Effective individual culture system for in vitro production of bovine embryos / Sistema eficaz de cultivo individual de embriões bovinos produzidos in vitro

A new and effective protocol to culture bovine embryos without coculture and with individualized culture media has been established, which would allow the study of a single embryo's metabolism. For this purpose, bovine embryos were produced in vitro by standard protocols in three different types of media: KSOM, SOFaa, and KSOM followed by SOFaa at day 2. Presumptive zygotes were divided into six groups: control, cultured in groups (C-KSOM, C-SOFaa, and C-KS), and individual well system (W-KSOM, W-SOFaa, and W-KS). Cleavage and blastocyst rates were assessed on days 2 and 7 respectively. Relative quantification of transcripts related to important metabolic processes (GLUT1, GLUT3, GSK3, SOD1, HSPD1, G6PD) were assessed in C-KS and W-KS blastocysts. Results show that cleavage was significantly higher only in W-KSOM when compared to C-KSOM, while blastocyst rates differ only between C-SOF and W-SOF. All the other comparisons did not present statistical difference. Moreover, gene expression analysis revealed that blastocysts cultured in groups and in the individual well system present similar transcription patterns. Thus, the obtained conclusion was that the individual well system performed could be used as an effective alternative protocol for individual culture of bovine embryos, since the rates are similar to routine group culture.(AU)

Estabeleceu-se um protocolo novo e eficaz de cultivo individual de embriões bovinos sem o uso de cocultivo e sem compartilhamento de meio visando à análise do metabolismo individual do embrião. Para isso, embriões foram produzidos in vitro por protocolos convencionais em três diferentes tipos de meio: KSOM, SOFaa e KSOM seguido por SOFaa no dia 2. Os zigotos presumíveis foram divididos em seis grupos: controles (cultivo em grupo ­ C-KSOM, C-SOFaa e C-KS) e sistema de poços individuais (W-KSOM, W-SOFaa e W-KS). As taxas de clivagem foram avaliadas nos dias 2 e 7, respectivamente. Além disso, a quantificação relativa de transcritos relacionados a importantes processos metabólicos (GLUT1, GLUT3, GSK3, SOD1, HSPD1 e G6PD) foi avaliada nos blastocistos dos grupos C-KS e W-KS. Os resultados mostram que as taxas de clivagem foram maiores apenas no grupo W-KSOM quando comparado ao grupo C-KSOM, enquanto a taxa de blastocistos diferiu apenas entre os grupos C e W-SOF. Além disso, a análise da expressão gênica mostrou que blastocistos cultivados em grupo ou em sistema de poços individuais são semelhantes quanto à expressão gênica. Assim, a conclusão obtida foi que o sistema individual proposto pode ser utilizado como um protocolo alternativo eficiente para o cultivo individual de embriões de bovino, uma vez que suas características permanecem semelhantes àquelas do sistema convencional de produção de embriões.(AU)

Effective individual culture system for in vitro production of bovine embryos / Sistema eficaz de cultivo individual de embriões bovinos produzidos in vitro

A new and effective protocol to culture bovine embryos without coculture and with individualized culture media has been established, which would allow the study of a single embryo's metabolism. For this purpose, bovine embryos were produced in vitro by standard protocols in three different types of media: KSOM, SOFaa, and KSOM followed by SOFaa at day 2. Presumptive zygotes were divided into six groups: control, cultured in groups (C-KSOM, C-SOFaa, and C-KS), and individual well system (W-KSOM, W-SOFaa, and W-KS). Cleavage and blastocyst rates were assessed on days 2 and 7 respectively. Relative quantification of transcripts related to important metabolic processes (GLUT1, GLUT3, GSK3, SOD1, HSPD1, G6PD) were assessed in C-KS and W-KS blastocysts. Results show that cleavage was significantly higher only in W-KSOM when compared to C-KSOM, while blastocyst rates differ only between C-SOF and W-SOF. All the other comparisons did not present statistical difference. Moreover, gene expression analysis revealed that blastocysts cultured in groups and in the individual well system present similar transcription patterns. Thus, the obtained conclusion was that the individual well system performed could be used as an effective alternative protocol for individual culture of bovine embryos, since the rates are similar to routine group culture.(AU)

Estabeleceu-se um protocolo novo e eficaz de cultivo individual de embriões bovinos sem o uso de cocultivo e sem compartilhamento de meio visando à análise do metabolismo individual do embrião. Para isso, embriões foram produzidos in vitro por protocolos convencionais em três diferentes tipos de meio: KSOM, SOFaa e KSOM seguido por SOFaa no dia 2. Os zigotos presumíveis foram divididos em seis grupos: controles (cultivo em grupo ­ C-KSOM, C-SOFaa e C-KS) e sistema de poços individuais (W-KSOM, W-SOFaa e W-KS). As taxas de clivagem foram avaliadas nos dias 2 e 7, respectivamente. Além disso, a quantificação relativa de transcritos relacionados a importantes processos metabólicos (GLUT1, GLUT3, GSK3, SOD1, HSPD1 e G6PD) foi avaliada nos blastocistos dos grupos C-KS e W-KS. Os resultados mostram que as taxas de clivagem foram maiores apenas no grupo W-KSOM quando comparado ao grupo C-KSOM, enquanto a taxa de blastocistos diferiu apenas entre os grupos C e W-SOF. Além disso, a análise da expressão gênica mostrou que blastocistos cultivados em grupo ou em sistema de poços individuais são semelhantes quanto à expressão gênica. Assim, a conclusão obtida foi que o sistema individual proposto pode ser utilizado como um protocolo alternativo eficiente para o cultivo individual de embriões de bovino, uma vez que suas características permanecem semelhantes àquelas do sistema convencional de produção de embriões.(AU)

IDENTIFICAÇÃO DE MARCADORES NÃO INVASIVOS PARA A COMPETÊNCIA OVOCITÁRIA EM BOVINOS

Nome completo do autor da tese de dissertação: Ana Luiza Silva Guimarães Título da dissertação: Identificação de marcadores não invasivos para a competência ovocitária em bovinos Nome do curso: Doutorado em Ciências Animais Data de defesa: 29/09/2017 Orientador: Margot Alves Nunes Dode Palavras-chaves: antioxidantes, biópsia, competência ovocitária, cultivo individual, metilação de DNA, RNAm Keywords: antioxidants, biopsy, oocyte competence, individual culture, DNA methylation, mRNA. Resumo em Português O presente estudo objetivou determinar o melhor sistema de cultivo individual a ser utilizado e a quantidade relativa de RNAm de genes candidatos à marcadores de competência em biópsias de células do cumulus (CC) imaturas e maturadas de ovócitos com alta e baixa capacidade de produzir embriões in vitro. Foram realizados dois experimentos, sendo que no primeiro foram testados o efeito de dois tipos de cultivo individual (microgotas 20 L e Cell Tak) na produção de embriões, o uso de ácido fólico como antioxidante em diferentes concentrações (0, 10, 20, 50 e 500 µM) na produção embrionária e no padrão de metilação de regiões do - satélite e IGF2 e, o uso de ácido fólico isolado ou conjugado com ITS durante o cultivo em sistema individual na produção e qualidade dos embriões. Já no segundo foi determinada a quantidade relativa de RNAm para os genes GPC4, PTGS2, LUM, ALCAM, FSHR, PGR, GPX3, SERPINE2, HAS2, PRDX3, por PCR em tempo-real (qPCR) em biópsias de CC imaturas e maturadas. As biópsias utilizadas para o qPCR foram agrupadas conforme o resultado da produção de embriões em: CCOs que formaram blastocisto em D7(embrião); CCOs que não clivaram (não clivado) e, CCOs que clivaram, mas que não chegaram a blastocisto (clivado). No primeiro experimento, foi observado que o grupo Cell Tak apresentou menor taxa de clivagem (P0,05) e menor produção de embriões (P0,05) em D7 e D8 em relação ao grupo controle e microgotas de 20 L. Em relação às diferentes concentrações de ácido fólico, o grupo 500µM apresentou uma redução nas taxas de clivagem em D6 (P0,05) em relação aos demais. Em D7, não houve diferença entre os grupos quando comparados ao grupo controle. Em relação a metilação da região - Satélite, os grupos Controle, 20 µM e 500 µM apresentaram padrão semelhantes (P>0,05), que era hipometilado. Já para a região do éxon 10 do gene IGF2, o padrão de metilação foi diferente nos grupos 20 µM e 500 µM em relação ao controle (P 0,05). Quanto ao uso de ácido fólico e ITS, isolados ou associadosdurante o cultivo individual, foi observado que somente no grupo individual na presença de ITS, produção de embriões foi semelhante ao cultivado em grupo (P>0,05). No segundo experimento, dos 10 genes avaliados nas biópsias de CCs imaturas e maturadas, 2 genes apresentaram diferenças no nível de RNAm entre os grupos. O gene LUM mostrou-se mais expresso (P=0,02), enquanto que FSHR mostrou-se menos expresso (P= 0,09), ambos em CC maturadas de CCOs que desenvolveram em embrião, comparado as do grupo que não desenvolveu embrião. Conclui-se que o cultivo em gotas na presença de ITS proporcionou as melhores taxas de embriões e, que apesar do ácido fólico não afetar a produção altera o padrão de metilação do DNA. A expressão dos genes LUM e FSHR, em CCs maturadas está associada a capacidade do ovócito de formar embrião, podendo ser utilizados como marcadores não invasivos da competência ovocitária.

Resumo em Inglês The present study aimed to determine the best individal culture system to be used in vitro embryo production and to determine the quantity of genes transcrits in immature and matures cumulus (CC) cells biopsies obtained from cumulus-oocytes-complexes (COCs) with high and low capacity to produce embryos. Two experiments were carried out, in the first one the effect of two types of individual culture (microdroplets 20 L and Cell Tak) on embryo production, the use of folic acid at different concentrations (0, 10, 20, 50 and 500 M) on embryo production and methylation pattern, and the use of folic acid alone or in combination with ITS during individual culture on embryo production and quality were evaluated. In the second experiment, the relative amount of mRNA for GPC4, PTGS2, LUM, ALCAM, FSHR, PGR, GPX3, SERPINE2, HAS2 and PRDX3 genes was determined by real-time PCR (qPCR) in immature and mature CC biopsies. The biopsies were pooled according to the embryo production results as CCOs that formed blastocyst in D7 (embryo); CCOs that did not cleave (not cleaved) and CCOs that cleaved but did not reach the blastocyst (cleaved). On the first experiment, it was observed that the Cell Tak group presented lower cleavage at D2 and blastocyst rates at D7 and D8 compared to the control and the 20 L microdroplets groups. Regarding the different concentrations of folic acid, the 500M group showed lower rates of cleavage and blastocyst at D6 (P0.05), compared to the others groups. On D7, no differences were observed between the groups and the control. As for methylation, -Satellite region, all treatments were similar, (P> 0.05) and presented a hypomethylated pattern. For the exon 10 region of the IGF2 gene, it observed that, the groups exposed to acid folic, either 20 M or 500 M, had a difference methylation pattern compared to the control group (P 0.05). The results for the use of folic acid and ITS isolated or in combination during individual culture, showed that only the individual group exposed to ITS had similar embryo production to the control group (P> 0.05). In the second experiment, from 10 genes evaluated in CCs biopsies, two genes had differences in mRNA levels. The LUM gene was more expressed (P = 0.02), whereas FSHR was less expressed (P = 0.09) in maturated CC obtained from CCOs that developed into embryo, compared to the ones that did not. It can be concluded that individual culture in microdrops in the presence of ITS gave the highest embryo production and that although folic acid does not increase embryo development it changes their methylation pattern. In addition, the expression of the LUM and FSHR genes in CC is associated with the ability of the oocyte to form an embryo and can used as noninvasive markers of oocyte competence.