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Chemical simulation of hypoxia in donor cells improves development of somatic cell nuclear transfer-derived embryos and increases abundance of transcripts related to glycolysis.
Molecular Reproduction and Development ( IF 2.7 ) Pub Date : 2020-06-17 , DOI: 10.1002/mrd.23392 Raissa F Cecil 1 , Paula R Chen 1 , Joshua A Benne 1 , Taylor K Hord 1 , Lee D Spate 1 , Melissa S Samuel 1 , Randall S Prather 1
Molecular Reproduction and Development ( IF 2.7 ) Pub Date : 2020-06-17 , DOI: 10.1002/mrd.23392 Raissa F Cecil 1 , Paula R Chen 1 , Joshua A Benne 1 , Taylor K Hord 1 , Lee D Spate 1 , Melissa S Samuel 1 , Randall S Prather 1
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To improve efficiency of somatic cell nuclear transfer (SCNT), it is necessary to modify differentiated donor cells to become more amendable for reprogramming by the oocyte cytoplasm. A key feature that distinguishes somatic/differentiated cells from embryonic/undifferentiated cells is cellular metabolism, with somatic cells using oxidative phosphorylation (OXPHOS) while embryonic cells utilize glycolysis. Inducing metabolic reprogramming in donor cells could improve SCNT efficiency by priming cells to become more embryonic in nature before SCNT hypoxia inducible factor 1‐α (HIF1‐α), a transcription factor that allows for cell survival in low oxygen, promotes a metabolic switch from OXPHOS to glycolysis. We hypothesized that chemically stabilizing HIF1‐α in donor cells by use of the hypoxia mimetic, cobalt chloride (CoCl2), would promote this metabolic switch in donor cells and subsequently improve the development of SCNT embryos. Donor cell treatment with 100 µM CoCl2 for 24 hr preceding SCNT upregulated messenfer RNA abundance of glycolytic enzymes, improved SCNT development to the blastocyst stage and quality, and affected gene expression in the blastocysts. After transferring blastocysts created from CoCl2‐treated donor cells to surrogates, healthy cloned piglets were produced. Therefore, shifting metabolism toward glycolysis in donor cells by CoCl2 treatment is a simple, economical way of improving the in vitro efficiency of SCNT and is capable of producing live animals.
中文翻译：
供体细胞缺氧的化学模拟可改善体细胞核移植衍生胚胎的发育，并增加与糖酵解相关的转录本的丰度。
为了提高体细胞核移植（SCNT）的效率，有必要修饰分化的供体细胞，使其更适合卵母细胞细胞质的重编程。区分体细胞/分化细胞与胚胎/未分化细胞的一个关键特征是细胞代谢，体细胞使用氧化磷酸化（OXPHOS），而胚胎细胞使用糖酵解。在 SCNT 缺氧诱导因子 1-α（HIF1-α）（一种允许细胞在低氧条件下生存的转录因子）促进代谢转换之前，在供体细胞中诱导代谢重编程可以通过启动细胞在本质上变得更加胚胎化来提高 SCNT 效率。 OXPHOS 参与糖酵解。我们假设，通过使用缺氧模拟物氯化钴 (CoCl 2 ) 对供体细胞中的 HIF1-α 进行化学稳定，将促进供体细胞中的这种代谢转换，从而改善 SCNT 胚胎的发育。在 SCNT 之前用 100 µM CoCl 2处理供体细胞24 小时，上调糖酵解酶的信使 RNA 丰度，改善 SCNT 发育至囊胚阶段和质量，并影响囊胚中的基因表达。将经 CoCl 2处理的供体细胞产生的囊胚移植到代孕母体后，产生了健康的克隆仔猪。因此，通过CoCl 2处理将供体细胞中的代谢转向糖酵解是提高SCNT体外效率的简单、经济的方法，并且能够产生活体动物。
更新日期：2020-07-28
中文翻译：
供体细胞缺氧的化学模拟可改善体细胞核移植衍生胚胎的发育，并增加与糖酵解相关的转录本的丰度。
为了提高体细胞核移植（SCNT）的效率，有必要修饰分化的供体细胞，使其更适合卵母细胞细胞质的重编程。区分体细胞/分化细胞与胚胎/未分化细胞的一个关键特征是细胞代谢，体细胞使用氧化磷酸化（OXPHOS），而胚胎细胞使用糖酵解。在 SCNT 缺氧诱导因子 1-α（HIF1-α）（一种允许细胞在低氧条件下生存的转录因子）促进代谢转换之前，在供体细胞中诱导代谢重编程可以通过启动细胞在本质上变得更加胚胎化来提高 SCNT 效率。 OXPHOS 参与糖酵解。我们假设，通过使用缺氧模拟物氯化钴 (CoCl 2 ) 对供体细胞中的 HIF1-α 进行化学稳定，将促进供体细胞中的这种代谢转换，从而改善 SCNT 胚胎的发育。在 SCNT 之前用 100 µM CoCl 2处理供体细胞24 小时，上调糖酵解酶的信使 RNA 丰度，改善 SCNT 发育至囊胚阶段和质量，并影响囊胚中的基因表达。将经 CoCl 2处理的供体细胞产生的囊胚移植到代孕母体后，产生了健康的克隆仔猪。因此，通过CoCl 2处理将供体细胞中的代谢转向糖酵解是提高SCNT体外效率的简单、经济的方法，并且能够产生活体动物。
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