахян Л. М, Вепринцев Б. Н, Свиридова Т. А., Никитин В. А. Электростимулируемое слияние клеток в клеточной инженерии. Биофизика. 32. 1987. С. 874-887.
16.Эрнст Л., Гольдман И., Зиновьева Н. // Доклады РАН. 1995. С. 555-558.
17. Шкуматов А.А. Клонирование: прошлое, настоящее... будущее? Проблемы репродукции. 6. 2001. С. 1-16.
18. Alberts B., Johnson A., Lewis J., RaffM., Roberts K, Walter P. 2002. // Molecular biology of the cell. 4th ed. URL:http: //www.ncbi.nlm.nih.gov/books. (дата обращения: 17.04.2016).
19. Bowman C., Tedeschi H. Electrophoretic injection of a fluorescent dye into giant mitochondria and mitoplasts // Science. 209. 1980. P. 1251-1252.
20. Brian R. Davis, Judith Yannariello-Brown, Nicole L. Prokopishyn, Zhongjun Luo, Mark R. Smith, JueWang, N. D. Victor Carsrud and David B. Brown. Glass needle - mediated microinjection of macromolecules and transgenes into primary human blood stem/progenitor cells. // BLOOD,- 2000 - Vol 95, P. 33-43.
21. Bridgman P.C., Brown M. E, Balan I. Biolistic transfection // Methods Cell Biol. 71. 2003. P. 353-368.
22. Capecchi M. R. High efficiency transformation by direct microinjection of DNA into cultured mammalian cells // Cell. 22 (2, Pt 2). 1980. 479-488.
23. Celis J. E. Microinjection of somatic cells with micropipettes: comparison with other transfer techniques // Biochem. J. 233. 1984. P. 281-291.
24. Clinical IMSI // Research Instruments.2012.URL: http: //www.research- instruments.com/ri-imsi(дата обращения: 15.04.16).
25. Cheng W.M., An L., Zhu Y.B., Liu J.H., Gao H.M., Li X.H., Zheng S.J., Cheng D.B., Tian J.H. Effects of disulfide bond reducing agents on sperm chromatic structural intergrity and developmental competence of in vitro matured oocytes after intracytoplasmic sperm injection in pigs // Society of Reproduction and Fertility. 2009. - Vol. 137. P. 633-643.
26. Davis B. R., Yannariello-Brown J., Prokopishyn N. L, Luo Z, Smith M.R., Wang J., Carsrud N. D., Brown D. B.. Glass needle-mediated micro injection of macromolecules and transgenes into primary human blood stem/progenitor cells // Blood. 95. 2000. P. 437-444.
27. David F.B. Miller, Stacy L. Holtzman, and Thomas C. Kaufman. //Customized Microinjection Glass Capillary Needles for P-Element Transformations in Drosophila melanogaster. // BioTechniques. 2002. P. 366-375.
28. Dobrovolsky V.N., Lagutin O.V., Vinogradova T.V., Frolova I.S.,
Kuznetsov V.P., Larionov O.A. Human gamma-interferon expression in the mammary gland of transgenic mice. FEBS Lett., 1993. P 181-184.
29. Diacumakos E. G. Methods for micromanipulation of human somatic cells in culture // Methods Cell Biol. 7. 1973. P 287-311.
30. Di Berardino M. A., McKinnell R. G., WolfD.P. The golden anniversary of cloning: a celebratory essay // Differentiation. 71. 2003. P.398-401.
31.Illmensee K. Cloning in reproductive medicine. J. Assist // Reprod. Genet.
2001. P. 451-467.
32.Illmensee K. Biotechnology in reproductive medicine // Differentiation.
2002. P. 167-173.
33. Furusawa M., NishimuraT, YamaizumiM., OkadaY.. Injection of foreign substances into single cells by cell fusion // Nature. 249. 1974. P. 449-450.
34. Gopal T. V. Gene transfer method for transient gene expression, stable transformation, and cotransformation of suspension cell cultures // Mol.
Cell. Biol. 5. 1985. P. 1188-1190.
35. Graham F. L., Van der Eb A. J. A new technique for the assay of infectivity of human adenovirus 5 DNA // Virology. 52. 1973. P. 456-467.
36. Graessmann A., Graessmann M., Mueller C. Microinjection of early SV40 DNA fragments and T antigen // Methods En-zymol. 65. 1980. P. 816-825.
37. Gurdon J. B., Byrne J. A. The first half-century of nuclear transplantation // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 1000. 2003. P. 8048-8052.
38. Hanahan D. Heritable formation of pancreatic beta-cell tumours in transgenic mice expressing recombinant insulin/simian virus 40 oncogenes // Nature. 315. 1985. P. 115-122.
39. Hibbitt O., Coward K, Kubota H, Prathalingham N., Holt W., Kohri K, Parrington J. In vivo gene transfer by electroporation allows expression of a fluorescent transgene in hamster testis and epididymal sperm and has adverse effects upon testicular integrity or sperm quality // Biol. Reprod. 74. 2006. P. 95-101.
40. Hochedlinger K., Jaenisch R. Nuclear transplantation, embryonic stem cells, and the potential for cell therapy // N. Engl. J. Med. 2003. P. 275-286.
41. Klein T. M, Arentzen R, Lewis P. A., Fitzpatrick-McElligott S. Transformation of microbes, plants and animals by particle bombardment // Biotechnology. (N. Y.). 10. 1992. P. 286-291.
42. Kimura Y., Yamagimachi R. Intracytoplasmic sperm injection in the mouse // Biology of Reproduction. 1995. - Vol. 52. P. 709-720.
43. Krieger M., Brown M. S., Faust J. R., Goldstein J. L. Replacement of endogenous cholesteryl esters of low density lipoprotein with exogenous cholesteryl linoleate // Reconstitution of a biologically active lipoprotein particle. J. Biol. Chem. 253. 1978. P. 4093-4101.
44. Kuhholzer B., Prather R. S. Advances in livestock nuclear transfer // Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 2000. P. 240-245.
45. Lieber M. R., Hesse J. E., NickolJ.M., Felsenfeld G. The mechanism of osmotic transfection of avian embryonic erythrocytes: analysis of a system for studying developmental gene expression // J. Cell Biol. 105. 1987. P. 1055-1065.
46. Loyter A, ZakaiN., Kulka R. G.. «Ultramicroinjection» of macromolecules or small particles into animal cells. A new technique based on virus-induced cell fusion // J. Cell. Biol. 1975. P. 292-304.
47. Lo C. W. Transformation by iontophoretic microinjectin of DNA: multiple integrations without tandem insertions // Mol. Cell. Biol. 3. 1983. P. 1803¬1814.
48. Machaty Z., Paldi A., Csaki T., Varga Z., Kiss I., Barandi Z., Vajta G. Biopsy and sex determination by PCR of IVF bovine embryos // Journal of Reproduction and Fertility. 1993. -Vol. 98. P. 467-470.
49. Malov D., Микропипетки ORIGIO Humagen. 2011. URL: http:
//www.origio.ru(дата обращения: 19.04.16).
50. Mario R. Capecchi. High Efficiency Transformation by Direct
Microinjection of DNA into Cultured Mammalian Cells. Vol. 22. 1980. P 479-488.
51. Miller C. R., ClappP. J, O’Brien D. F. Visible light-induced destabilization of endocytosed liposomes // FEBS Lett. 467. 2000. P. 52-56.
52. Mohammad Mehdi Naderi, Mohammad Reza Sadeghi and Mohammad Mehdi Akhondi. A Technique for Facile and Precise Transfer of Mouse Embryos.//Avicenna J Med Biotech. 2013. P. 62-65.
53. Neumann E, Schaefer-Ridder M., Wang Y, Hofschneider P. H. Gene transfer into mouse lyoma cells by electroporation in high electric fields // EMBO J. 11. 1982. P.841-845.
54. Niemann H., Kues W., Carnwath J.W. Transgenic farm animals: present and future // Rev. Sci. Tech. 24. 2005. P. 285-298.
55. Nozaki T., Ogawa R., Feril L. B., Jr., Kagiya G., Fuse H, Kondo T. Enhancement of ultrasound-mediated gene transfection by membrane modification // J. Gene Med. 5. 2003. P. 1046-1055.
56.Ocho M., Nakai S., Tasaka K., Watanabe S., Oda T.. Microinjection of nucleic acids into cultured mammalian cells by electrophoresis // Acta Med. Okayama. 35. 1981. P. 381-384.
57.Ornitz D. M., Pamiter R. D., Hammer R.E., BrinsterR.L, Swift G. H., MacDonald R. J.. Specific expression of an elas-tase-human growth hormone fusion gene in pancreatic acinar cells of transgenic mice // Nature. 13. 1985. P. 600-602.
58. Pipette cookbook». Rev. F. One Digital Drive, Novato, CA 94949 415-883-0128. 2010. P. 40-45. URL: http: // www.sutter.com. (дата обращения: 17.04.2016).
59. Pittoggi C., Beraldi R., Sciamanna I., Barberi L., Giordano R., Magnano A. R., Torosantucci L, PescarmonaE., Spadafora C.. Generation of biologically active retro-genes upon interaction of mouse spermatozoa with exogenous DNA // Mol. Reprod. Develop. 73. 2006. P. 1239-1246.
60.Sussman D. J., Milman G. Short-term, high-efficiency expression of transfected DNA // Mol. Cell. Biol. 4. 1984. P. 1641-1643.
61.Schaefer-Ridder M, Wang Y, Hofschneider P. H. Liposomes as gene carriers: efficient transformation of mouse L cells by thymidine kinase gene // Science. 215. 1982. P. 166-168.
62.Smith S. J., Mohum T. J. Frog transgenesis made simple // Nat. Methods. 2. 2005. P. 897-898.
63.Stephens D. J, Pepperkok R. The many ways to cross the plasma membrane // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 98. 2001. P. 4295-4298
64. Tharasanit T., Colleoni S., Lazzari G., Colenbrander B., Galli C., Stont T.A.E. Effect of cumulus morphology and maturation stage on the cryopreservability of equine oocytes // Reproduction. 2006. - Vol. 132. P. 759-769.
65. Van der Putten H., Botteri F. M., Miller A. D., Rosenfeld M. G., Fan H., Evans R. M., Verma I. M.. Efficient insertion of genes into the mouse germ line via retroviral vectors // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 82. 1985. P. 6148¬6152.
66. Viigipuu K., Kallio P. Microinjection of living adherent cells by using a semi-automatic microinjection system // Altern. Lab. Anim. 32. 2004. P. 417-423.
67. Walev I., BhakdiS.C., Hofmann F., DjonderN., ValevaA., Aktories K., Bhakdi S. Delivery of proteins into living cells by reversible membrane permeabilization with streptolysin-O // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 98. 2001. P. 3185-3190.
68. Wilmut I., Schnieke A. E., McWhir J., Kind A. J., Campbell K. H. S.. Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells // Nature. 385.1997. P. 810-813.
69. Wharton T. Puller PC-10 // NARISHIGE Group. 2009. URL:
http://products.narishige-group.com(дата обращения: 24.04.16).
70. Wharton T. Microforge MF-900 // NARISHIGE Group. 2009. URL: http: //products.narishige-group.com(дата обращения: 23.04.16).
71. Xihe L., Morris L.H-A., Allen W.R. Effects of different activation treatments on fertilization of horse oocytes by intracytoplasmic sperm injection // Journal of Reproduction and Fertility. Vol. 119. 2000. P. 253¬260.
72. Yamamoto F., Furusawa M., Furusawa I., Obinata M. The «pricking» method. A new efficient technique for mechanically introducing foreign DNA into the nuclei of culture cells // Exp. Cell Res. 1982. P. 79-84.