第三章 材料與方法
第二節 實驗方法
實驗小鼠飼養於李茂盛婦產科診所之動物室,新購入之小 鼠需適應環境二週後才開始實驗,動物室的光照週期條件為 12 小時光照(清晨六點至傍晚六點),12 小時之黑暗週期(傍晚 六點至清晨六點), 飼養溫度維持在攝氏 20-24℃之間,於飼養 期間給予充分的水及飼料,使用飼料為美國Diet Test 齧齒類 動物飼料,主要成分為粗蛋白 23 %、粗脂肪 4.5%、粗纖維 6.0%、灰份 8.0%、礦物質 2.5%,其餘部分(56%)為碳水化合 物。小鼠之飲用水為逆滲透膜過濾過之飲水,本動物實驗已
經 動 物 實 驗 管 理 小 組(Institutional Aminal Care and Use Committee, IACUC)核准。
貳、誘發小鼠之超級排卵與配種(Nagy et al., 2003 a)
為取得大量著床前鼠胚進行著床試驗,母鼠必須在配種前 施打外源性性腺激素,本實驗以中國化學製藥廠製造的動物用 血清哥娜性腺激素(gonadotropin),仿造 FSH (follicle-stimulating hormone)之功能,刺激卵巢濾泡的成熟,並配合中國化學製藥廠 製造的動物用哥娜,即人類絨毛膜性腺激素,仿造黃體促素 (luteinizing hormone, LH)之功能,幫助排卵,以便於配種後獲得 較多數量之受精卵。為正確掌握排卵時間,人類絨毛膜性腺激 素必須於內源性之黃體促素釋出前注射。通常性腺激素與人類 絨毛膜激性腺素注射時間相隔42 至 48 小時。配種後隔天早上,
若在母鼠陰道內發現由公鼠精液之膠質所形成之陰道栓(vaginal plug),即可判定母鼠已與公鼠交配成功。本實驗於母鼠腹腔內 注射血清性腺激素5 IU,46 小時後再以腹腔注射方式注射人纇 絨毛膜性腺激素 5 IU,人類絨毛膜激性腺素注射完後隨即將母 鼠置入公鼠籠內,準備進行交配。交配後隔天觀察有無陰道栓(圖 一 A)的形成,有則表示公鼠與母鼠完成交配。
參、小鼠胚胎之收集及培養(Nagy et al., 2003 b)
收集小鼠胚胎之前須配製人類輸卵管液培養基 (Quinn 1995),此培養基的成分為:NaCl 101.6 mM, KCl 4.69 mM, KH2PO4 0.37 mM, MgSO4˙7H2O 0.2 mM, Na Lactate 60 % syrup 21.4 mM, Na pyruvate 0.33 mM, Glucose 2.78 mM, NaHCO3 2.78 mM, CaCl2˙2H2O 2.04 mM, penecillin-G streptomycin 2000 IU/l, phenol red 1% , 取胚前一天,將人類輸卵管液培養基以 20μl 為一滴,滴於35-mm 培養皿中,再覆蓋礦物油於培養基上,置 於37℃,5%二氧化碳培養箱中過夜,以調整酸鹼值,待用。
將懷孕母鼠以頸椎脫臼法犧牲,即一手置於母鼠之頸部處 固定,另一手抓住尾巴往後拉,使頸椎脫臼。接著解剖母鼠取 出其輸卵管,先用酒精噴灑於母鼠之腹部,以外科剪刀在腹部 剪一小洞,用手將其皮膚向外拉扯,直至露出腹部肌膜,剪開 腹膜,將生殖道拉出剪下輸卵管,放入人類輸卵管液培養基液 滴中,將接裝有人類輸卵管液培養基注射針筒之磨鈍的 30G 注 射針刺入繖部的洞口以眼科鑷子夾緊注射針與繖部,緩緩將人 類輸卵管液培養基注射入輸卵管中收集單一細胞期胚胎,在解 剖顯微鏡下以吸管收集鼠胚後,放入回溫之玻尿酸酶內數分鐘 以去除卵丘細胞(cumulus cells)。等卵丘細胞開始脫落擴散時,
即可以玻璃毛細管吸吐受精卵數次,以去除包被於鼠胚外之卵
丘細胞,再以人類輸卵管液培養基清洗受精卵後,將胚胎放入 事先準備好已調整酸鹼值及溫度並覆蓋礦物油之人類輸卵管液 培養液中,置入培養箱內培養,每天觀察、記錄胚胎生長狀況。
肆、小鼠囊胚之分級
本實驗採體外培養的方式得到不同型態的囊胚,由於小鼠 胚胎較小且內細胞團級滋養外胚層細胞不易再做區分,所以只 以囊胚腔的大小作分級,小鼠囊胚期胚胎依囊胚腔的大小及是 否孵化分成三組:第一組囊胚腔小於或等於胚胎一半的體積,
第二組囊胚腔大於胚胎一半的體積,第三組為剛開始孵化的囊 胚(圖二) 。
伍、囊胚直徑之測量
為了評估胚胎分級後實際的大小,我們將胚胎直接至於相 位差顯微鏡下,以 200 倍的倍數觀察包含透明帶的囊胚直徑,
利用事先置於接目鏡內的尺測量,呈圓形的胚胎測量任選的兩 段互相垂直的直徑,若胚胎呈橢圓形則測量最長及最短的直 徑,每個胚胎分別測量兩次並紀錄後接著進行核差別染色。
陸、囊胚期胚胎之核差別染色(differential stain)
為了進一步評估我們對胚胎分級後,每一組囊胚的細胞總 數目、內細胞團細胞數目及滋養外胚層細胞數目我們採用胚胎
免疫手術(immunosurgery)之原理對囊胚進行核的染色(Piekos et al., 1995),以 96 孔培養皿操作,先以 pH 2.5 的 Acid Tyrods’溶 液將囊胚的透明帶去除,將胚胎培養於含有10 mM
trinitrobenzene- sulphonic acid, 4 mg/ml polyvinylpyrrolidone 及 0.015%的 Triton X-100 的 M16 培養液中,置於冰上 10 分鐘後 以M2 培養液洗滌三次以上,接著將胚胎培養於含有 0.1 mg/ml anti-dinitrophenol (DNP)-bovine serum albumin 的 M2 培養液 中,於37℃作用 15 分鐘後以 M2 培養液洗滌三次以上,將胚胎 培養於以M2 培養液十倍稀釋的天竺鼠血清補體(guinea pig complement serum)中,並添加 10 µg/ml 的紅色螢光試劑
propidium iodide,於 37℃作用 15 分鐘後以磷酸緩衝液洗滌三 次以上,然後將胚胎置於含有22 µg/ml 的藍色螢光試劑
bisbenzimide 的絕對酒精中,存放於 4℃,經隔夜作用後,將胚 胎固定在載玻片上,以甘油使脫水的胚胎漲大,再以蓋玻片覆 蓋在胚胎上輕壓一下後,以螢光顯微鏡調整至UV-2A 及 G-2A 兩種濾鏡觀察。滋養外胚層細胞會呈現紅色的螢光,而內細胞 團會呈現藍色的螢光,分別記錄胚胎的細胞數目。
柒、公鼠輸精管結紮(Nagy et al., 2003 c)
由於進行胚移置(embryo transfer)前受胚母鼠需處於假懷
孕(pseudopregnancy)狀態,使子宮環境處於適合胚發育之階段,
故需以經輸精管結紮之公鼠與母鼠交配,挑選八週齡以上配種 能力強之公鼠進行輸精管結紮,公鼠於術後兩週即可用於配種。
本實驗採用之麻醉劑為戊巴比妥鹽,注射小鼠的劑量為 100mg/kg,使用前秤 10 mg 直接溶於 1 ml 之生理食鹽水中備 用,此種麻醉劑注射小鼠依體重每10 克以 0.1 ml 注射公鼠。注 射時以手指抓緊小鼠背頸部皮膚以固定之,以l ml 之針筒、27G 針頭吸取藥劑,於下腹一側鼠蹊部將針頭穿刺入腹腔中,避免 針頭刺到膀胱等臟器,緩緩將藥劑注入腹腔內,並於針頭抽出 前停留一會以避免藥劑隨針頭抽出而流出體外。
公鼠結紮乃以手術方式進行,手術前應以濕熱方式將手術 器械滅菌(autoclave),將公鼠秤重並依體重注射麻醉劑至腹腔 中,接著將公鼠平置於手術墊布、腹部朝上,以75%酒精消 毒腹部,以剪刀於腹部皮層及肌肉層切開一個約1.5 公分之傷 口,接著於腹腔壁附近尋找連接睪丸及輸精管之脂肪塊(fat pad),並以鑷子小心將其拖出體外,以眼科夾固定部分輸精管 後,以酒精燈燒紅之鑷子夾斷並移除一小斷輸精管,將結紮完 成之輸精管連同睪丸及脂肪塊小心置回腹腔中,再以相同之步 驟處理另一側之輸精管。完成結紮後,以手術針、線分別將肌
肉層及皮層逢合,將術後公鼠移置籠中待其恢復後再移回勳物 房,手術後兩週之輸精管結紮公鼠即可開始用於配種。
捌、懷孕母鼠之準備與胚移置(Nagy et al., 2003 d)
受胚母鼠必須具備母性良好且窩仔數高之特質,一般選擇 混種品系(out bred),本實驗採用目前使用最廣泛之 ICR,其母 性較佳、窩仔數多且同籠之母鼠可共同哺育仔鼠。
植入囊胚的前3 天,將母鼠作陰道抹片檢查(圖三),選擇 抹片結果為動情期的發情母鼠與輸精管結紮之公鼠交配,隔天 選取具有陰道栓(圖一 B)的母鼠,將這些母鼠分籠飼養以作為假 懷孕之受胚母鼠。進行胚胎移置手術時,受胚母鼠秤重後以戊 巴比妥鈉進行全身麻醉,置於90-mm 培養皿中央,並於背部以 75%酒精清潔及消毒體表,以解剖剪刀於背中線距尾部約 2 至 3 公分處之皮層切一小於 l 公分之橫向開口,滑動開口至一側 卵巢上方,由體璧外可見附著於卵巢上之脂肪,將此處之體璧 剪一小開口,以較鈍之鑷子拖出脂肪使卵巢、輸卵管及一小段 子宮角露出後,以止血鉗夾住脂肪以固定位置,將受胚鼠移至 立體顯徽鏡下,以眼科鑷將子宮角固定後、於距離子宮輸卵管 交接處約5 mm 處以 26 G 之鈍針避開血管,刺一小洞,確定針 頭進子宮角內後將其抽出。
事先將囊胚移至含 5% 胎牛血清的人類輸卵管培養液 中,以內徑約200 µm 之玻璃吸管吸取少量培養液,製作兩三段 氣泡,吸取 5 至 7 個囊胚。將玻璃吸管插入子官角之小洞中,
吹動吸管至囊胚後方之氣泡到達吸管尖端為止,勿將氣泡吹 入,等待數秒再將吸管抽出,將生殖道置回體內,並以相同方 式進行另側之移置。縫合體壁及皮層開口塗抹碘酒且置回鼠 籠。評估注入血癌抑制因子反意寡核苷酸之胚胎發育至囊胚的 著床能力時,為了排除受胚母鼠個體差異造成的著床結果干 擾,同一隻受胚母鼠的雙邊子宮,一邊植入無意義序列注入胚 胎的控制組囊胚,另一邊的子宮則植入注入血癌抑制因子反意 寡核苷酸注入後而形成的囊胚。囊胚植入兩天後以將母鼠麻 醉,以1%芝加哥天空藍由母鼠尾部靜脈注射約 0.2 ml,再將母 鼠腹腔的皮毛及肌肉剪開,若胚胎有著床則可以看到一小團藍 色胚胎著床後的囊(sac)(圖四),計算著床於子宮腔的胚胎數目。
玖、顯微注射法
一、反意寡核苷酸之製備
本實驗所設計之血癌抑制因子基因的反意寡核苷酸是 直接委託Gene tool (U.S.A.)公司製造標定 FITC 的抑制血 癌抑制因子反意寡核苷酸,以該公司軟體設計阻礙RNA
表現最高的一段序列為模板,抑制血癌抑制因子反意寡核 苷酸的序列為: GACCTTCATTATGGGCTGGACTCTA (156~180),另外也購入一段無意義的序列注入對照組鼠胚 (nonsense Control): ATCAGGATTGGTGG CATC
TTCCCAG 以排除注射時血癌抑制因子反意寡核苷酸以外
TTCCCAG 以排除注射時血癌抑制因子反意寡核苷酸以外