Modificação de células-tronco espermatogoniais para produção de bovinos transgênicos / Modification of spermatogonial stem cells to produce transgenic bovine

RESUMO

A espermatogênese em mamíferos é um processo sustentado pela auto-renovação e diferenciação de células-tronco espermatogoniais (SSCs). O estudo destas células oferece um excelente modelo para o melhor entendimento da biologia das células-tronco adultas e dos mecanismos que controlam as funções das SSCs. Além do potencial biomédico para estudos sobre infertilidade em diferentes espécies, as SSC possuem uma aplicação promissora na biotecnologia para a produção de animais transgênicos. Assim, o objetivo deste trabalho foi responder à pergunta "SSCs bovinas LacZ+ podem integrar-se aos túbulos seminíferos de bezerros pré-púberes da raça Nelore após transplante autólogo?" Para isso, bezerros Nelore de 5 meses de idade (n=16) foram submetidos a uma orquiectomia unilateral para o isolamento de células espermatogoniais por digestão enzimática. Após o plaqueamento diferencial, as células foram transduzidas com um vetor lentiviral contendo a sequencia do gene marcador LacZ. Para isso, os animais foram aleatoriamente alocados em um dos quatro grupos experimentais LacZ+/PKH26+, LacZ+/PKH26-, LacZ-/PKH26+, LacZ-/PKH26-. Após 60 h do início do cultivo in vitro, as células espermatogoniais foram transplantadas autologamente para o mediastino do testículo remanescente por injeção guiada por ultrassonografia. O testículo transplantado foi removido cirurgicamente após 45 dias e amostras de tecido foram submetidas a reação com x-gal para verificação da integração de células espermatogoniais transgênicas aos túbulos seminíferos. Células espermatogoniais foram isoladas e cultivadas in vitro com sucesso. Contudo, não foi possível obter uma população pura de SSCs por plaqueamento diferencial. Embora tenha sido eleito o transplante de células espermatogoniais e não de SSCs somente, sabe-se que também foram transplantadas SSCs, pois a caracterização das células isoladas demonstrou a expressão dos marcadores de SSCs ITGA6, GFRa-1, PGP 9.5 e afinidade pela lectina DBA. Crioseções de amostras de tecido testicular coradas com x-gal permitiram a observação de células transgênicas em 8 de 8 animais que receberam células LacZ+. Contudo, todas as células transgênicas observadas estavam situadas no interstício. Concluindo, não foi possível observar a integração das células transgênicas transplantadas aos túbulos seminíferos do testículo receptor após 45 dias do transplante autólogo utilizando a técnica de injeção intratesticular de células espermatogoniais LacZ+ no mediastino de bezerros pré-púberes da raça Nelore

ABSTRACT

Mammalian spermatogenesis is sustained by self renewal and differentiation of spermatogonial stem cells (SSCs). The study of these cells provides a model to better understand adult stem cell biology and the mechanisms that control SSC functions. Besides the biomedical potential to perform studies of infertility in many species, SSCs hold a promising biotechnological application at animal transgenesis. In this manner, the goal of this study was to answer the question "Can LacZ+ bovine SSCs be integrated into seminiferous tubule of prepubertal Nelore bulls subjected to autologous transplantation?" Hence, 5 months old bulls (n=16) were hemicastrated and spermatogonial cells were isolated by a two step enzymatic digestion procedure. After differential plating, cells were transduced with a lentivirus vector carrying the LacZ reporter gene sequence. Animals were randomly allocated in four experimental groups LacZ+/PKH26+, LacZ+/PKH26-, LacZ-/PKH26+, LacZ-/PKH26-. After 60 h of the onset of in vitro culture, spermatogonial cells were autologously transplanted to the remaining testes by an ultrasound guided needle injection at the testis mediastinum. The transplanted testes were surgically removed after 45 days and testicular tissue samples were subjected to x-gal staining to assess the integration of transgenic spermatogonial cells to seminiferous tubule. Spermatogonial cells were successfully isolated and in vitro cultured. However, it was not possible to obtain a SSC enriched population of cells by differential plating. Although it was decided by the transplant of spermatogonial cells instead of pure SSCs only, it was detected the expression of SSC marker genes ITGA6, PGP9.5, GFR-1 and the affinity for DBA by the isolated cells. Cryosections of x-gal stained testicular tissue samples allowed the observation of transgenic cells in 8 out of 8 animals that received LacZ+ cells. However, all transgenic cells observed were located at the interstitial space. In conclusion, it was not possible to observe the integration of the transplanted transgenic cells into seminiferous tubule of prepubertal Nelore bulls subjected to autologous transplantation using an ultrasound guided needle injection at the testis mediastinum, after 45 days of transplant