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保存睾丸细胞以拯救濒危猫科动物

保存睾丸细胞以拯救濒危猫科动物

德国莱布尼茨动物园和野生动物研究所(leibnizi - izw)的一个研究小组开发了一种分离和冷冻保存睾丸细胞的方法。这将使受威胁或濒临灭绝的猫科动物的配子和其他雄性生殖系统细胞得以安全保存和储存。研究结果发表在科学杂志《低温生物学》上。

低温保存在-196℃的液氮中是一种常见的储存生殖细胞(精子和卵子)和胚胎的方法,但可能对细胞造成损害。最初,研究小组测试了两种不同的“冻结速度”,因为冻结损害的程度很大程度上取决于冻结过程中温度降低的速度。为了保证生殖细胞和胚胎在解冻后能再次起作用,通常在冷冻前使用冷冻保护剂。它们必须在温度降低之前穿透细胞,以防止或削弱细胞内冰晶的形成,从而防止损伤。由于最常用的冷冻保护剂在较高浓度下具有细胞毒性,科学家们测试了两种不同浓度的冷冻剂。

虽然低温保护剂通常能较快地穿透单个细胞,但器官组织内的细胞很难被低温保护剂触及。因此,在这项研究中,睾丸组织不是以小块的形式保存的,而是在组织复合物溶解后作为细胞悬浮液保存,这样冷冻保护剂就能更快地渗透到单个细胞中。这种方法已经成功地应用于一些哺乳动物物种,并被莱布尼兹-伊兹w研究所的科学家用于保护猫科动物的睾丸细胞。为了尽可能温和地溶解组织复合物,莱布尼兹-伊兹w研究人员结合了机械制备步骤和使用混合酶中断细胞间接触。

“冷冻保存组织或细胞悬浮液的一个特殊问题是评估细胞解冻后的恢复情况。最终,细胞功能只能在长期的细胞培养实验中实现。然而,为了在短期内优化冷冻过程,我们使用了两种方法来评估细胞的生存能力,”莱布尼兹-伊兹w研究所的科学家Mohammad Bashawat解释说。使用荧光报告分子,低浓度的冷冻保护剂结合缓慢的冷冻速度显然是最有益的方法。去势家猫冷冻保存的睾丸细胞中,约45%在解冻后恢复活力。在对亚洲金猫和猎豹睾丸细胞的两项初步研究中,取得了相对较好的结果。莱布尼兹-伊兹w研究小组认为,这是朝着保存有价值动物的生殖系迈出的重要一步,以便在物种保护和维持其基因组多样性的背景下,为未来的应用提供参考。

在现存的39种猫科动物中,有25种被国际自然保护联盟(IUCN)列入“红色名单”,其地位从“脆弱”到“极度濒危”不等。加强繁殖的措施对于保护这些物种的遗传多样性正变得越来越重要。这些措施包括低温保存生殖细胞和人工授精。死亡或不得不安乐死的雄鼠睾丸中含有干细胞和大量未成熟的雄性生殖细胞前体。在未来,这些精子有希望在“试管”中在精子形成过程中成熟为精子,就像之前在小鼠和人类身上进行的研究小组所显示的那样。为了使猫科动物的睾丸细胞能够用于未来的研究项目,冷冻保存是一种选择,因为这使得这种宝贵的基因储备几乎可以无限储存(“冷冻库”)。对于那些因为年龄或健康状况而无法提供功能“成熟”精子的人来说,情况尤其如此。

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