缓解
这项挑战的目的是产生一种方法，可以提高早期胚胎的着床率，当结合扩展在体外培养和非手术胚胎移植技术。使用外科手术，未经处理的双细胞胚胎的着床率目前约为40%。然而，微处理胚胎的健壮性较差，目前约25%的胚胎能产生活的后代。
由弗吉尼亚·彭萨宾博士领导的利兹大学研究小组已经开发出一种新颖可靠的微流体装置，可以提高发育能力在体外-来源的小鼠胚胎允许使用非手术胚胎移植(NSET)在转基因小鼠的产生。
这个项目和它的影响是典型的案例研究2019破解IT评论．
10年的CRACK IT网络研讨会:使用微流体消除小鼠手术胚胎移植
2021年10月，我们举行了一场网络研讨会，重点介绍了为应对EASE挑战而开发的 试管婴儿微流控设备，该设备使非手术胚胎移植能够产生转基因小鼠。演讲者包括Virginia Pensabene博士 (利兹大学)，她领导了这个挑战团队，以及Sarah Hart-Johnson(弗朗西斯克里克研究所)，她正在与这个团队一起进一步验证和部署试管婴儿微型设备。网络研讨会的录音现在可以在网上获得，作为我们10年CRACK IT庆祝活动的一部分。
出版
曼奇尼Vet al。(2021)。微流体装置中子宫上皮细胞促进囊胚发育的代谢组学分析证据。细胞10(5): 1194。doi: 10.3390 / cells10051194
挑战完成
由弗吉尼亚·彭萨宾博士领导的利兹大学研究小组已经开发出一种新颖可靠的微流体装置，可以提高发育能力在体外这使得非手术胚胎移植(NSET)能够用于转基因小鼠的生成。
海报奖
生殖调查学会2019年巴黎培训调查员海报奖
子宫细胞条件培养基对微流体培养小鼠胚胎DNMT3B和DNMT3C表达的影响。
博士后科学家奖
2019年生育(英国伯明翰)
用一种新型微流体装置培养小鼠胚胎对代谢和发育的影响。
会议演讲
2019年生育(英国伯明翰)
小鼠胚胎片上培养:评价子宫细胞条件培养基对胚胎发育和基因表达的影响。
国际先进材料协会(IAAM)科学家奖章
欧洲先进材料大会(瑞典斯德哥尔摩)
生殖生物学中的创新微流体方法。
会议演讲
欧洲人类生殖和胚胎学学会校园研讨会(英国爱丁堡)
人子宫内膜的微流体模型。
会议演讲
第40届国际医学和生物学工程会议(夏威夷檀香山)
聚二甲基硅氧烷胚胎毒性的小鼠胚胎试验。
会议演讲
欧洲胚胎移植协会第34届年会(法国南特)
使用一种新型微流体培养装置和预测代谢图谱作为提高小鼠胚胎发育能力的手段体外。
会议演讲
芯片上的器官TTL发布会议(英国伦敦)
研究人类子宫内膜芯片感染与早产之间的相关性。
挑战授予
由利兹大学的Virginia Pensabene博士领导的团队获得了95,883英镑的奖金来完成这个项目:老鼠胚胎培养芯片的设计、制造和测试。
发起了挑战
由MRC Harwell赞助的EASE挑战赛旨在找到一种方法，在与扩展胚胎结合时提高早期胚胎的着床率在体外培养和非手术胚胎移植技术。使用外科手术，未经处理的双细胞胚胎的着床率目前约为40%。然而，微处理胚胎的健壮性较差，目前约25%的胚胎能产生活的后代。
背景
基因改变(GA)小鼠被广泛用于研究基因的功能和调节及其在人类发育和疾病中的作用。2015年，在英国，用于科学实验的动物中大约有50%是用于创造和培育转基因动物，其中大多数是老鼠(内政部，2015年)。
GA小鼠模型的生成涉及三种技术中的一种，它们使用不同发育阶段的胚胎:
- 原核注射利用了单细胞胚胎，将DNA或RNA直接注入受精卵的原核。这项技术允许科学家使用像CRISPR/Cas9这样的基因编辑技术。
- 在体外受精(IVF)是用来产生两个细胞的胚胎。这是一项特别有用的技术，因为它允许科学家在适当的时候将小鼠品系作为精子进行存档或交换。
- 胚胎干细胞注射利用了胚胎干细胞培养技术，使复杂的基因靶向事件得以执行新利体育网页版在体外．经质量控制(QC)验证的ES细胞被注入囊胚(3.5天大的胚胎)。
所有三种方法的胚胎都被移植到假怀孕的受者体内。大多数在小鼠身上进行的胚胎移植手术使用外科技术，在全身麻醉下通过剖腹手术将胚胎植入到输卵管或子宫(Nagy等, 2014)。虽然这项技术已经被广泛了解，而且可以实现相对较高的植入率，但它是一种侵入性的程序，可能会导致不适和手术并发症。近年来，高效的非手术胚胎移植(NSET)技术已经发展(Steele等, 2013;崔et al .,2014年)和特定的传输设备现已上市。
NSET入路通过一根导管穿过子宫颈，使胚胎直接沉积在宫腔中。不需要手术，这带来了显著的福利收益。在有能力的人手中，这些装置和外科胚胎移植技术一样有效。然而，NSET技术只能用于移植晚期着床前胚胎(即囊胚期(E3.5))。这使得该技术适用于ES细胞注射后的胚胎移植，但不适用于早期胚胎阶段，包括试管受精和原核注射产生的单细胞和双细胞胚胎，这些胚胎仍然需要通过手术技术转移到输卵管。
过去的经验表明，体外受精计划或原核注射产生的单细胞和双细胞胚胎的延长培养严重损害了它们的植入成功。这意味着这些常见的技术不能与当前的NSET系统结合使用。然而，优化胚胎培养条件在小鼠和临床领域都是一个激烈的研究领域。例如，张冠希最近发表的一篇文章et al .,据报道，添加抗氧化剂(如乙酰-l -肉碱，n -乙酰-半胱氨酸和α-硫辛酸)增加了在体外培养胚胎，以及通过增加冠尾长度和胎儿重量来改善胎儿发育。这些数据表明，在NSET之前，改变胚胎培养系统的氧化还原电位可能是有利的。其他研究也表明，添加肌肌醇(磷酸肌醇的前体)也能显著增加胚胎中由一种称为胞浆内精子注射(Colazingari)的微注射技术产生的卵裂球的数量et al .,2014)。
本次CRACK IT挑战赛的目的是通过开发一个可靠的培养系统，最大限度地利用NSET技术在体外经过处理的胚胎进入囊胚期或发展出一种非侵入性处理子宫环境的方法。
3 rs的好处
开发一个健壮的系统，结合改进在体外在使用当代NSET技术的胚胎培养条件下，在植入单细胞和双细胞胚胎时，将不需要使用外科胚胎移植。这将为所有参与GA小鼠模型开发的人带来显著的好处，包括改善动物福利和降低成本。
如果不需要外科胚胎移植，将会减少大量的侵入性手术。基于国际转基因技术学会在2008年9月至2009年9月间完成的一项调查(Fielderet al .,2010年)，估计目前全球每年进行的手术胚胎移植超过25万例。医学委员会的玛丽·里昂中心每年进行超过2500例的外科胚胎移植手术。有了一种可行的替代手术移植单细胞和双细胞胚胎的方法，90%以上的侵入性胚胎移植程序都可以用一种更精细的技术取代。
通过这项挑战开发的技术的可用性也将有益于其他正在进行的研究工作。例如，近年来，GA小鼠育种社区在交换方式上有了巨大的改进(Kenyonet al .,2014)并将小鼠品系存储在诸如欧洲小鼠突变体档案(Guanet al .,2014)。在这两种情况下，首选的选择是使用冷冻精子，这些精子需要通过体外受精技术恢复，以产生双细胞胚胎。
CRISPR/Cas9等新的基因编辑技术的出现也意味着许多转基因实验室已经将他们的活动从胚胎干细胞/囊胚注射转移到单细胞注射技术上。这有可能增加外科胚胎移植的数量，除非NSET技术能够得到优化。
挑战冠军
项目团队负责人:
- 弗吉尼亚·彭萨宾博士，利兹大学,£95883。
充满挑战的信息
由弗吉尼亚·彭萨宾博士领导的利兹大学团队开发了一种新颖可靠的微流体装置，显著提高了发育能力在体外研究了小鼠胚胎及其植入潜力，使非手术植入(NSET)的采用和效率成为可能。使用微流体使Pensabene博士能够控制细胞培养的特定特征(细胞位置、流量、机械信号)，并为解剖细胞、分子、化学和物理因素提供了前所未有的灵活性，这些因素有助于胚胎的发育和功能。
该项目结合了微流体、微加工技术和生殖生物学(Pensabene博士)方面的专业知识，以及Helen Picton教授在试管受精和胚胎学方面的丰富经验，创建了一个功能齐全的微流体系统(视频1)．微流体装置减少了胚胎暴露于在体外通过对培养基体积、pH值和氧张力的更精确控制，提高了被操纵胚胎的健康和能力，直到囊胚阶段。
视频1。一个或两个细胞期胚胎通过进入端口注射到微流体室中。
在MRC Harwell对该设备和方法的室内验证中，当移植在该设备中培养48小时并进行外科手术时，囊胚率(100%)最大化，出生率(53%)提高。当与NSET结合时，微流体培养确保了成功的植入在体外成熟囊胚(成功率>25%)。该技术消除了目前胚胎培养中使用潜在有毒矿物油的标准(因此减少了毒性、失败和每个培养皿0.32英镑的成本)，并有利于采用NSET。将微流体培养皿与NSET结合使用，动物育种实验室将消除与手术台架和动物准备相关的成本(设置、包装、手术工具的消毒和清洁、健康监测、麻醉和止痛剂等)，减少胚胎移植所需的时间(从1小时减少到15分钟)和培训实验室技术员(从4个月减少到1个月)。
如需进一步信息，请联系维吉尼亚Pensabene博士
体外受精微在体外微流控胚胎培养
由利兹大学的Virginia Pensabene领导的团队开发了体外受精微型系统，支持受精卵从单细胞到囊胚的培养。这种独特的方法旨在提高早期胚胎的着床率，结合长期在体外转基因小鼠的培养和非手术胚胎移植技术(NSET)。
体外受精微微流控系统与标准培养皿培养相比具有以下优点:
- 模仿胚胎环境在活的有机体内；
- 免去油脂的使用，减少营养压力，更好地支持胚胎发育;
- 减少处理和暴露于压力源(即剪应力和pH值变化)。
开发的解决方案将有助于提高辅助生殖技术(ART)在动物和人类身上的成功，使其更安全、更简单和更可靠在体外培养高质量胚胎。
最初的项目和它的影响被作为一个案例研究在2019破解IT评论．
特性
你可以在网站上找到更多关于这个产品的信息体外受精微网站．
如有机会与使用此技术的团队合作，请访问NC3Rs konfer页面．
参考文献
- Mancini V, McKeegan PJ, Schrimpe‐Rutledge AC, Codreanu SG, Sherrod SD, McLean JA, Picton HM, Pensabene V.(2021)。在微流体装置中探索胚胎体外发育的形态、遗传和代谢组学变化。生物技术的进步。https://doi.org/10.1002/btpr.3194
- Mancini V, Schrimpe-Rutledge AC, Condreanu SG, Picton H, Sherrod SD, McLean JA, Pensabene V.(2021)。微流体装置中子宫上皮细胞促进囊胚发育的代谢组学分析证据。细胞．10 (5), 1194;https://doi.org/10.3390/cells10051194
