Jaderná transplantace u jiker jesetera

MSc. Effrosyni FATIRA

Doctoral thesis

Nuclear transplantation in sturgeon eggs

Abstract:

The development of reproductive biotechnology is opening a new window for the conservation of threatened wildlife, as a backup when all other protection policies have failed. In this sense, nuclear transfer, also called cloning, is expected to be a useful tool to preserve species that are nearly extinct or to reconstruct extinct species. Interspecific somatic cell nuclear transfer (iSCNT) application to endangered sturgeon species has a great advantage, as the reconstruction of the critically threatened species can be achieved after a single fin-cell is transplanted in the egg-cytoplasmic environment of species whose eggs are easily available in farms. In the present Ph.D. study, the sterlet, considered to be a model species for sturgeon family, has been used as the egg recipient while the Russian sturgeon and the beluga, considered to be mostly favorable for caviar consumption, as well as the albino sterlet, have been used as donor fin cells. Overall, the SCNT methodology was a very delicate multi-step procedure that required optimization of many experimental conditions with precise techniques and skillful manipulations. In this study, the crucial steps of sturgeon cloning have been tested by adjustment of the experimental conditions with intraspecific and interspecific SCNT. The study demonstrated that the iSCNT can be applied to real endangered species. In addition, after the improvement of the iSCNT technique by utilizing the mSCNT, we were able to obtain for the first time a specimen (0.8%) from the donor's origin only, while two specimens (1.6%) showed both the recipient and donor genome. These results were of high significance because the donor DNA was able to integrate into a sturgeon embryo after interspecific cloning. In all, the present Ph.D. study provides evidence that cloning with the multiple donor somatic cells can be feasible in the future. Despite the fact that sturgeon cloning faces limitations, to date it is a promising technique for their preservation.

Abstract:

Vývoj reprodukční biotechnologie otevírá nové možnosti pro ochranu ohrožených živočichů, je tak zálohou v případě selhání všech ostatních způsobů ochrany. Jednou z takových biotechnologií je jaderný transfer, nazývaný také klonování, který se může stát užitečným nástrojem k zachování druhů, které jsou téměř zaniklé, nebo k obnovení druhů již zaniklých. Aplikace interspecifických jaderných transferů somatických buněk (SCNT) na ohrožené druhy jeseterů má velkou výhodu. Obnovení kriticky ohrožených druhů lze totiž dosáhnout po transplantaci jediné buňky z ploutve do cytoplazmy vajíček druhů, která jsou snadno dostupná na farmách. V prezentované studii byl jeseter malý, považovaný za modelový druh jesetera, použit jako recipient vajíček. Zatímco jeseter ruský a vyza velká, kteří jsou považováni za kriticky ohrožené druhy, a albinotická forma jesetera malého, byli použiti jako donoři buněk získaných z ploutví. Celkově je metodika SCNT velmi delikátním vícekrokovým postupem, který vyžaduje optimalizaci mnoha experimentálních podmínek, precizní techniky a manipulace. V této studii byly klíčové kroky klonování jeseterů optimalizovány pro intraspecifický a interspecifický SCNT. Studie prokázala, že SCNT lze skutečně aplikovat i na ohrožené druhy. Kromě toho jsme po vylepšení techniky SCNT pomocí injikace více somatických buněk dokázali poprvé získat jedince (0,8%) pouze s původem donora, zatímco dva vzorky (1,6%) vykazovaly jak genom recipienta, tak donora. Tyto výsledky jsou velmi významné, neboť jsme tím dokázali, že donorová DNA byla schopna integrace do embrya jesetera po interspecifickém klonování. Tato Ph.D. studie poskytuje důkaz, že klonování s více dárcovskými somatickými buňkami může být v budoucnu realizovatelné. Navzdory skutečnosti, že klonování jeseterů čelí omezením, je to aktuálně slibná technika pro jejich uchování.

Keywords

Jeseter malý, jeseter ruský, vyza velká, jaderný transfer somatických buněk

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 5. 2020

Thesis defence

• Supervisor: MSc. Taiju Saito, Ph.D.

UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA IN ČESKÉ BUDĚJOVICE

Faculty of Fisheries and Protection of Waters

Doctoral programme / field:
Zootechnics / Fishery