Transgénesis mediada por espermatozoides en la especie porcina: efecto de la presencia de ADN exógeno sobre la calidad seminal y evaluación de la producción in vivo de embriones transgénicos / Sperm mediated gene transfer in pigs: Effect of exogenous DNA presence in seminal quality and evaluation of in vivo transgenic embryo production

RESUMEN

Una alternativa biotecnológica para la producción de animales transgénicos es la transgénesis mediada por espermatozoides (SMGT), basada en la habilidad de las células espermáticas de unir e interiorizar ADN exógeno. En este estudio se plantearon dos objetivos principales 1) evaluar el efecto de la presencia de ADN exógeno sobre la calidad seminal y 2) evaluar la eficiencia en la producción de embriones transgénicos porcinos in vivo mediante inseminación intrauterina quirúrgica con espermatozoides incubados con el transgén. Para alcanzar estos objetivos, los espermatozoides (libres de plasma seminal) fueron incubados en presencia del transgén EGFP (proteína verde fluorescente) durante 2 h a 16°C (en una relación de 10(8) cels/mL y 5 µg ADN/mL). Se valoró la motilidad, motilidad progresiva e integridad de membrana de los espermatozoides incubados, en presencia o ausencia del transgén. Los resultados mostraron que la presencia del ADN no afectó a ninguno de los parámetros seminales estudiados. Con muestras seminales incubadas con el transgén se llevaron a cabo inseminaciones intrauterinas mediante laparotomía en 4 hembras prepúberes. A los 6-7 días tras la inseminación se recolectaron los embriones, para evaluar la tasa de fecundación y la expresión de la proteína verde fluorescente EGFP en los mismos. El número medio de cuerpos lúteos por cerda fue de 10,50 ± 2,90 con una tasa de recolección de 11,90%. Se recolectó un total de 5 embriones presentando todos ellos un estado normal de desarrollo y una alta calidad (dos de ellos presentaban más de 400 células por embrión). Cuando fue analizada la expresión mediante microscopia de fluorescencia, ninguno de ellos expresaba la proteína EGFP. Este resultado, bajo las condiciones experimentales del presente estudio, podría indicar que el transgén se una en su mayoría a espermatozoides con baja viabilidad por lo que la probabilidad de que los espermatozoides vivos unan el ADN y sean capaces de fecundar en comparación con espermatozoides sin el transgén es realmente baja.

ABSTRACT

An alternative technology for producing transgenic animals is sperm mediated gene transfer (SMGT), based on the ability of sperm cells to bind and internalize exogenous DNA. The aims of this work were 1) evaluate the effects of the presence of exogenous DNA in the seminal quality and 2) evaluate the efficiency of transgenic embryos production by surgery artificial insemination using sperm mediated gene transfer technique. Fresh spermatozoa (removed seminal plasma) were incubated with DNA (EGFP) at 16°C for 2 h (10(8) cells/mL and 5 µg DNA/mL). At first motility, progressive motility and viability were evaluated in spermatozoa incubated with or without exogenous DNA. The results showed that the presence of the DNA did not affect any of the studied sperm parameters (motility, progressive motility and viability). On the other hand insemination was carried out in 4 gilts by laparotomy in utero tubaric junction. Six-seven days after insemination blastocysts were collected and fertilization rate and transgene expression were determined. The mean number of corpora lutea/gilt was 10.50 ± 2.90 with a mean recovery rate of 11.90%. After the surgery, a total of 5 embryos were recovered and the percentage of normally developed embryos was 100% and with a high quality (two of them had more than 400 cells). When the blastocysts recovered after 6-7 days post-insemination were analyzed by fluorescence microscopy, it was revealed that none of them expressed protein EGFP. These results show the possibility that exogenous DNA bound to the sperm with low viability and only a low percentage to viable sperm, so the probability that live sperm bind the DNA and are able to fertilize in comparison with live sperm without the transgene are really low.