In vitro culture of ovine mammary gland cells expressing beta-lactoglobulin and beta-casein / Células da glândula mamária ovina cultivadas in vitro expressam beta-lactoglobulina e beta-caseina

The expression of milk proteins in vitro is essential to exploit the mammary gland cells as a biological model. Enzymatic tissue disaggregation has been widely used to establish mammary cell culture, but its effect in long-term ovine mammary cell culture is not completely elucidated. This study aimed at comparing mechanical/enzymatic and mechanical dissociation methods to establish ovine mammary cell culture. We compared cellular differentiation induced by lactating ewe serum or fetal bovine serum based on the gene expression levels of milk proteins (beta-lactoglobulin, alpha s1-casein, and betacasein). Mechanically dissociated cells were positive immunostaining for cytokeratin 8.13, such as mammary epithelial cells. These cells are responsible for milk protein expression and they are low immunostaining for vimentin, mesenchymal marker. Mechanical/enzymatic dissociation cells were positive for vimentin. The fastest cell growth (cell/hour) was observed in the mechanical dissociation group cultured with 10% fetal bovine serum medium. Mechanically and mechanically/enzymatically derived cells were able to express beta-casein and beta-lactoglobulin, but not alpha s1-casein. The relative expression of beta-lactoglobulin was not affected by the tissue dissociation method or culture media, beta-casein relative expression was down regulated in mechanically dissociated cells cultured in the presence of lactating ewe serum, (P = 0.019). Beta-casein relative expression was also down regulated in mechanically/enzymatically dissociated cells cultured with fetal bovine serum (P = 0.021). In the present conditions, we conclude that mechanical dissociation followed by culture with 10% of fetal bovine serum was the most efficient method to induce milk proteins' mRNA expression by ovine mammary epithelial cells in vitro.(AU)

A expressão in vitro de proteínas do leite é essencial para explorar as células da glândula mamária como um modelo biológico. A desagregação tecidual via enzimática é amplamente utilizada para o estabelecimento cultivo de células mamárias. No entanto, seu efeito a longo prazo no cultivo de células da glândula mamária ovina ainda não é bem elucidado. Este estudo tem como objetivo comparar dois métodos de dissociação tecidual, mecânico/enzimático e mecânico, para estabelecer cultivo celular de glândula mamária ovina. A indução da diferenciação celular, por adição de soro de ovelha lactante ou soro fetal bovino, foi avaliada pelos níveis de expressão de proteínas do leite (beta-lactoglobulina, alpha s1-caseína e beta-caseína). Células mecanicamente dissociadas foram positivamente marcadas para a presença de citoqueratina 8.13, marcador para células epiteliais mamárias. Essas células são as responsáveis pela produção das proteínas do leite e são pouco marcadas para a presença de vimentina, marcador para células de origem mesenquimal. Já as células obtidas da dissociação mecânica/ enzimática foram positivamente marcadas para presença de vimentina. A maior velocidade de crescimento (células/hora) foi observado para o grupo com dissociação mecânica cultivado em meio com 10% de soro fetal bovino. As células obtidas tanto da dissociação mecânica quanto mecânica/enzimática foram capazes de expressar beta-lactoglobulina e beta-caseína, mas não alfa s1-caseína. A expressão relativa de beta-lactoglobulina não foi afetada pelo método de dissociação ou meio de cultivo. A expressão relativa da beta-caseína foi negativamente regulada para células mecanicamente dissociadas e cultivadas na presença de soro de ovelha lactante (P = 0,019). A expressão relativa da beta-caseína também foi negativamente regulada para células dissociadas de forma mecânica/enzimática e cultivadas com soro fetal bovino (P = 0,021). Nas condições do presente estudo, concluímos que o método de dissociação mecânica seguido pelo cultivo em meio com 10% de soro fetal bovino foi o método mais eficiente para induzir a expressão mRNA de proteínas do leite por células epiteliais mamárias ovinas in vitro.(AU)

In vitro culture of ovine mammary gland cells expressing beta-lactoglobulin and beta-casein / Células da glândula mamária ovina cultivadas in vitro expressam beta-lactoglobulina e beta-caseina

The expression of milk proteins in vitro is essential to exploit the mammary gland cells as a biological model. Enzymatic tissue disaggregation has been widely used to establish mammary cell culture, but its effect in long-term ovine mammary cell culture is not completely elucidated. This study aimed at comparing mechanical/enzymatic and mechanical dissociation methods to establish ovine mammary cell culture. We compared cellular differentiation induced by lactating ewe serum or fetal bovine serum based on the gene expression levels of milk proteins (beta-lactoglobulin, alpha s1-casein, and betacasein). Mechanically dissociated cells were positive immunostaining for cytokeratin 8.13, such as mammary epithelial cells. These cells are responsible for milk protein expression and they are low immunostaining for vimentin, mesenchymal marker. Mechanical/enzymatic dissociation cells were positive for vimentin. The fastest cell growth (cell/hour) was observed in the mechanical dissociation group cultured with 10% fetal bovine serum medium. Mechanically and mechanically/enzymatically derived cells were able to express beta-casein and beta-lactoglobulin, but not alpha s1-casein. The relative expression of beta-lactoglobulin was not affected by the tissue dissociation method or culture media, beta-casein relative expression was down regulated in mechanically dissociated cells cultured in the presence of lactating ewe serum, (P = 0.019). Beta-casein relative expression was also down regulated in mechanically/enzymatically dissociated cells cultured with fetal bovine serum (P = 0.021). In the present conditions, we conclude that mechanical dissociation followed by culture with 10% of fetal bovine serum was the most efficient method to induce milk proteins' mRNA expression by ovine mammary epithelial cells in vitro.(AU)

A expressão in vitro de proteínas do leite é essencial para explorar as células da glândula mamária como um modelo biológico. A desagregação tecidual via enzimática é amplamente utilizada para o estabelecimento cultivo de células mamárias. No entanto, seu efeito a longo prazo no cultivo de células da glândula mamária ovina ainda não é bem elucidado. Este estudo tem como objetivo comparar dois métodos de dissociação tecidual, mecânico/enzimático e mecânico, para estabelecer cultivo celular de glândula mamária ovina. A indução da diferenciação celular, por adição de soro de ovelha lactante ou soro fetal bovino, foi avaliada pelos níveis de expressão de proteínas do leite (beta-lactoglobulina, alpha s1-caseína e beta-caseína). Células mecanicamente dissociadas foram positivamente marcadas para a presença de citoqueratina 8.13, marcador para células epiteliais mamárias. Essas células são as responsáveis pela produção das proteínas do leite e são pouco marcadas para a presença de vimentina, marcador para células de origem mesenquimal. Já as células obtidas da dissociação mecânica/ enzimática foram positivamente marcadas para presença de vimentina. A maior velocidade de crescimento (células/hora) foi observado para o grupo com dissociação mecânica cultivado em meio com 10% de soro fetal bovino. As células obtidas tanto da dissociação mecânica quanto mecânica/enzimática foram capazes de expressar beta-lactoglobulina e beta-caseína, mas não alfa s1-caseína. A expressão relativa de beta-lactoglobulina não foi afetada pelo método de dissociação ou meio de cultivo. A expressão relativa da beta-caseína foi negativamente regulada para células mecanicamente dissociadas e cultivadas na presença de soro de ovelha lactante (P = 0,019). A expressão relativa da beta-caseína também foi negativamente regulada para células dissociadas de forma mecânica/enzimática e cultivadas com soro fetal bovino (P = 0,021). Nas condições do presente estudo, concluímos que [...](AU)

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

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

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

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

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 (AU)

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 (AU)

Identificação de marcadores de pluripotência em células-tronco embrionárias e embriões suínos / Identification of pluripotency markers in swine embryonic stem cells and embryos

Células-tronco embrionárias (CTE) são importantes para estudos de desenvolvimento embrionário, diferenciação e manipulação genética. Além disso, essas células podem ser utilizadas na terapia celular e organogênese in vitro. Na pesquisa sobre terapia celular a partir de CTE oriundas de embriões humanos, considerações éticas, morais e religiosas têm sido feitas por pesquisadores e leigos. Portanto, um modelo animal como o suíno (Sus scrofa) será bastante válido por transpor tais barreiras, visto que o suíno possui parâmetros fisiológicos semelhantes aos humanos. Apesar do alto potencial biomédico das CTE, existem dificuldades na manutenção da pluripotência in vitro dessas células em suínos. Portanto, estudos que visam elucidar os mecanismos de manutenção da pluripotência de CTE in vitro são necessários para viabilizar o cultivo dessas células. Os objetivos do presente estudo foram (1) isolar células-tronco embrionárias suínas a partir de blastocistos produzidos in vitro e in vivo; (2) comparar dois sistemas de cultivo in vitro das massas celulares internas (MCI) isoladas, MEF ou Matrigel e (3) identificar e comparar a expressão dos fatores de transcrição Nanog, Sox2 e FoxD3 em CTE e blastocistos suínos produzidos in vitro e in vivo. Assim, blastocistos suínos foram produzidos in vitro a partir da maturação e fecundação in vitro de oócitos de ovários obtidos em matadouro. Os embriões foram cultivados in vitro por 7 dias, até atingirem o estágio de blastocisto. Blastocistos suínos também foram produzidos in vivo, através de superovulação seguida de inseminação artificial de marrãs com 150 dias de idade. Para a colheita dos embriões, foi realizada lavagem dos cornos uterinos post-mortem cinco dias após a ovulação. Tanto blastocistos produzidos in vitro quanto os produzidos in vivo foram submetidos à imunocirurgia para isolamento da MCI. Brevemente, a zona pelúcida foi digerida com solução de pronase e os embriões incubados com soro de coelho anti-suíno para remoção das células do trofoectoderma e soro complemento de cobaia. A MCI resultante foi cultivada em meio para células-tronco (GMEM acrescido de 15% SFB, 0,1 mM ß-mercaptoetanol, 1% aminoácidos não essenciais e 4 ng/mL de bFGF) sobre monocamada de fibroblastos fetais murinos (MEF) inativados por radiação ou sobre Matrigel. Não foi observada diferença entre os dois sistemas de cultivo in vitro (MEF e Matrigel) na adesão das MCI isoladas. Também não foi verificada diferença entre os grupos de blastocistos, produzidos in vitro e in vitro, nas taxas de adesão das MCI cultivadas. Contudo, nenhuma colônia de CTE suínas foi obtida. A análise da expressão gênica em blastocistos produzidos in vitro e in vitro demonstrou que os genes Nanog e Sox2 são menos expressos em blastocistos produzidos in vitro. Contudo, a expressão do gene FoxD3, demonstrada pela primeira vez em suínos no presente trabalho, se mostrou semelhante entre os dois grupos de embriões. Visto que nenhuma linhagem de CTE legítima foi isolada em suínos até o momento, sugere-se que esta espécie possua requerimentos diferentes dos já conhecidos para as espécies murina e humana. Portanto, novos estudos são necessários para o estabelecimento de protocolos mais efetivos para o isolamento de CTE de suínos

Embryonic stem cells (ESC) represent a useful tool to study embryonic development, cell differentiation and genetic manipulation. Moreover, these cells can be applied in cell-based therapies and in vitro organogenesis. The research conducted with human ESC has generated many ethical, moral and religious considerations by scientists and laymen alike. Therefore, an animal model like the pig (Sus scrofa) is valuable by overcoming such hurdles, since this species holds physiologic parameters similar to humans. In spite of the high biomedical potential of ESC, many difficulties have been faced to maintain these cells in a pluripotent state in vitro. For this reason, studies to elucidate the mechanisms of in vitro maintenance of undifferentiated ESC are needed to improve the culture of these cells. The objectives of this study were (1) to isolate ESC from in vitro and in vitro produced swine blastocysts, (2) to compare two in vitro culture conditions to maintain isolated inner cell masses (ICM), MEF or Matrigel and (3) to identify and to compare the expression of the pluripotency markers Nanog, Sox2 and FoxD3 at ESC and in vitro and in vitro produced swine blastocysts. In this manner, swine blastocysts were obtained by in vitro maturation and fertilization of oocytes from ovaries collected in abattoirs. Embryos were in vitro cultured for 7 days until blastocyst stage. In addition, in vitro produced blastocysts were obtained by superovulation followed by artificial insemination of gilts (150 days of age). Embryos were collected by post-mortem uterus flushing five days after ovulation. in vitro and in vitroproduced blastocysts were submitted to immunosurgery to isolate the ICM. Briefly, zona pellucida was digested with pronase solution and embryos were incubated with anti-swine rabbit serum to remove trophoectoderm cells and with guinea-pig complement serum. The resultant ICM was cultured in stem cells media (GMEM added by 15% SFB, 0.1 mM ß-mercaptoethanol, 1% non essential amino acids and 4 ng/mL of bFGF) over monolayer of irradiated murine fetal fibroblasts (MEF) or Matrigel. No difference was observed between the in vitro culture conditions (MEF and Matrigel) on isolated ICM adhesion. In addition, no difference was verified between in vitro and in vitro produced blastocysts on adhesion of cultured ICM. However, no swine ESC was obtained. Gene expression analysis of in vitro and in vitro produced blastocysts showed that Nanog and Sox2 are less expressed in in vitro produced blastocysts. However, the expression of FoxD3, demonstrated in this study for the first time, was similar between groups. Since no ESC lineage was obtained in swine until now, we believe this species have different requirements compared to murine and human. Therefore, more studies are necessary to establish protocols to isolate porcine ESC