Production of transgenic bovine by nuclear transfer: model for biological studies

A produção de animais transgênicos possui aplicações que envolvem desde a pesquisa básica à produção agropecuária. O recente progresso na clonagem animal por transferência nuclear (TN) possibilitou a produção de animais transgênicos utilizando linhagens de células doadoras de núcleo previamente modificadas geneticamente. A possibilidade de manipulação genética, estudo da expressão gênica e adequada seleção da célula doadora de núcleo na TN não somente pode garantir a presença da construção gênica em toda a prole, como também pode evitar a produção de animais portadores de modificações indesejáveis resultantes da inserção do inserto em regiões codificantes do genoma, em decorrência da inserção aleatória das técnicas de transferência gênica mais comuns. Este trabalho teve como objetivo geral produzir animais transgênicos a partir de transferência nuclear utilizando como células doadoras de núcleo fibroblastos modificados geneticamente por transdução lentiviral. Objetivos específicos foram a produção e caracterização de linhagens de fibroblasto fetal portadores do gene da Proteína Fluorescente Verde (eGFP) quanto à seleção da expressão do transgene, passagem celular e posição da inserção do transgene e sua utilização na técnica de transferência de núcleos para a análise da competência de desenvolvimento a blastocisto e estabelecimento de gestações. Para tal, fibroblastos fetais bovinos foram transduzidos pelo sistema lentiviral. Células expressando o gene da eGFP foram selecionadas por citometria de fluxo e utilizadas como doadoras de núcleo na TN. Foram analisados o efeito do período de cultivo dos fibroblastos, assim como o efeito da reclonagem na competência de desenvolvimento a blastocisto e estabelecimento de gestações. O cultivo celular submetido à reclonagem foi analisado quanto à posição de inserção do transgene, sendo constatado nos fetos produzidos neste experimento a presença de uma inserção única em região não transcrita do cromossomo 14. Não houve efeito neste experimento do tempo de cultivo na competência de desenvolvimento a blastocisto, mas houve efeito benéfico da reclonagem celular. Além disso, foram obtidos 4 fetos, sendo 3 transgênicos, dos embriões transferidos provenientes das TNs que utilizaram células transgênicas de inserção aleatória em baixas e altas passagens e 6 fetos dos 37 embriões transferidos provenientes das TN que utilizaram células reclonadas, sendo todos transgênicos. Conclui-se que a produção de células transgênicas mediante mecanismo de transdução lentiviral, pode resultar, após TNCS, em embriões geneticamente idênticos à células doadora capazes de sustentar o desenvolvimento in vitro a blastocisto e o estabelecimento de gestações. Finalmente, são discutidos fatores ligados ao processo de seleção e reclonagem que aumentam a eficiência da produção de gestações por TNCS.Genetically modified animals have numerous applications ranging from basic research to agriculture production. Recent progress in animal cloning by nuclear transfer (NT) has made possible the production of transgenic animals using previously genetically modified cell lineages. The possibility of genetic manipulation, gene expression studies and adequate selection of the nuclei donor cell for NT not only can guarantee the presence of the gene construction in the offspring, but also can avoid the production of animals that carries undesirable characteristics, often as a result of the random insertion of transgenes in transcripted areas of the genome. General objective of this study was to produce transgenic animals by nuclear transfer using lentivirus-genetically modified nuclei donor fibroblasts. Specifically, objectives were the production and characterization of fetal fibroblasts lineages expressing eGFP (enhanced Green Fluorescent Protein, eGFP) gene in different cell passages regarding transgene insertion position and its use for the nuclear transfer procedure. The potential of blastocyst development and pregnancy establishment were analyzed in embryos reconstructed with late and early passages and with clonal or random insertion of transgenes (recloning). For that, bovine fetal fibroblasts were transduced with lentiviruses. eGFP expressing cells were selected by flow citometry sorting and used as nuclei donor cells for NT. Transgene integration site of the cell culture submitted to recloning was analised. It was observed that an unique insertion in a non-transcribed área of chromossome 14 was present in the fetuses recovered in this recloning experiment. No effect of culture time on development of blastocysts was observed, however, there was a beneficial effect of the cell recloning Besides, 4 fetuses (3 of them were transgenic) were obtained when 64 embryos reconstructed with random transgene position cells in late and early passages were transferred and 6 fetuses were obtained when 37 embryos reconstructed with recloned cells were transferred (all of them were transgenic). In conclusion, lentivirus transduction was able to produce transgenic cells with a stable expression of the transgene. These cells, when used for SCNT, can be reprogrammed and genetically identical embryos able to sustain in vitro culture, pregnancy establishment and recognition. Finally, recloning and cell selection procedures are discussed as a possible approach to increase pregnancy efficiency after TNCS