JP2003512833A - METHODS AND COMPOSITIONS FOR ENHANCED DEVELOPMENTAL CAPABILITIES OF OOCYTES AND ZYGOTS - Google Patents

METHODS AND COMPOSITIONS FOR ENHANCED DEVELOPMENTAL CAPABILITIES OF OOCYTES AND ZYGOTS

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JP2003512833A
JP2003512833A JP2001533963A JP2001533963A JP2003512833A JP 2003512833 A JP2003512833 A JP 2003512833A JP 2001533963 A JP2001533963 A JP 2001533963A JP 2001533963 A JP2001533963 A JP 2001533963A JP 2003512833 A JP2003512833 A JP 2003512833A
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cell
mitochondria
replicating
donor
egg
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JP2001533963A
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カスパー,ロバート・エフ
ロジヤーズ,イアン
テイリー,ジヨナサン
ジユリシコバ,アンドレア
ペレズ,グロリア・アイ
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マウント・シナイ・ホスピタル
ザ・ジエネラル・ホスピタル・コーポレーシヨン・ドウーイング・ビジネス・アズ・マサチユセツツ・ジエネラル・ホスピタル
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、卵細胞又は接合子中の複製性ミトコンドリアの細胞内量を増加させることにより、卵細胞又は接合子の発育能力を強化するための組成物及び方法に関する。本発明の1つの側面において、卵細胞又は接合子中に複製性ミトコンドリアを導入することにより、複製性ミトコンドリアの細胞内量を増加させる。卵細胞を受精させて複製性ミトコンドリアの細胞内量が増加した接合子を得ることができる。該方法及び組成物を用い、試験管内受精及び胚転移法ならびに核転移法を改良することができる。   (57) [Summary] The present invention relates to compositions and methods for enhancing the developmental potential of an egg cell or zygote by increasing the intracellular amount of replicating mitochondria in the egg cell or zygote. In one aspect of the invention, the intracellular amount of replicating mitochondria is increased by introducing replicating mitochondria into the egg cell or zygote. Oocytes can be fertilized to obtain zygotes with an increased intracellular amount of replicating mitochondria. The methods and compositions can be used to improve in vitro fertilization and embryo transfer and nuclear transfer methods.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の分野】FIELD OF THE INVENTION

本発明は卵細胞、接合子及び着床前の胚(preimplantation
embryos)の発育能力を強化するための組成物及び方法に関する。
The present invention is directed to egg cells, zygotes and preimplantation.
compositions and methods for enhancing the developmental capacity of embryos).

【0002】[0002]

【発明の背景】BACKGROUND OF THE INVENTION

試験管内受精(IVF)及び他の補助生殖法を用いると、ヒト胚の約50%は
活性細胞死の自殺プログラムを経験し、断片化する。いくらかの不妊患者は断片
化した胚しか作らず、それが彼らが妊娠できないかあるいは妊娠を期限まで維持
できない原因であると思われる。
Using in vitro fertilization (IVF) and other assisted reproduction methods, approximately 50% of human embryos undergo a suicide program of active cell death and become fragmented. Some infertile patients produce only fragmented embryos, which is likely to be the cause of their inability to become pregnant or to maintain their pregnancy to term.

【0003】 ヒトを含むすべての哺乳類において、接合子の発育及び第1卵割は母系RNA
及び卵子形成の間に堆積するタンパク質産物に依存する。生殖不全は発育してい
る胚における分裂の欠如に帰せられ得る。この現象を卵細胞の細胞質の組成にお
ける欠陥までたどることができる。母系細胞質成分は胚停止に含まれ、それは非
−停止株の接合子からの卵細胞質を停止している株の接合子中に移植することに
より、マウスにおける「2−細胞ブロック(2−cell block)」を克
服することができるからである(Muggleton−Harris et a
l.Nature,1982 Sep 30;299(5882):460−2
)。類似の卵細胞の細胞質の転移実験は、マウスにおける未成熟卵の発育能力に
おける向上を示した(Flood et al.,1990)。後に、Cohe
n及び同僚は、一貫して断片化した胚の歴史を有する患者において、細胞質内精
子注入の時点に患者の卵細胞中にドナーの卵細胞の細胞質を転移させることによ
り妊娠を得た(Cohen et al.,Lancet,1997 Jul
19;350(9072):186−7)。もっと最近、Lanzendorf
et al.(Fertil Steril.1999 Mar;71(3)
:575−7)は、卵細胞中に顕微注射される凍結−解凍された卵細胞の細胞質
が受精の後に卵細胞の発育能力を向上させ、以前には断片化した胚しか作らなか
った患者において双子妊娠を生じたことを示した。
In all mammals, including humans, zygote development and primary cleavage are maternal RNA
And, depending on the protein product deposited during oogenesis. Reproductive failure can be attributed to lack of division in the developing embryo. This phenomenon can be traced to defects in the cytoplasmic composition of egg cells. The maternal cytoplasmic component is involved in embryonic arrest, which is transferred to the "2-cell block" in mice by transplanting the cytoplasm from the non-arrested strain zygotes into the zygotes of the arrested strain. ) ”Can be overcome (Muggleton-Harris et a
l. Nature, 1982 Sep 30; 299 (5882): 460-2.
). Similar egg cell cytoplasmic transfer experiments showed an improvement in the viability of immature eggs in mice (Flood et al., 1990). Later, Cohe
n and colleagues obtained pregnancy by transferring the cytoplasm of donor egg cells into the patient's egg cells at the time of intracytoplasmic sperm injection in patients with a consistently fragmented embryo history (Cohen et al. , Lancet, 1997 Jul
19; 350 (9072): 186-7). More recently, Lanzendorf
et al. (Fertil Steril. 1999 Mar; 71 (3).
: 575-7) microinjected into egg cells, where the cytoplasm of freeze-thawed egg cells enhances the developmental capacity of the egg cell after fertilization and previously created twin pregnancy in patients who had only fragmented embryos. It has occurred.

【0004】 同じ固体(クローン)を作る手段としての核転移はヤギ、羊、ブタ、ウシ及び
マウスを含むいくつかの哺乳類種において成功裏に行われてきた。これらのすべ
ての場合に、この方法の効率は非常に低い。再構築される胚の胚盤胞期への発育
は中程度であるが(〜40%、Ogura et al,2000 Biol.
Reprod.62(6):1579−84,2000;Mol.Reprod
.Development 57:55−59,2000)、生存誕生率は予想
に反して低い(1〜7%,Ogaua et al,2000,同上,Pole
jaeva et al Nature 2000 Sep 7;407(68
00):86−90)。さらに、核転移により得られる子において、広範囲の胎
児及び初期新生児の死亡が以前に報告されている(Rideout WM 3r
d,Wakayama T,Wutz A,Eggan K et al 20
00 Nat Genet Feb;24(2):109−10)。
Nuclear transfer as a means of producing the same solid (clone) has been successfully carried out in several mammalian species including goat, sheep, pig, cow and mouse. In all of these cases, the efficiency of this method is very low. The reconstructed embryo develops moderately to the blastocyst stage (-40%, Ogura et al, 2000 Biol.
Reprod. 62 (6): 1579-84, 2000; Mol. Reprod
. Development 57: 55-59, 2000), the survival birth rate is unexpectedly low (1 to 7%, Ogaua et al, 2000, ibid, Pole.
jaeva et al Nature 2000 Sep 7; 407 (68).
00): 86-90). Moreover, extensive fetal and early neonatal mortality was previously reported in pups obtained from nuclear transfer (Rideout WM 3r.
d, Wakayama T, Wutz A, Eggan K et al 20.
00 Nat Geneb Feb; 24 (2): 109-10).

【0005】 かくして卵細胞の発育能力を強化し、核転移法を含む生殖法を向上させる必要
がある。
Thus, there is a need to enhance the developmental capacity of egg cells and improve reproductive methods, including nuclear transfer methods.

【0006】[0006]

【概略】[Outline]

本発明は、卵細胞中の複製性ミトコンドリアの細胞内量を増加させることを含
む、卵細胞の発育能力を強化するための方法に関する。本発明の1つの態様にお
いて、卵細胞中に複製性ミトコンドリアを導入することにより、複製性ミトコン
ドリアの細胞内量を増加させる。本発明の方法はさらに、卵細胞を受精させ、複
製性ミトコンドリアの細胞内量が増加した接合子を得ることを含み得る。
The present invention relates to a method for enhancing the developmental capacity of an egg cell, which comprises increasing the intracellular amount of replicating mitochondria in the egg cell. In one embodiment of the invention, introducing replicating mitochondria into egg cells increases the intracellular mass of replicating mitochondria. The method of the present invention may further comprise fertilizing an egg cell to obtain a zygote having an increased intracellular amount of replicating mitochondria.

【0007】 本発明は、接合子中の複製性ミトコンドリアの細胞内量を増加させることを含
む、接合子の発育能力を強化するための方法にも関する。本発明の1つの態様に
おいて、接合子中に複製性ミトコンドリアを導入することにより、複製性ミトコ
ンドリアの細胞内量を増加させる。
The present invention also relates to a method for enhancing the developmental capacity of a zygote comprising increasing the intracellular mass of replicating mitochondria in the zygote. In one aspect of the invention, introducing replicating mitochondria into the zygote increases the intracellular mass of replicating mitochondria.

【0008】 本発明はさらに、本発明の方法から得られる複製性ミトコンドリアの細胞内量
が増加した卵細胞又は接合子に関する。
The invention further relates to egg cells or zygotes with increased intracellular amount of replicating mitochondria obtained from the method of the invention.

【0009】 さらに別の側面において、本発明は卵細胞又は接合子の発育能力を強化するた
め、ならびに遺伝性ミトコンドリア性疾患の処置及び予防のための、複製性ミト
コンドリアを含む組成物に関する。組成物は低温保存されたミトコンドリアを含
むことができる。
In yet another aspect, the invention relates to a composition comprising replicating mitochondria for enhancing the developmental capacity of egg cells or zygotes, and for the treatment and prevention of inherited mitochondrial disorders. The composition may include cryopreserved mitochondria.

【0010】 他の側面において、本発明は卵巣の卵胞から卵細胞を取り出し、卵細胞中に複
製性ミトコンドリアを導入し、得られる卵細胞を精子を用いて受精させることを
含む、卵細胞を受精させるための方法を提供する。
[0010] In another aspect, the invention provides a method for fertilizing an egg cell, comprising removing the egg cell from an ovarian follicle, introducing replicating mitochondria into the egg cell, and fertilizing the resulting egg cell with sperm. I will provide a.

【0011】 さらに別の側面において、本発明は未成熟卵細胞を低温保存し、低温保存され
た卵細胞を解凍し、卵細胞中に複製性ミトコンドリアを導入することを含む、卵
細胞を保存し、次いでその発育能力を強化するための方法を提供する。複製性ミ
トコンドリアを低温保存し、ミトコンドリアを解凍し、卵細胞中に複製性ミトコ
ンドリアを導入することを含む、卵細胞の発育能力を強化するための方法も包含
されている。
In yet another aspect, the present invention comprises cryopreserving an immature egg cell, thawing the cryopreserved egg cell, and introducing replicating mitochondria into the egg cell, and then preserving the egg cell for development. Provide a way to build capacity. Also included are methods for enhancing the developmental capacity of egg cells, including cryopreserving replicating mitochondria, thawing mitochondria, and introducing replicating mitochondria into egg cells.

【0012】 本発明の方法及び組成物は、受精している卵細胞の質及び接合子の質を向上さ
せ、胚の発育及び進行中の妊娠における成功率を向上させる。該方法及び組成物
は、ミトコンドリアDNA突然変異又は異常なミトコンドリア代謝活性を有する
卵細胞又は接合子の発育能力の強化において特に有用である。
The methods and compositions of the present invention improve the quality of fertilized egg cells and the quality of zygotes, and improve the success rate of embryo development and ongoing pregnancy. The methods and compositions are particularly useful in enhancing the developmental capacity of egg cells or zygotes with mitochondrial DNA mutations or aberrant mitochondrial metabolic activity.

【0013】 1つの側面において、本発明は、増加した細胞内量の複製性ミトコンドリアを
含有する卵細胞又は接合子に由来する胚を雌の哺乳類中に着床することを含む、
雌の哺乳類において試験管内受精又は胚転移の後の胚の発育を向上させるための
方法を提供する。
In one aspect, the invention comprises implanting an embryo derived from an egg cell or zygote containing increased intracellular mass of replicating mitochondria into a female mammal,
Provided are methods for improving embryonic development following in vitro fertilization or embryo transfer in female mammals.

【0014】 本発明は、固体からの卵細胞又は接合子中に、DNA突然変異を含有しない複
製性ミトコンドリア(すなわ健康なミトコンドリア)を導入することを含む、ミ
トコンドリアDNA突然変異により影響を受けた固体の子孫においてミトコンド
リアDNA突然変異(例えば欠失又はミスセンス突然変異)の悪影響を減少させ
るための方法も提供する。本発明はさらに、ミトコンドリアDNA突然変異を有
するミトコンドリアならびにミトコンドリアDNA突然変異を含有しない精製さ
れ、且つ単離された複製性ミトコンドリア(すなわち健康なミトコンドリア)の
両方を含む卵細胞又は接合子を提供する。
The present invention relates to an individual affected by a mitochondrial DNA mutation, which comprises introducing replicating mitochondria containing no DNA mutation (ie, healthy mitochondria) into an egg cell or zygote from the individual. Also provided are methods for reducing the deleterious effects of mitochondrial DNA mutations (eg, deletions or missense mutations) in the offspring of. The present invention further provides an egg cell or zygote that contains both mitochondria having a mitochondrial DNA mutation as well as purified and isolated replicative mitochondria that do not contain a mitochondrial DNA mutation (ie, healthy mitochondria).

【0015】 本発明は、固体からの卵細胞又は接合子中に、DNA突然変異を含有しないミ
トコンドリア(すなわち健康なミトコンドリア)を含む複製性ミトコンドリアを
導入することを含む、遺伝性ミトコンドリア性疾患により影響を受けた固体の子
孫において遺伝性ミトコンドリア性疾患を処置するための方法にも関する。
The present invention provides for the effect of inherited mitochondrial disorders involving the introduction of replicating mitochondria, including mitochondria that do not contain DNA mutations (ie, healthy mitochondria), into egg cells or zygotes from an individual. It also relates to methods for treating an inherited mitochondrial disease in an individual who has received the disease.

【0016】 本発明の側面において、卵細胞は核転移法における受容卵細胞である。かくし
て本発明は、複製性ミトコンドリアを受容卵細胞中に導入することを含む、核転
移法における受容卵細胞の発育能力を強化するための方法に関する。本発明は複
製性ミトコンドリアを含む受容卵細胞ならびに本発明の核転移法から形成される
未分化胚芽細胞、胚及び非−ヒト動物も包含する。通常の核転移法では、ドナー
核を種々の固体から得られる除核された卵細胞中に置く。かくして受容卵細胞中
のミトコンドリアはドナー核と共存したことがない。ミトコンドリアは常に母系
遺伝されるので、それらの複製、転写、翻訳及び機能はミトコンドリアDNAに
依存するのみでなく、ミトコンドリアと共存する核ゲノムが緊密に挿入されてい
る(intercalated)。本発明は受容卵細胞中に複製性ミトコンドリ
アを導入することにより受容卵細胞の発育能力を強化する。これは核転移法にお
ける生存誕生率を向上させることが予測される。
In an aspect of the invention, the egg cell is the recipient egg cell in the nuclear transfer method. The present invention thus relates to a method for enhancing the developing capacity of a recipient egg cell in a nuclear transfer method, which comprises introducing replicating mitochondria into the recipient egg cell. The invention also includes recipient egg cells containing replicating mitochondria as well as undifferentiated embryo cells, embryos and non-human animals formed from the nuclear transfer method of the invention. In the conventional nuclear transfer method, donor nuclei are placed in enucleated egg cells obtained from various solids. Thus, mitochondria in recipient egg cells have never coexisted with donor nuclei. Since mitochondria are always maternally inherited, their replication, transcription, translation and function are not only dependent on mitochondrial DNA, but the nuclear genome coexisting with mitochondria is tightly intercalated. The present invention enhances the developing ability of a recipient egg cell by introducing replicating mitochondria into the recipient egg cell. This is expected to improve the survival birth rate in the nuclear transfer method.

【0017】 1つの態様において、本発明は (a)非−ヒト哺乳類のドナー細胞に由来するドナー細胞核及び好ましくはドナ
ー細胞と同じ種から、より好ましくはドナー細胞と同じ種及び細胞型から、最も
好ましくはドナー細胞核が由来する非−ヒト哺乳類からの複製性ミトコンドリア
をドナー細胞と同じ種の除核された受容卵細胞中に導入して核転移単位を形成し
、 (b)核転移単位を培養して胚を形成する ことを含む、核転移による非−ヒト哺乳類胚のクローニングの方法を提供する。
In one embodiment, the invention comprises (a) a donor cell nucleus derived from a non-human mammalian donor cell and preferably from the same species as the donor cell, more preferably from the same species and cell type as the donor cell, Preferably, replicating mitochondria from a non-human mammal from which the donor cell nucleus is derived is introduced into an enucleated recipient egg cell of the same species as the donor cell to form a nuclear transfer unit, and (b) the nuclear transfer unit is cultured. Providing a method of cloning a non-human mammalian embryo by nuclear transfer, which comprises forming an embryo.

【0018】 該方法はさらに胚を発育させてクローニングされた哺乳類とするのを許すこと
を含み得る。従って本発明は (a)非−ヒト哺乳類のドナー細胞に由来するドナー細胞核及び好ましくはドナ
ー細胞と同じ種から、より好ましくはドナー細胞と同じ種及び細胞型から、最も
好ましくはドナー細胞核が由来する非−ヒト哺乳類からの複製性ミトコンドリア
をドナー細胞と同じ種の非−ヒト哺乳類の除核された受容卵細胞中に導入して核
転移単位を形成し、 (b)核転移単位を培養して胚を得; (c)該種の代理母の子宮中に胚を着床し、 (d)クローニングされた哺乳類に胚が発育するのを許す ことを含む、核転移により非−ヒト哺乳類をクローニングする方法も提供する。
The method may further include allowing the embryo to develop into a cloned mammal. Accordingly, the present invention comprises (a) a donor cell nucleus derived from a non-human mammalian donor cell and preferably from the same species as the donor cell, more preferably from the same species and cell type as the donor cell, most preferably from the donor cell nucleus. Introducing replicating mitochondria from a non-human mammal into a non-human mammal enucleated recipient egg cell of the same species as the donor cell to form a nuclear transfer unit, and (b) culturing the nuclear transfer unit to embryo (C) cloning a non-human mammal by nuclear transfer, including implanting the embryo in the uterus of a surrogate mother of the species and (d) allowing the embryo to develop into the cloned mammal. It also provides a method.

【0019】 さらに別の態様において、以下の: (a)非−ヒト哺乳類のドナー細胞に由来するドナー細胞核及び好ましくはドナ
ー細胞と同じ種から、より好ましくはドナー細胞と同じ種及び細胞型から、最も
好ましくはドナー細胞核が由来する非−ヒト哺乳類からの複製性ミトコンドリア
をドナー細胞と同じ種の除核された受容卵細胞中に導入して核転移単位を形成し
、 (b)核転移単位を2−細胞発育段階より大きくなるまで培養し; (c)培養された核転移単位を同じ種の宿主非−ヒト哺乳類に転移させて核転移
単位を胎児に発育させる 段階を含む、核転移による非−ヒト哺乳類の胎児のクローニングの方法を提供す
る。
In yet another embodiment, (a) a donor cell nucleus derived from a non-human mammalian donor cell and preferably from the same species as the donor cell, more preferably from the same species and cell type as the donor cell, Most preferably, replicating mitochondria from a non-human mammal from which the donor cell nucleus is derived are introduced into an enucleated recipient egg cell of the same species as the donor cell to form a nuclear transfer unit, and (b) 2 nuclear transfer units -Culture until larger than the cell development stage; (c) non-nuclear translocation, including the step of transposing the cultured nuclear translocation unit to a host non-human mammal of the same species to develop the nuclear translocation unit into the fetus. A method for cloning a human mammalian fetus is provided.

【0020】 該方法は胎児を子に発育させることも含み得る。[0020]   The method can also include developing the fetus into the offspring.

【0021】 さらに別の側面において、本発明は卵黄周囲腔ならびに卵黄周囲腔内に堆積し
たドナー細胞核及び好ましくはドナー細胞と同じ種から、より好ましくはドナー
細胞と同じ種及び細胞型から、最も好ましくはドナー細胞核が由来する同じ固体
からの複製性ミトコンドリアを含む受容卵細胞を提供する。
In yet another aspect, the invention is most preferably from the perivitelline space and donor cell nuclei deposited in the perivitelline space and preferably from the same species as the donor cell, more preferably from the same species and cell type as the donor cell. Provide a recipient egg cell containing replicative mitochondria from the same individual from which the donor cell nucleus was derived.

【0022】 本発明の他の目的、特徴及び利点は以下の詳細な記述から明らかになるであろ
う。しかしながら、詳細な記述及び特定的実施例は、本発明の好ましい態様を示
しているが、例示としてのみ示されていることが理解されるべきであり、それは
、この詳細な記述から本発明の精神及び範囲内の種々の変更及び修正が当該技術
分野における熟練者に明らかになるであろうからである。
Other objects, features and advantages of the invention will be apparent from the detailed description below. However, it should be understood that the detailed description and specific examples, while indicating preferred embodiments of the invention, are provided by way of illustration only, which is the spirit of the invention. And various changes and modifications within the scope will be apparent to those skilled in the art.

【0023】[0023]

【発明の詳細な記述】Detailed Description of the Invention

「卵細胞」という用語は、脊椎動物でも無脊椎動物でも、雌の動物の卵胞から
の配偶子を指す。好ましくは動物は哺乳類であり、より好ましくは非−ヒト霊長
類、ウシ、ウマ、ブタ、ヒツジ、ヤギ、水牛、モルモット、ハムスター、ウサギ
、マウス、ラット、イヌ、ネコ又はヒトである。本発明で用いるのに適した卵細
胞には未成熟卵細胞及び、卵細胞ドナーに試験管内もしくは生体内において、交
配因子(fertility agents)又は稔性強化因子(例えばインヒ
ビン、インヒビンとアクチビン、クロミフェン・クエン酸、FSH又はFSHと
LHの混合物を含むヒト閉経期尿性ゴナドトロピンならびに/あるいはヒト絨毛
性ゴナドトロピン)を投与することにより刺激された卵巣からの成熟卵細胞が含
まれる。本発明のいくつかの態様では、卵細胞は老化している(例えば40才よ
り年長のヒトから、あるいは彼らの生殖全盛期を過ぎた動物から)。本発明のい
くつかの態様における卵細胞は、ミトコンドリアDNA突然変異を含有している
。卵細胞の単離法は当該技術分野において既知である。
The term "egg cell" refers to gametes from the follicles of female animals, whether vertebrate or invertebrate. Preferably the animal is a mammal, more preferably a non-human primate, cow, horse, pig, sheep, goat, buffalo, guinea pig, hamster, rabbit, mouse, rat, dog, cat or human. Egg cells suitable for use in the present invention include immature egg cells, and in vitro or in vivo with egg cell donors, mating factors (fertility agents) or fertility enhancing factors (eg, inhibin, inhibin and activin, clomiphene citrate, Included are mature oocytes from the ovary stimulated by administration of human menopausal urinary gonadotropins containing FSH or a mixture of FSH and LH and / or human chorionic gonadotropins. In some aspects of the invention, the egg cells are senescent (eg, from humans older than 40 years or from animals past their heyday of reproduction). The egg cell in some embodiments of the invention contains a mitochondrial DNA mutation. Methods for isolating egg cells are known in the art.

【0024】 本発明の核転移態様において、卵細胞は受容細胞として用いられる(そのよう
な細胞は本明細書で「受容卵細胞」と呼ばれる)。受容卵細胞は非−ヒト哺乳類
、特にウシ、ヒツジ、ブタ、ウマ、ヤギ、水牛及びモルモット、ウサギ、マウス
、ハムスター、ラット、脊椎動物などを含むがこれらに限られない家畜、競技用
動物、動物園動物及びペット動物から得られる。
In the nuclear transfer aspect of the invention, egg cells are used as recipient cells (such cells are referred to herein as "recipient egg cells"). Recipient egg cells include non-human mammals, especially livestock, sport animals, zoo animals including but not limited to cows, sheep, pigs, horses, goats, buffalo and guinea pigs, rabbits, mice, hamsters, rats, vertebrates and the like. And obtained from pet animals.

【0025】 「接合子」という用語は第1卵割の前の受精した卵細胞を指す。[0025]   The term "zygote" refers to a fertilized egg cell before the first cleavage.

【0026】 「卵細胞の発育能力の強化」という表現は、卵細胞がより受精しやすくなるよ
うにその質を向上させること、及び/又は続く発育及び生殖のために卵細胞中の
ミトコンドリアの機能もしくは活性を強化することを指す。卵細胞の質の向上及
びかくして受精した卵細胞(例えば接合子)は、好ましくは卵細胞の胚への発育
ならびに着床されて健康な子孫を形成するその能力の強化を生ずる。「接合子の
発育能力の強化」という表現は、接合子の質の向上及び/又は続く発育及び生殖
のための接合子中のミトコンドリアの機能もしくは活性の強化を指す。接合子の
質の向上は、好ましくは接合子の胚への発育ならびに着床されて健康な子孫を形
成するそれらの能力の強化を生ずる。質は視覚的手段による発育している胚の外
観により、及びIVFもしくは核転移成功率により評価され得る。視覚的手段に
より発育している胚の質を判断する基準には例えばそれらの形、細胞分裂の速度
、断片化、細胞質の外観ならびにIVF及び核転移の技術分野で認められている
他の手段が含まれる。
The expression “enhanced developmental capacity of an egg cell” refers to improving the quality of the egg cell so that it becomes more fertile, and / or the function or activity of mitochondria in the egg cell for subsequent development and reproduction. It means strengthening. The improved egg cell quality and thus the fertilized egg cell (eg, zygote) preferably results in the development of the egg cell into the embryo and its enhanced ability to be implanted to form healthy offspring. The phrase "enhancing the developmental capacity of the zygote" refers to improving the quality of the zygote and / or enhancing the function or activity of mitochondria in the zygote for subsequent development and reproduction. The improved quality of the zygotes preferably results in the development of the zygotes into the embryo as well as their enhanced ability to be implanted to form healthy offspring. Quality can be assessed by visual appearance of developing embryos and by IVF or nuclear translocation success rate. Criteria for determining the quality of developing embryos by visual means include, for example, their shape, rate of cell division, fragmentation, cytoplasmic appearance and other means recognized in the art of IVF and nuclear transfer. included.

【0027】 「精子」は、卵細胞を受精させるために用いられ得る雄の配偶子を指す。[0027]   "Sperm" refers to a male gamete that can be used to fertilize an egg cell.

【0028】 「遺伝性ミトコンドリア性疾患」は、ミトコンドリアDNAにおける欠陥によ
り、又はミトコンドリア機能にとって重要な核遺伝子における欠陥により引き起
こされる疾患を指す。ミトコンドリア性疾患の例にはキーンズ・セイアー症候群
、MERRF症候群(不完全な赤筋線維を有するミオクローヌスてんかん)、M
ELAS症候群(ミトコンドリア性脳障害、筋障害、乳酸アシドーシス及び発作
−様エピソード(Stroke−like episodes)ならびにレーバ
ー病(Leber’s disease)が含まれるがこれらに限られない(I
.Nonaka,Current Opinion in Neurology
and Neurosurgery,5(1992)622)。
“Inherited mitochondrial disease” refers to a disease caused by defects in mitochondrial DNA or by defects in nuclear genes important for mitochondrial function. Examples of mitochondrial diseases are Keynes-Sayre syndrome, MERRF syndrome (myoclonus epilepsy with defective red muscle fibers), M
ELAS syndromes, including but not limited to mitochondrial encephalopathy, myopathy, lactic acidosis and stroke-like episodes, and Leber's disease (I).
. Nonaka, Current Opinion in Neurology
and Neurosurgery, 5 (1992) 622).

【0029】 「複製性ミトコンドリア」という用語は、胚発育の間に複製し、ミトコンドリ
アコピー数又は機能を増すことができる精製されたミトコンドリアの調製物を指
す。複製性ミトコンドリアは、核DNA、mRNA、タンパク質、酸化防止剤及
びミトコンドリア以外の細胞小器官を含む他の細胞質成分を実質的に含まない。
複製性ミトコンドリア調製物は、他の細胞質成分を少なくとも60%、好ましく
は75%、そして最も好ましくは90%含まない。好ましくは、複製性ミトコン
ドリア調製物は70%より多く、より好ましくは80%より多く、最も好ましく
は90%より多くの機能性ミトコンドリアを含有する。複製性ミトコンドリア調
製物は、典型的には約2,000〜20,000個のミトコンドリアを5〜15
ピコLの体積中に含有する。
The term “replicating mitochondria” refers to a purified mitochondrial preparation capable of replicating and increasing mitochondrial copy number or function during embryonic development. Replicating mitochondria are substantially free of nuclear DNA, mRNA, proteins, antioxidants and other cytoplasmic components including organelles other than mitochondria.
The replicating mitochondrial preparation is free of at least 60% other cytoplasmic components, preferably 75%, and most preferably 90%. Preferably, the replicating mitochondrial preparation contains more than 70%, more preferably more than 80% and most preferably more than 90% functional mitochondria. Replicative mitochondrial preparations typically have 5-15 mitochondria of approximately 2,000-20,000.
It is contained in the volume of Pico L.

【0030】 本発明の非−核−転移態様のためには、複製性ミトコンドリアは好ましくはい
ずれかの種、好ましくはヒトの幹細胞(例えば造血、胚、絨毛、始原胚細胞)に
、あるいは不死化細胞系(例えばガン又は故意に形質転換された体細胞)に由来
する。細胞は好ましくはKSS症候群の患者において臨床的に見られる共通のミ
トコンドリア欠失突然変異(すなわちnt 8470〜13,477における4
799bp領域の欠失;Simonnetti et al,1992を参照さ
れたい)あるいは他の病理学的ミトコンドリアDNA突然変異を含まない。複製
性ミトコンドリアの調製のための特定的方法は本明細書に例示されており、且つ
Darley−Usmer VM.,Rickwood D,Willson
MT.Mitochondria,a Practical Approach
,Oxford Washington DC.,IRL Press,198
7,pp.1−16に記載されている。
For the non-nuclear-metastatic aspect of the invention, the replicating mitochondria are preferably immortalized in any species, preferably human stem cells (eg hematopoietic, embryonic, villous, primordial germ cells). Derived from a cell line such as cancer or a deliberately transformed somatic cell. The cells are preferably a common mitochondrial deletion mutation clinically found in patients with KSS syndrome (ie 4 in nt 8470-13,477).
No deletion of the 799 bp region; see Simonnetti et al, 1992) or other pathological mitochondrial DNA mutations. Specific methods for the preparation of replicating mitochondria are exemplified herein and in Darley-Usmer VM. , Rickwood D, Willson
MT. Mitochondria, a Practical Approach
, Oxford Washington DC. , IRL Press, 198
7, pp. 1-16.

【0031】 複製性ミトコンドリアの調製に用いられる幹細胞を遺伝子操作法により遺伝子
的に改変することができる。リン酸カルシウムもしくは塩化カルシウム共同−沈
降、DEAE−デキストラン−媒介トランスフェクション、リポフェクション、
エレクトロポレーション又は顕微注射のような通常の方法を介してトランスジー
ンを細胞中に導入することができる。細胞を形質転換する、及びトランスフェク
ションするための適した方法はSambrook et al.(Molecu
lar Cloning:A Laboratory Manual,2nd
Edition,Cold Spring Harbor Laborator
y press(1989))ならびに他の実験室教本において見いだされ得る
。(Nolta et al Blood.1995 Jul 1;86(1)
:101−10;及びNolta et al Proc Natl Acad
Sci U S A.1996 Mar 19;93(6):2414−9;
及びKohn et al Nat Med.1998 Jul;4(7):7
75−80も参照されたい)。例えばコスミド、プラスミド又は改変されたウィ
ルス(例えば複製欠陥レトロウィルス、アデノウィルス及びアデノ随伴ウィルス
)を含むがこれらに限られない適した発現ベクターを用いてトランスジーンを細
胞中に導入することができる。トランスフェクションは、ウィルス−生産細胞の
単層上における細胞の培養を含む標準的方法を用いて容易且つ有効に得られる(
Van der Putten,Proc Natl Acad Sci U
S A.1985 Sept;82(18):6148−52;Stewart
et al.(1987) EMBO J.6:383−388)。幹細胞中
に導入され得る遺伝子の例には、Bcl−xL及びMcL−1のような細胞死プ
ロテクター(cell death protectors)をコードする遺伝
子が含まれる。
The stem cells used to prepare replicative mitochondria can be genetically modified by genetic engineering methods. Calcium phosphate or calcium chloride co-precipitation, DEAE-dextran-mediated transfection, lipofection,
The transgene can be introduced into cells via conventional methods such as electroporation or microinjection. Suitable methods for transforming and transfecting cells are described in Sambrook et al. (Molecu
Lar Cloning: A Laboratory Manual, 2nd
Edition, Cold Spring Harbor Laborator
y press (1989)) as well as other laboratory textbooks. (Nolta et al Blood. 1995 Jul 1; 86 (1).
: 101-10; and Nolta et al Proc Natl Acad.
Sci USA. 1996 Mar 19; 93 (6): 2414-9;
And Kohn et al Nat Med. 1998 Jul; 4 (7): 7.
See also 75-80). Suitable expression vectors, including but not limited to cosmids, plasmids or modified viruses (eg, replication defective retroviruses, adenoviruses and adeno-associated viruses) can be used to introduce the transgene into cells. Transfection is easily and effectively obtained using standard methods involving culturing cells on a monolayer of virus-producing cells (
Van der Putten, Proc Natl Acad Sci U
S A. 1985 Sept; 82 (18): 6148-52; Stewart.
et al. (1987) EMBO J. 6: 383-388). Examples of genes that can be introduced into stem cells include genes encoding cell death protectors such as Bcl-xL and McL-1.

【0032】 複製性ミトコンドリアの最大の生存力を保持するために低温保護法を用いるこ
とができる。例えばジメチルスルホキシド、エチレングリコール又は1,2−プ
ロパンジオールと一緒のグリセロールもしくはスクロースを含有する培地中で低
温保存を行うことができるか、あるいはミトコンドリアをエチレングリコール及
びジメチルスルホキシドのような凍結保護剤を用いてガラス化することができる
。本発明の態様において、低温保存法は凍結保護溶液中でミトコンドリアを適し
た温度(例えば−176o)まで冷却することを含む。
Cryoprotection can be used to preserve maximal viability of replicating mitochondria. For example, cryopreservation can be performed in a medium containing glycerol or sucrose with dimethylsulfoxide, ethylene glycol or 1,2-propanediol, or mitochondria can be treated with a cryoprotectant such as ethylene glycol and dimethylsulfoxide. Can be vitrified. In an embodiment of the invention, the cryopreservation method comprises cooling mitochondria in a cryoprotective solution to a suitable temperature (eg -176 ° C).

【0033】 調製物の純度及び形態を評価するために走査型及び透過型電子顕微鏡分析を用
いることができる。さらに本明細書に記載する通常の方法に従って、膜ミトコン
ドリア電位(membrane mitochondrial potenti
al)に関して調製物を分析することができ、存在する機能性ミトコンドリアの
合計数及び濃度を決定することができる。調製物中のミトコンドリアの複製能力
を、本明細書に記載する制限断片多型法を含む通常の方法を用いて決定すること
ができる。
Scanning and transmission electron microscopy analyzes can be used to assess the purity and morphology of the preparations. In addition, according to the usual methods described herein, the membrane mitochondrial potential.
The preparation can be analyzed for al) and the total number and concentration of functional mitochondria present can be determined. The mitochondrial replicative capacity in a preparation can be determined using conventional methods, including the restriction fragment polymorphism method described herein.

【0034】 本発明は一般に、動物の卵細胞、特に競技用、動物園、ペット及び農場動物を
含む哺乳類、特定的にはイヌ、ネコ、ウシ、ブタ、ウマ、ヤギ、水牛、ネズミ類
(例えばマウス、ラット、モルモット)、サル、ヒツジ及びヒトの卵細胞の発育
能力を強化するための複製性ミトコンドリアの使用を含む。核転移法において、
複製性ミトコンドリアは非−ヒト受容卵細胞の発育能力を強化するために用いら
れる。
The present invention generally relates to animal egg cells, in particular mammals, including athletics, zoos, pets and farm animals, in particular dogs, cats, cows, pigs, horses, goats, buffaloes, mice (eg mice, Rat, guinea pig), monkey, sheep, and human including the use of replicating mitochondria to enhance the developmental capacity of egg cells. In the nuclear transfer method,
Replicating mitochondria are used to enhance the developmental capacity of non-human recipient oocytes.

【0035】 本発明の方法は、卵巣中の卵胞から卵細胞を取り出すことを含む。通常の方法
により、例えば卵巣子宮摘出のような外科手術的介入の間に、IVFプログラム
における高刺激プロトコル(hyperstimulation protoc
ols)の間に自然のサイクルを用いて、あるいは剖検によりこれを行うことが
できる。経膣超音波誘導卵胞吸引を用いて卵細胞の取り出し及び回収を適切に行
うことができる。
The method of the present invention involves removing egg cells from follicles in the ovary. The hyperstimulation protocol in the IVF program during routine surgical interventions such as ovariectomy is performed by conventional methods.
This can be done using a natural cycle during ols) or by autopsy. Transvaginal ultrasound-induced follicular aspiration can be used to properly remove and recover egg cells.

【0036】 卵細胞が単離された後、複製性ミトコンドリアを卵細胞中に導入するか、ある
いは配偶子もしくは細胞バンクにおける保存のために卵細胞を低温保存すること
ができる。卵細胞を低温保存しない場合、好ましくは吸引から後の48時間以内
に本発明の方法に従って卵細胞を処理しなければならない。卵細胞を凍結する場
合、それらを用いたい時にそれらを解凍し、本発明の方法に従って処理すること
ができる。
After the egg cells are isolated, replicating mitochondria can be introduced into the egg cells, or the egg cells can be cryopreserved for storage in gametes or cell banks. If the egg cells are not cryopreserved, they should be processed according to the method of the invention, preferably within 48 hours after aspiration. If the egg cells are frozen, they can be thawed when desired and used according to the method of the invention.

【0037】 通常の顕微注射法により、あるいはリポソーム内に含有されるミトコンドリア
の電気融合又は他の適した手段のような別の方法により、複製性ミトコンドリア
を卵細胞(もしくは接合子)中に導入することができる。
Introducing replicating mitochondria into egg cells (or zygotes) by conventional microinjection methods or by alternative methods such as electrofusion of mitochondria contained within liposomes or other suitable means. You can

【0038】 複製性ミトコンドリアの導入の後、それと同時又はその前に、卵細胞を同じ種
からの適した精子を用いて受精させる。受精は精子注入を含む既知の方法により
行われ得る。用いられ得る適したヒト試験管内受精及び胚転移法には試験管内受
精(IVF)(Trounson et al.Med J Aust.199
3 Jun 21;158(12):853−7,Trouson and L
eeton,in Edwards and Purdy,eds.,Huma
n Conception in Vitro,New York:Acade
mic Press,1982,Trounson,in Crosignan
i and Rubin eds.,In Vitro Fertilizat
ion and Embryo Transfer,p.315,New Yo
rk:Academic Press,1983);細胞質内精子注入(ICS
I)(Casper et al.,Fertil Steril,1996
May;65(5):972−6);試験管内受精及び胚転移(IVF−ET)
(Quigly et al,Fert.Steril.,38:678,19
82);配偶子ファロピウス内転移(GIFT)(Molloy et al,
Fertil.Steril.47:289,1987);及び前核段階卵管転
移(PROST)(Yovich et al.,Fertil.Steril
.45:851,1987)が含まれる。
After the introduction of replicating mitochondria, at the same time as or before, the egg cells are fertilized with suitable sperm from the same species. Fertilization can be performed by known methods, including sperm injection. Suitable human in vitro fertilization and embryo transfer methods that can be used include in vitro fertilization (IVF) (Trouson et al. Med J Aust. 199).
3 Jun 21; 158 (12): 853-7, Trouson and L.
eeton, in Edwards and Purdy, eds. , Huma
n Concept in Vitro, New York: Acade
mic Press, 1982, Trounson, in Crosignan
i and Rubin eds. , In Vitro Fertilizer
ion and Embryo Transfer, p. 315, New Yo
rk: Academic Press, 1983); Intracytoplasmic sperm injection (ICS)
I) (Casper et al., Fertil Steril, 1996.
May; 65 (5): 972-6); in vitro fertilization and embryo transfer (IVF-ET).
(Quigly et al, Fert. Steril., 38: 678, 19).
82); Gamete intra-Fallopian transition (GIFT) (Molloy et al,
Fertil. Steril. 47: 289, 1987); and pronucleus stage fallopian tube metastasis (PROST) (Yovich et al., Fertil. Steril).
. 45: 851, 1987).

【0039】 本発明の方法及び組成物を用い、胚発育の成功率を向上させることができる。
特にそれらを、ミトコンドリアDNA突然変異又は異常な、もしくは不十分な機
能による影響を受けた固体の子孫において、固体からの卵細胞もしくは接合子中
に健康なミトコンドリアを含む複製性ミトコンドリアを導入することにより、ミ
トコンドリアDNA突然変異(例えば欠失もしくはミスセンス突然変異)又は異
常な、もしくは不十分なミトコンドリア機能の悪影響を減少させるために用いる
ことができる。
The methods and compositions of the present invention can be used to improve the success rate of embryo development.
In particular, by introducing them into replicating mitochondria, including healthy mitochondria, in egg cells or zygotes from individuals, in solid offspring affected by mitochondrial DNA mutations or aberrant or insufficient function, It can be used to reduce the adverse effects of mitochondrial DNA mutations (eg deletions or missense mutations) or abnormal or insufficient mitochondrial function.

【0040】 ミトコンドリアDNAの欠失又は突然変異は通常、損なわれた酸化的リン酸化
及び筋肉もしくは神経組織に関連する臨床病理学を生ずる。例えばキーンズ・セ
イアー症候群(KSS)又は進行性外眼筋麻痺は共通の4799bp欠失の結果
であり(Holt et al.,Ann Neurol.1989 Dec;
26(6):699−708)、レーバーの遺伝性視神経障害(LHON)はm
tDNAにおけるミスセンス突然変異による(Wallace et al.,
Science 242,1427(1998))。従ってこれらの状態を有す
る固体からの卵細胞に健康な複製性ミトコンドリアを注入し、ヘテロプラスミー
(heteroplasmy)を作ることは、子孫におけるmtDNAミスセン
スもしくは欠失突然変異の悪影響を防ぐことができる。
Mitochondrial DNA deletions or mutations usually result in impaired oxidative phosphorylation and clinical pathology associated with muscle or nervous tissue. For example, Keens-Sayre syndrome (KSS) or progressive external ophthalmoplegia is the result of a common 4799 bp deletion (Holt et al., Ann Neurol. 1989 Dec;
26 (6): 699-708), Leber's inherited optic neuropathy (LHON) is m.
Due to a missense mutation in tDNA (Wallace et al.,
Science 242, 1427 (1998)). Therefore, injecting healthy replicating mitochondria into egg cells from individuals with these conditions to create heteroplasmy can prevent the adverse effects of mtDNA missense or deletion mutations in progeny.

【0041】 本発明は複製性ミトコンドリアを用いる改良された核転移法も包含する。核転
移法又は核移植法は文献において既知であり、例えばCampbell et
al,Theriogenology,43:181(1995);Colla
s et al,Mol.Report Dev.,38:264−267(1
994);Keefer et al,Biol.Reprod.,50:93
5−939(1994);Sims et al,Proc.Natl.Aca
d.Sci.,USA,90:6143−6147(1993);WO 94/
26884;WO 94/24274,WO 90/03432,米国特許第4
,944,384及び5,057,420号に記載されている。
The present invention also includes an improved method of nuclear transfer using replicating mitochondria. Nuclear transfer or nuclear transfer methods are known in the literature, eg Campbell et
al, Theriogenology, 43: 181 (1995); Colla.
s et al, Mol. Report Dev. , 38: 264-267 (1
994); Keefer et al, Biol. Reprod. , 50:93
5-939 (1994); Sims et al, Proc. Natl. Aca
d. Sci. , USA, 90: 6143-6147 (1993); WO 94 /.
26884; WO 94/24274, WO 90/03432, US Patent No. 4
, 944, 384 and 5,057, 420.

【0042】 核転移法に適した受容卵細胞の単離法は当該技術分野において周知である。一
般に、受容卵細胞は哺乳類、例えばウシの卵巣又は生殖管から外科手術的に取り
出される。卵細胞が単離されると、それらは濯がれ、当該技術分野における熟練
者が周知の調製培地(preparation medium)、例えば緩衝塩
溶液中に保存される。
Methods for isolating recipient egg cells suitable for nuclear transfer methods are well known in the art. Generally, the recipient egg cell is surgically removed from the ovary or reproductive tract of a mammal, such as a bovine. Once the egg cells are isolated, they are rinsed and stored in a preparation medium well known to those skilled in the art, such as a buffered salt solution.

【0043】 受容卵細胞を一般に、核転移のための受容細胞として用いられ得る前に試験管
内で成熟させねばならない。この方法は一般に、哺乳類の卵巣から未成熟(前期
I)卵細胞を集め、受精又は除核の前に卵細胞を成熟培地(maturatio
n medium)中で、卵細胞が中期II段階に達するまで成熟させることを
必要とする。生体内で成熟した中期II段階の卵細胞を核転移法において用いる
こともできる。
Recipient egg cells generally must be matured in vitro before they can be used as recipient cells for nuclear transfer. This method generally involves collecting immature (early I) egg cells from a mammalian ovary and allowing the egg cells to mature into a maturation medium prior to fertilization or enucleation.
(m medium), requires that the egg cell matures until it reaches metaphase II stage. In vivo matured stage II egg cells can also be used in the nuclear transfer method.

【0044】 受容卵細胞の除核は、米国特許第4,994,384号に記載されているよう
な既知の方法により行われ得る。例えば中期IIの卵細胞をすぐに除核するため
に、場合によりサイトカラシン Bを含有していることができるHECM中に置
くことができるか、あるいはそれらを適した培地(例えば胚培養培地)中に置き
、次いで後に、好ましくは24時間以内の後に除核することができる。極体及び
隣接する細胞質の除去のために微量ピペットを用いて顕微手術により(McGr
ath and Solter,Science,220:1300,1983
)、あるいは機能性除核(U.S.5,952,222を参照されたい)を用い
て除核を行うことができる。除核に成功したものを同定するために、受容卵細胞
をスクリーニングすることができる。
Enucleation of the recipient egg cells can be performed by known methods such as those described in US Pat. No. 4,994,384. For example, for immediate enucleation of metaphase II egg cells, they can be placed in HECM, which can optionally contain cytochalasin B, or they can be placed in a suitable medium (eg, embryo culture medium). It can be placed and then enucleated later, preferably within 24 hours. Microsurgery using a micropipette to remove polar bodies and adjacent cytoplasm (McGr
ath and Solter, Science, 220: 1300, 1983.
), Or functional enucleation (see US Pat. No. 5,952,222). Recipient egg cells can be screened to identify those that have been successfully enucleated.

【0045】 受容卵細胞を核転移の時、又はその後に当該技術分野における熟練者に既知の
方法を用いて活性化することができる。適した方法には生理学的温度以下におけ
る培養、既知の活性化因子の適用(例えば精子による浸透、電気的及び化学的シ
ョック)、2価のカチオンの量を増加させこと、あるいは細胞タンパク質のリン
酸化を減少させることが含まれる(U.S.5,496,720を参照されたい
)。
Recipient egg cells can be activated at the time of nuclear transfer, or thereafter, using methods known to those of skill in the art. Suitable methods include culturing below physiological temperature, application of known activators (eg osmosis by sperm, electrical and chemical shock), increasing the amount of divalent cations, or phosphorylation of cellular proteins. (See US Pat. No. 5,496,720).

【0046】 好ましくは除核された卵細胞と同じ種のドナー細胞の核を除核された受容卵細
胞中に導入する。ドナー細胞核はいずれの哺乳類細胞からも得られ得る。ドナー
細胞は中胚葉、内胚葉又は外胚葉に由来する分化した哺乳類細胞であることがで
きる。特定的にはドナー細胞核を上皮細胞、神経細胞、表皮細胞、ケラチノサイ
ト、造血細胞、メラノサイト、軟骨細胞、B−リンパ球、T−リンパ球、赤血球
、マクロファージ、単球、線維芽細胞及び筋肉細胞から得ることができる。適し
た哺乳類細胞はいずれの細胞又は体の器官からも得られ得る。哺乳類細胞は皮膚
、肺、膵臓、肝臓、胃、腸、心臓、生殖器官、膀胱、腎臓及び尿道を含む種々の
器官から得られ得る。
Preferably, the nucleus of a donor cell of the same species as the enucleated egg cell is introduced into the enucleated recipient egg cell. Donor cell nuclei can be obtained from any mammalian cell. Donor cells can be differentiated mammalian cells derived from mesoderm, endoderm or ectoderm. Specifically, donor cell nuclei are derived from epithelial cells, nerve cells, epidermal cells, keratinocytes, hematopoietic cells, melanocytes, chondrocytes, B-lymphocytes, T-lymphocytes, erythrocytes, macrophages, monocytes, fibroblasts and muscle cells. Obtainable. Suitable mammalian cells can be obtained from any cell or body organ. Mammalian cells can be obtained from various organs including skin, lung, pancreas, liver, stomach, intestine, heart, reproductive organs, bladder, kidney and urethra.

【0047】 ドナー細胞の核は好ましくは膜−結合している。ドナー細胞核は割球全体から
成ることができるか、あるいはそれは核質から成ることができる。核質は核及び
原形質膜により結合している少量の細胞質を含む吸引された細胞のサブセット(
subset)である。(核質の調製法に関してMethod and Suc
cess of Nuclear Transplantation in M
ammals,A.McLaren,Nature,Volume 109,J
une 21,194を参照されたい)。
The nucleus of the donor cell is preferably membrane-bound. The donor cell nucleus can consist of whole blastomeres, or it can consist of nucleoplasm. The nucleoplasm is a subset of aspirated cells containing a small amount of cytoplasm bound by the nucleus and the plasma membrane (
subset). (Regarding preparation method of nucleoplasm, Method and Suc
cess of Nuclear Transplantation in M
ammals, A .; McLaren, Nature, Volume 109, J
une 21, 194).

【0048】 複製性ミトコンドリアは除核された受容卵細胞中に導入される。複製性ミトコ
ンドリアは好ましくはドナー細胞と同じ種に、より好ましくはドナー細胞と同じ
種及び細胞型に、そして最も好ましくはドナー細胞核が由来する同じ固体に由来
する。複製性ミトコンドリアの調製法は本明細書に記載されている。
Replicative mitochondria are introduced into enucleated recipient oocytes. The replicating mitochondria are preferably derived from the same species as the donor cell, more preferably from the same species and cell type as the donor cell, and most preferably from the same individual from which the donor cell nucleus is derived. Methods for preparing replicating mitochondria are described herein.

【0049】 核又は複製性ミトコンドリアの抽出の前にドナー細胞を試験管内で増殖させ、
遺伝子的に改変し、選択することができる。
Donor cells are grown in vitro prior to extraction of nuclear or replicating mitochondria,
It can be genetically modified and selected.

【0050】 ドナー細胞の核及び/又は複製性ミトコンドリアを当該技術分野において既知
の顕微操作又は顕微手術法を用い、除核された受容卵細胞中に導入することがで
きる(McGrath and Solter,同上を参照されたい)。例えば
透明帯下に吸引された割球又は核質を堆積させ、その膜を受容卵細胞の原形質膜
と接触させることにより、ドナー細胞の核を除核された受容卵細胞に転移させる
ことができる。転移ピペットを用いてこれを行うことができる。類似の方法を用
いて複製性ミトコンドリアを導入することができる。
Nuclear and / or replicating mitochondria of donor cells can be introduced into enucleated recipient oocytes using micromanipulation or microsurgical methods known in the art (see McGrath and Solter, supra). I want to be). For example, the nucleus of the donor cell can be transferred to the enucleated recipient egg cell by depositing aspirated blastomere or nucleoplasm under the zona pellucida and contacting the membrane with the plasma membrane of the recipient egg cell. This can be done using a transfer pipette. Similar methods can be used to introduce replicating mitochondria.

【0051】 ドナー核と除核された卵細胞の融合は当該技術分野において既知の方法に従っ
て行われ得る。例えば融合をウィルス剤、化学的薬剤を用いて助けるか、又は誘
導することができるか、あるいは電気−誘導することができる。電気融合は、原
形質膜の一時的崩壊を起こすのに十分な電気のパルスを与えることを含む。(U
.S.4,994,384を参照されたい)。いくつかの場合には(例えば小さ
いドナー核を用いる)、エレクトロポレーション融合を用いずに核を直接卵細胞
中に注入するのが好ましいかも知れない。そのような方法はCollas an
d Barnes,Mol.Reprod.Dev.,38:264−267(
1994)に開示されている。
Fusion of the donor nucleus and the enucleated egg cell can be performed according to methods known in the art. For example, the fusion can be assisted or induced with viral agents, chemical agents, or electro-induced. Electrofusion involves applying a pulse of electricity sufficient to cause a transient disruption of the plasma membrane. (U
. S. 4,994,384). In some cases (eg with small donor nuclei) it may be preferable to inject the nuclei directly into the egg cell without electroporation fusion. Such a method is known as Collas an
d Barnes, Mol. Reprod. Dev. , 38: 264-267 (
1994).

【0052】 本明細書に記載する核転移法を用いて作られるクローンを生体内で(例えばヒ
ツジ卵管内)、又は試験管内で(例えば適した培地内)、桑実胚もしくは胞胚段
階まで培養することができる。得られる胚を次いで、当該技術分野における熟練
者に既知の方法を用いて、発情の適した段階における適した動物の子宮中に移植
することができる。あるパーセンテージの移植片が代理動物において妊娠を開始
させるであろう。ドナー細胞が1つの胚又は胚のクローンからのものである場合
、子は遺伝的に同一であろう。
Clones made using the nuclear transfer method described herein are cultured in vivo (eg, in oviduct sheep) or in vitro (eg, in a suitable medium) to the morula or blastula stage. be able to. The resulting embryos can then be transplanted into the uterus of a suitable animal at a suitable stage of estrus using methods known to those of skill in the art. A percentage of the implant will initiate pregnancy in the surrogate. If the donor cells are from one embryo or clone of an embryo, the offspring will be genetically identical.

【0053】 以下の非−制限的実施例は本発明の例示である:[0053]   The following non-limiting examples are illustrative of the present invention:

【0054】[0054]

【実施例】【Example】

実施例1 ヒトの骨髄細胞系(HL−60)から得たミトコンドリア画分の注入は着床前
の胚の発育を加速しそして/もしくは容易にした。マウスの接合子に0.5日目
にミトコンドリア画分もしくはバッファーのいずれかを顕微鏡下で注入し、3.
5日まで更にインビトロで培養した。ミトコンドリアを受けている胚はバッファ
ー注入接合子と比較すると、完全に膨張するかもしくは孵化している胚盤胞を形
成する傾向が2倍であった(45%対17%)(図1を参照されたい)。 実施例2 着床前の発育欠損を示す様々な年令のヒト卵母細胞及びヒト胚における、ミト コンドリア機能、mtDNAコピー数及びmtDNA欠失率の評価 遅い胚発育(受精後72時間で6−細胞の段階以下)もしくは、等級4もしく
は5のみの胚(総胚容量の少なくとも30%を満たす細胞フラグメントの存在)
をもたらす継続した胚フラグメンテーションの既往歴をもつ患者が研究に含まれ
る。採取時に、約20%の卵母細胞が未成熟で、従ってICSIを使用する受精
には不適切である。これらの卵母細胞はこれらの患者が、ミトコンドリアに起因
させることができる異常な胚の発育の母体の素質をもつかどうかを決定するため
に使用される。ミトコンドリアの機能不全率は正常な胚の発育の既往歴をもつ患
者から得た未成熟卵母細胞と比較される。更に、移植に不適切なフラグメント化
した胚を分析して、それらのミトコンドリアの状態をこれら2群の間で比較する
。母親の年令の影響もまた、25〜30才、30〜35才及び35才より上の患
者のミトコンドリアの正常性を検査することにより決定される。以下の実験が提
唱される。 A/ ミトコンドリアの機能 ミトコンドリアの呼吸期間に生成されたエネルギーはミトコンドリア膜を横切
る電気化学的勾配として貯蔵され、ATPの産生を駆動させるために使用される
ので、ミトコンドリアの膜電位の変化はミトコンドリアの機能を反映する。ミト
コンドリアの膜電位の停止は数々の体細胞のアポトーシスの第1の兆候の一つで
ある。端的に言うと、卵母細胞及び胚は停止した(非機能性)及び維持されたミ
トコンドリアの電位によるミトコンドリアの同時の検出を可能にする蛍光色素(
DePsipher,R&D Systems)とインキュベートされる。試料を脱屈折(deconvoluti
on)顕微鏡を使用して分析し、蛍光量をDelta Vision ソフトウエアパッケージ
(Silicon Graphics)を使用して記録する。死亡していく細胞もしくは停止した
膜電位をもつ細胞においては、色素は細胞質中でそのモノマー形態で止まり、ミ
トコンドリアは緑色に見えるであろうが、健康な細胞においては、ミトコンドリ
ア中に凝集する色素は赤く見えるであろう。更に、この方法は双方のチャンネル
上に放出された蛍光の総量に基づいてミトコンドリアのコピー数を算定するため
に使用することができる。ICSIプログラムから得た未成熟(GV及びMI段
階)卵母細胞、IVFからの未受精卵母細胞及び研究のために供与された予備の
胚を分析される。 B/ ミトコンドリアのコピー数 何人かの患者で認めた再発性の胚フラグメンテーションが、母体の貯蔵体内の
不十分なミトコンドリアコピー数に起因させることができるかどうかを決定する
ために、半定量的PCR(Chen et al. 1995 Am J Hum Genet 57, 239-47)を使
用して大体のmtDNAコピー数を算定する。染色及びミトコンドリア機能の評
価後に、個々の卵母細胞もしくは胚を20μlのPBS中に入れて、−70℃で
貯蔵する。PCRの前に、試料を沸騰して、溶解産物の容量の1/10をPCR
反応のためのテンプレートとして使用する。 C/ mtDNA欠失 前記の研究はミトコンドリアの生存可能性及び豊富性を決定するであろうが、
前記で使用したヒトの卵母細胞及び胚の同一の集団中のmtDNA欠失を半定量
的に評価するためにPCRを使用して更なる評価を実施することができる。すべ
ての領域のミトコンドリアの染色体を包含する異なるPCRのプライマーのセッ
トを選択し、染色体のいずれかの部分に欠失をもつミトコンドリアの割合をZhan
g et al.(Biochem Biophys Res Commun 1996 Jun 14;223(2):450-5)のアプロー
チを使用して決定する。複数のプライマーのセットを含む染色体全体を走査する
この方法は、非常に長いmtDNAのPCR(Kajander et al;.,Biochem Bioph
ys Res Commun 1999 Jan 19;254(2):507-14)で以前に認めた問題を回避するで
あろう。予備的結果は、4799bpの共通の欠失を容易に同定することができ
ることを示した。更に、PCDの活性化と関連付けることができる特異的欠失を
同定するために、増幅した生成物をサブクローニングして配列決定する。
Example 1 Injection of mitochondrial fraction obtained from a human bone marrow cell line (HL-60) accelerated and / or facilitated preimplantation embryo development. Mouse zygotes were injected under microscope with either mitochondrial fraction or buffer on day 0.5.
It was further cultured in vitro for up to 5 days. Embryos receiving mitochondria were twice as likely to form fully swelling or hatching blastocysts when compared to buffer-injected zygotes (45% vs. 17%) (see Figure 1). I want to be). In human oocytes and human embryos of different ages showing a growth defect in Example 2 preimplantation, mitochondrial function, evaluated late embryonic development of mtDNA copy number and mtDNA Ketsushitsuritsu (72 hours after fertilization 6- Sub-cell stage) or grade 4 or 5 only embryos (presence of cell fragments that fill at least 30% of the total embryo volume)
Patients with a history of continued embryo fragmentation resulting in are included in the study. At the time of harvest, approximately 20% of the oocytes are immature and thus unsuitable for fertilization using ICSI. These oocytes are used to determine if these patients have a maternal predisposition to abnormal embryonic development that can be attributed to mitochondria. Mitochondrial dysfunction rates are compared to immature oocytes obtained from patients with a history of normal embryo development. In addition, fragmented embryos unsuitable for transplantation will be analyzed to compare their mitochondrial status between these two groups. The effects of maternal age are also determined by examining mitochondrial normality in patients aged 25-30, 30-35 and above 35 years. The following experiments are proposed. A / mitochondrial function Changes in mitochondrial membrane potential are a function of mitochondria because the energy generated during mitochondrial respiration is stored as an electrochemical gradient across the mitochondrial membrane and used to drive ATP production. To reflect. Mitochondrial membrane potential arrest is one of the first signs of somatic cell apoptosis. Briefly, oocytes and embryos have fluorescent dyes (that enable simultaneous detection of mitochondria by arrested (non-functional) and maintained mitochondrial potential (
DePsipher, R & D Systems). Decondensing the sample (deconvoluti
on) Analyze using a microscope and record the amount of fluorescence using the Delta Vision software package (Silicon Graphics). In dying cells or cells with an arrested membrane potential, the dye will stop in its monomeric form in the cytoplasm and the mitochondria will appear green, whereas in healthy cells the pigment that aggregates in the mitochondria will It will look red. In addition, this method can be used to calculate mitochondrial copy number based on the total amount of fluorescence emitted on both channels. Immature (GV and MI stage) oocytes obtained from the ICSI program, unfertilized oocytes from IVF and spare embryos donated for study are analyzed. B / Mitochondrial copy number To determine whether recurrent embryo fragmentation observed in some patients could be attributed to insufficient mitochondrial copy number in maternal depots, a semi-quantitative PCR ( Chen et al. 1995 Am J Hum Genet 57, 239-47) is used to calculate approximate mtDNA copy numbers. After staining and evaluation of mitochondrial function, individual oocytes or embryos are placed in 20 μl PBS and stored at -70 ° C. Prior to PCR, boil the sample and PCR 1/10 of the volume of lysate
Used as a template for the reaction. C / mtDNA Deletion Although the above studies will determine mitochondrial viability and abundance,
Further evaluation can be performed using PCR to semi-quantitatively evaluate mtDNA deletions in the same population of human oocytes and embryos used above. Select a set of different PCR primers that cover all regions of the mitochondrial chromosome, and determine the percentage of mitochondria with deletions in any part of the chromosome.
g et al. (Biochem Biophys Res Commun 1996 Jun 14; 223 (2): 450-5). This method of scanning the entire chromosome, including multiple sets of primers, is based on PCR of very long mtDNA (Kajander et al;., Biochem Bioph
ys Res Commun 1999 Jan 19; 254 (2): 507-14) will avoid the problems previously acknowledged. Preliminary results showed that a common deletion of 4799 bp could be easily identified. In addition, the amplified products are subcloned and sequenced to identify specific deletions that can be associated with activation of PCD.

【0055】 期待された結果、 ミトコンドリアの機能、mtDNA状態及びmtDNAコピー数の算定について
の情報を得るであろう。これは、何人かの不妊症患者におけるミトコンドリアの
機能不全の素質があるかどうかを決定するために、異なる卵母細胞及び胚の比較
を可能にするであろう。このデータはまた、母親の高い年令に対して分析され、
妊娠の高齢化と関連したmtDNA突然変異のより高率の以前の報告を確証する
であろう。 実施例3ミトコンドリアの単離及び胚死亡のマウスのモデル 卵母細胞中への注入後の発育可能性を高め、アポトーシスを抑制するための、
体細胞及び、異なる型の幹細胞の双方から単離されたミトコンドリアの濃厚画分
の能力を算定する。これらの実験に使用した細胞は、マウスの胚性幹(ES)細
胞、マウス及びヒトの栄養外胚葉幹(TS)細胞及びヒトもしくはマウスのCD
34+/CD38−造血幹細胞及び顆粒層細胞を含む。ES及びTS細胞は標準
培養条件下でインビトロで成育するであろう(Hadjantonakis et al, Mech Dev.
1998 Aug;76(1-2):79-90,Tanaka et al. Science,1998 Dec 11;282(5396):2072-
5)。健康なドナーのヒト臍帯血から得た有核細胞をFicoll勾配を使用して単離
する。CD34+/CD38−細胞は細胞欠失磁気カラムを使用して分離される
。同等な(しかし胎児ではなく成熟の)細胞はまた、成熟動物のマウスの骨髄か
ら得ることができる(Ploemacher et al. Exp Hematol, 1989 Mar;17(3):263-6
)。体細胞源は、IVFの卵母細胞採取期間の小胞液もしくはホルモンによりプ
ライマー化したマウスの卵巣から単離した、黄体形成した顆粒層/丘細胞であろ
う(Trbovich et al.Cell Death Differ.1998 Jan;5(1):38-49)。濃厚化ミトコ
ンドリア画分を全幹細胞型及び顆粒層細胞から、Rickwoodの方法(Darley-Usmer
VM.,Rickwood D,Willson MT,Mitochondria, a Practical Approach, Oxford Wa
shington DC.,IRL Press,1987,, pp.1-16)を使用して単離することができる。
すなわち、細胞を蔗糖を基礎にしたバッファー中に懸濁させ、ガラスのホモジナ
イザーを使用して溶解させる。核をペレット化し、ミトコンドリア画分を更に濃
厚化し、連続的Percoll勾配を使用して精製して、正常なミトコンドリアから欠
損体を分離し、大部分の細胞破片を除去する。走査及び伝達電子顕微鏡を使用し
てミトコンドリア画分の純度及び形態を算定する。膜ミトコンドリア電位の維持
は、存在する機能的及び欠損ミトコンドリアの双方の総数及び濃度の早急な計算
のためのFACS分析と組み合わせた、実施例1で前記のようなDePsipher色素
により分析される。90%を越える機能的ミトコンドリアを含む画分のみを以後
の研究に使用する。 a) インビトロで培養されたFVB株マウス卵母細胞におけるフラグメンテー ションを抑制するミトコンドリアの能力 FVB株マウスの成熟卵母細胞はインビトロで培養すると、非常に高率の(〜
75%)自然のフラグメンテーションを経過する(Morita et al.Dev Biol.1999
Sep 1;213(1):1-17)。このモデルは卵母細胞のフラグメンテーションを抑制す
るその能力に対する各ミトコンドリア濃厚化画分を試験するために使用される。
排卵した卵母細胞は、それらの丘細胞を剥離されて、Van Blerkom 等(Hum Repr
od. 1988 Oct;13(10):2857-68)の方法に従って、用量反応様態でミトコンドリ
ア濃厚化画分を注入される。成熟卵母細胞は約100,000のミトコンドリア
を含むことが算定された(Jansen and de Boer, Mol Cell Endocrinol. 1998 Oc
t 25;145(1-2):81-8)。5〜15ピコLの容量中2000と20,000の間の
ミトコンドリアを注入する。卵母細胞の対照群はそのままで残すかまたは、ミト
コンドリアの懸濁のために使用したバッファーもしくはミトコンドリア欠失画分
を注入される。Percoll勾配から得た欠損ミトコンドリアもまた、卵母細胞の生
存に対する欠損ミトコンドリアの可能な有害な効果を決定するために注入される
。次にすべての卵母細胞を培養して、24時間及び48時間後のフラグメンテー
ションにつき評価する。このモデルはフラグメンテーションを抑制するために注
入するための最適なミトコンドリア数及び型を確認するために使用される。
The expected results will provide information on mitochondrial function, mtDNA status and mtDNA copy number calculations. This will allow comparison of different oocytes and embryos to determine if they are predisposed to mitochondrial dysfunction in some infertile patients. This data was also analyzed for the older age of the mother,
It will corroborate previous reports of higher rates of mtDNA mutations associated with aging pregnancy. Example 3 Isolation of mitochondria and mouse model of embryonic death To enhance developmental potential and suppress apoptosis after injection into oocytes,
The capacity of the concentrated fraction of mitochondria isolated from both somatic cells and different types of stem cells is calculated. The cells used in these experiments were mouse embryonic stem (ES) cells, mouse and human trophectoderm stem (TS) cells and human or mouse CD.
Includes 34 + / CD38- hematopoietic stem cells and granulosa cells. ES and TS cells will grow in vitro under standard culture conditions (Hadjantonakis et al, Mech Dev.
1998 Aug; 76 (1-2): 79-90, Tanaka et al. Science, 1998 Dec 11; 282 (5396): 2072-
Five). Nucleated cells from healthy donor human cord blood are isolated using a Ficoll gradient. CD34 + / CD38- cells are separated using a cell-depleted magnetic column. Equivalent (but not fetal, mature) cells can also be obtained from adult animal mouse bone marrow (Ploemacher et al. Exp Hematol, 1989 Mar; 17 (3): 263-6.
). Somatic cell sources may be luteinized granulosa / cumulus cells isolated from the ovary of mice primed with follicular fluid or hormones during IVF oocyte collection (Trbovich et al. Cell Death Differ. 1998 Jan; 5 (1): 38-49). The enriched mitochondrial fraction was derived from whole stem cell type and granulosa cells by the method of Rickwood
VM., Rickwood D, Willson MT, Mitochondria, a Practical Approach, Oxford Wa
shington DC., IRL Press, 1987, pp.1-16).
That is, cells are suspended in a sucrose-based buffer and lysed using a glass homogenizer. The nuclei are pelleted, the mitochondrial fraction is further enriched and purified using a continuous Percoll gradient to separate defects from normal mitochondria and remove most cell debris. Scanning and transmission electron microscopy is used to calculate the purity and morphology of the mitochondrial fraction. Maintenance of membrane mitochondrial potential is analyzed by DePsipher dye as described above in Example 1 in combination with FACS analysis for a quick calculation of the total number and concentration of both functional and defective mitochondria present. Only the fractions containing more than 90% functional mitochondria are used for further studies. When matured oocytes ability FVB strain mice inhibits mitochondrial flag mentation in FVB strain mouse oocytes cultured in a) in vitro are cultured in vitro, very high rates of (-
75%) goes through natural fragmentation (Morita et al. Dev Biol. 1999)
Sep 1; 213 (1): 1-17). This model is used to test each mitochondrial enriched fraction for its ability to suppress oocyte fragmentation.
The ovulated oocytes were exfoliated from their cumulus cells and described by Van Blerkom et al. (Hum Repr
od. 1988 Oct; 13 (10): 2857-68), and the mitochondrial-enriched fraction is injected in a dose-response manner. Mature oocytes were calculated to contain approximately 100,000 mitochondria (Jansen and de Boer, Mol Cell Endocrinol. 1998 Oc.
t 25; 145 (1-2): 81-8). Inject between 2000 and 20,000 mitochondria in a volume of 5-15 picoL. A control group of oocytes is left intact or injected with the buffer used for mitochondrial suspension or the mitochondrial depleted fraction. Defective mitochondria from Percoll gradients are also injected to determine the possible deleterious effects of defective mitochondria on oocyte survival. All oocytes are then cultured and evaluated for fragmentation after 24 and 48 hours. This model is used to identify the optimal mitochondrial number and type for injection to suppress fragmentation.

【0056】 期待される結果、 幹細胞から採取されたミトコンドリアはフラグメンテーションを抑制するのに有
効であり、強力な複製能の利点をもつことが期待される。 b) インビトロで受精した正常マウス接合子中への幹細胞からのミトコンドリ アの注入は細胞死からの長期の抑制を提供するか? 母親の年令増加及びインビトロの受精は、マウスの接合子の約30%のアポト
ーシス率の結果及びインビボで受精した若い母親から得た接合子(約2%のフラ
グメンテーション率)に比較して、胚盤胞段階におけるより高い細胞死インデッ
クスを結び合わせる(Jurisicova et al.,Mol Hum Reprod. 1998 Feb;4(2):139-
45)。更に、ヒトの胚盤胞の細胞死率の分析は、胚の約30%は大部分の細胞に
おいて、優先的に内部細胞塊を排除するかもしくは細胞死を活性化することを示
した。ミトコンドリアの注入が接合子のアポトーシスを抑制することができ、そ
して更に後期発育段階期間に抑制を提供することができるかどうかを測定するた
めに、高齢マウス(ICR株の44週令)からの接合子にミトコンドリアの濃厚
化画分を注入して、胚盤胞期へのそれらの発育をインビトロで観察する。注入さ
れるミトコンドリア数は以前の実験で説明された方法を使用して算定され、必要
な場合には濃度を微調整する。4.5日目に、内部細胞塊に特に注意して、胚盤
胞数及び細胞死率を記録する。
As expected, mitochondria collected from stem cells are expected to be effective in suppressing fragmentation and have the advantage of strong replication ability. or injection of mitochondria from stem cells to b) normal mouse zygotes which had been fertilized in vitro to provide long-term suppression of the cell death? Increasing maternal age and in vitro fertilization resulted in an apoptosis rate of approximately 30% in mouse zygotes and in embryos compared to zygotes obtained from in vivo fertilized young mothers (approximately 2% fragmentation rate). Combine higher cell death index at the blastocyst stage (Jurisicova et al., Mol Hum Reprod. 1998 Feb; 4 (2): 139-
45). Furthermore, analysis of human blastocyst cell death rates showed that approximately 30% of embryos preferentially eliminate inner cell mass or activate cell death in most cells. To determine whether mitochondrial infusion can suppress zygote apoptosis and further provide suppression during late developmental stages, zygotes from aged mice (44 weeks old ICR strain) The pups are injected with a concentrated fraction of mitochondria and their development into the blastocyst stage is observed in vitro. The number of mitochondria infused is calculated using the method described in the previous experiment and the concentration fine-tuned if necessary. On day 4.5, the blastocyst number and cell death rate are recorded, paying particular attention to the inner cell mass.

【0057】 更なる研究は、アポトーシスの人工的引金として様々な毒物により惹起される
細胞死からの防御に対するミトコンドリア注入の影響を検査する。とりわけ、ミ
トコンドリア注入が、すべて胚盤胞形成中に細胞死経路を活性化することが示さ
れたドキソルビシン(Bergeron et al.,1998 Gen.Dev. 12,1304-1314)、高血糖
症(Moley et al. Nat Med 1998 Dec;4(12):1421-4)及びDMBAによる処置に
より誘導されたアポトーシスを防止することができるかどうかを研究する。これ
らの実験において、適切なミトコンドリアを注入された接合子は初期の胚盤胞期
に到達するまでKSOM培地中で培養され、その時、実験処理を、ドキソルビシ
ン(200nM)、グルコース(20mM)の選択培地もしくはDMBA(1μ
M)のいずれかでインビトロで実施される。胚盤胞期まで発育する、バッファー
もしくはミトコンドリア欠失画分を注入した接合子を対照として使用する。24
時間目の毒物添加時に、胚盤胞数及び細胞死インデックスを前記のように決定す
る(Jurisicova et al., 1998, supra)。
Further studies examine the effect of mitochondrial injection on protection from cell death induced by various toxins as an artificial trigger for apoptosis. In particular, mitochondrial injection was shown to activate cell death pathways all during blastocyst formation (Bergeron et al., 1998 Gen. Dev. 12,1304-1314), hyperglycemia (Moley et al. al. Nat Med 1998 Dec; 4 (12): 1421-4) and whether it is possible to prevent apoptosis induced by treatment with DMBA. In these experiments, the appropriate mitochondrial-injected zygotes were cultured in KSOM medium until the early blastocyst stage was reached, at which time the experimental treatment was performed with doxorubicin (200 nM), glucose (20 mM) selective medium. Or DMBA (1μ
In vitro with either M). A zygote injected with a buffer or a mitochondrial deletion fraction that develops to the blastocyst stage is used as a control. 24
Blastocyst number and cell death index are determined as described above at time of toxin addition (Jurisicova et al., 1998, supra).

【0058】 期待された結果、 体細胞ミトコンドリアは着床前の胚のその後の細胞分裂により希釈されることが
示され、胚盤胞期により非検出可能である(Ebert et al.1989,J Reprod Fertil
Jan;82(1):145-9 9)。幹細胞ミトコンドリアはマウスの卵母細胞中への注入の
少なくとも80時間後に検出可能であることがVan Blerkom et al.(Hum Reprod.
1998 Oct;13(10):2857-68)により示された、卵母細胞ミトコンドリアに、より
類似して行動するにちがいない。ドナーの幹細胞ミトコンドリアが複製可能で、
胚盤胞期まで持続する場合は、インビトロの自然のアポトーシスからの防御及び
毒物投与後の細胞死率の減少を認めるにちがいない。 c) 幹細胞ミトコンドリアを注入された接合子から誕生したマウスの正常な発 育の測定 ミトコンドリアの注入が正常な発育及び寿命のスパンを危うくするかどうかを
決定するために、FVB接合子に前記のような様々な幹細胞もしくは体細胞ミト
コンドリア濃厚画分を注入し、疑似妊娠の雌に移植した。各群中少なくとも20
匹の子孫を得る。子孫は18カ月にわたり、出産前及び出産後の発育に対するド
ナーミトコンドリア注入の有害な効果に起因させることができる、あらゆる発育
異常、繁殖機能不全、もしくは寿命スパンの減少の検出のために追跡される。更
に、この株からの卵母細胞の75%は通常、インビトロでアポトーシスを受ける
ので、雌の子孫を更に、ドナーのミトコンドリアが子孫に複製されて、ヘテロプ
ラスミー(heteroplasmy)を生成したかどうかを決定するために、インビトロの
それらの卵母細胞のフラグメンテーション率を算定する。すべてのパラーターは
偽の注入接合子から生成された子孫と比較される。
Expected results show that somatic mitochondria are diluted by subsequent cell division of the preimplantation embryo and are undetectable by the blastocyst stage (Ebert et al. 1989, J Reprod. Fertil
Jan; 82 (1): 145-9 9). Stem cell mitochondria are detectable at least 80 hours after injection into mouse oocytes Van Blerkom et al. (Hum Reprod.
1998 Oct; 13 (10): 2857-68), which must behave more similarly to oocyte mitochondria. Donor stem cell mitochondria are capable of replication,
When lasting to the blastocyst stage, protection from natural in vitro apoptosis and reduction of cell death rate after toxin administration must be observed. c) To determine whether injection of normal outgoing foster measuring mitochondrial mice born stem cells mitochondria from implanted zygote to jeopardize the span of normal development and life, as the in FVB zygote Various various stem cell or somatic cell mitochondrial concentrated fractions were injected and transplanted into pseudopregnant females. At least 20 in each group
Get offspring. Offspring are followed for 18 months for the detection of any developmental abnormalities, reproductive dysfunction, or reduced life span that can be attributed to the deleterious effects of donor mitochondrial infusion on prenatal and postnatal development. Furthermore, since 75% of the oocytes from this strain are normally apoptotic in vitro, the female progeny was further tested to determine whether the donor mitochondria were replicated to the progeny to generate heteroplasmy. To determine, the rate of fragmentation of those oocytes in vitro is calculated. All parameters are compared to progeny generated from sham injection zygotes.

【0059】 ドナーの幹細胞ミトコンドリアの複製能を決定するもう一つの方法は、株C5
7B16/J及びNZB/BINJ(Jackson laboratories)(Meirelles and
Smith, Genetics 1998 Feb;148(2):877-83)の間で報告されたような、mtDN
Aの制限断片長多型(RFLP)を使用することである。FVB株はそれが2種
の株のいずれかに類似のmtDNAのRFLPを含むかどうか決定するために検
査され、これらの結果に基づき、TSもしくはES細胞系が相対する株から誘導
される。これらの遺伝的に異なる細胞からのミトコンドリア濃厚画分をFVB接
合子中に注入する。次いで、注入ミトコンドリアの複製能を単離ミトコンドリア
のRFLP状態を決定することによりその子孫において確認することができる。
Another method for determining donor stem cell mitochondrial replication capacity is strain C5.
7B16 / J and NZB / BINJ (Jackson laboratories) (Meirelles and
Smith, Genetics 1998 Feb; 148 (2): 877-83), as reported by mtDN.
The use of A restriction fragment length polymorphism (RFLP). The FVB strain is examined to determine if it contains RFLPs of mtDNA similar to either of the two strains, and based on these results, the TS or ES cell line is derived from the opposing strain. Mitochondrial-rich fractions from these genetically distinct cells are injected into FVB zygotes. The replicative capacity of the injected mitochondria can then be confirmed in its progeny by determining the RFLP status of the isolated mitochondria.

【0060】 期待された結果、 ドナーの幹細胞のミトコンドリア注入により出産された子孫は正常の寿命をもち
、表現型としては正常でなければならない。ドナーのミトコンドリアが複製可能
でヘテロプラスミーを形成することができる場合は、これらのマウスは改良され
た繁殖機能及びインビトロでの卵母細胞のアポトーシス減少をもつことができる
。ヘテロプラスミーの形成能は遺伝性ミトコンドリアの疾患を是正する目的のあ
らゆる将来の臨床的研究の成功に重要である。 D) DNA欠損により媒介された胚フラグメンテーションの救済なし 雄及び雌の両方の配偶子のサブセットが欠損DNAを含む(Sun et al.,Biol
Reprod.1997 Mar;56(3):602-7,Lopes et al.,Fertil Steril 1998 Mar;69(3):52
8-32)。ROS−誘導の精子DNA欠損によるTwigg et al.(Hum Reprod 1998 J
ul;13(7):1864-71)の結果は脱凝縮(decondensation)及び前核形成を経過する
これらの精子の能力を明らかに示し、父親のDNAがフラグメント化しても胚の
発育の初期段階が存在する可能性があることを示唆している。染色体異常をもつ
胚を救済することは望ましくない。マウスの遺伝子細胞の細胞死経路の遺伝学的
分析は、引金が生き残り信号をもたない場合は雌の遺伝子系中のアポトーシスを
抑制することができるが、開始因子がDNA欠損である場合はアポトーシスを抑
制することができないことを示唆している。雄のマウスを、DNAのメチル化を
妨げ、精子のDNA欠損を誘発する薬剤の5−アザシチジン(5−AZC)で処
置される、Doerksen and Trasler(Biol Reprod 1996 Nov;55(5):1155-62)によ
り開発されたモデルを使用する。これらの処置を受けた雄と交配された雌マウス
は染色体の欠損に二次的な高率のフラグメンテーション及び低い妊娠率をもつ胚
を生産する(Doerksen and Trasler,1996, supra)。この実験において、雄動物
を5−AZC(3週間、4mg/kg)で処置し、精巣上体尾から精子を採取し
、幹細胞ミトコンドリアもしくはバッファーを一緒にFVB株のマウスの卵母細
胞中に注入する。
As expected, the progeny produced by mitochondrial injection of donor stem cells should have a normal lifespan and be phenotypically normal. If the donor mitochondria are replicable and capable of forming heteroplasmy, then these mice can have improved reproductive function and reduced oocyte apoptosis in vitro. The ability of heteroplasmy formation is important for the success of any future clinical studies aimed at correcting hereditary mitochondrial disease. D) No rescue of embryo fragmentation mediated by DNA deficiency. Both male and female gamete subsets contain defective DNA (Sun et al., Biol.
Reprod. 1997 Mar; 56 (3): 602-7, Lopes et al., Fertil Steril 1998 Mar; 69 (3): 52
8-32). Twigg et al. (Hum Reprod 1998 J due to ROS-induced sperm DNA loss)
ul; 13 (7): 1864-71) clearly show the ability of these spermatozoa to undergo decondensation and pronucleation, indicating that the early stages of embryonic development, even when the paternal DNA is fragmented. Suggest that there may be. Rescue of embryos with chromosomal abnormalities is not desirable. Genetic analysis of the cell death pathway of mouse gene cells can suppress apoptosis in the female genetic system when the trigger has no survival signal, but when the initiation factor is DNA deficient It suggests that apoptosis cannot be suppressed. Doerksen and Trasler (Biol Reprod 1996 Nov; 55 (5): 1155-) treated male mice with the drug 5-azacytidine (5-AZC), which interferes with DNA methylation and induces sperm DNA deficiency. Use the model developed by 62). Female mice mated with these treated males produce embryos with a high rate of fragmentation secondary to chromosomal defects and a low pregnancy rate (Doerksen and Trasler, 1996, supra). In this experiment, male animals were treated with 5-AZC (3 weeks, 4 mg / kg), sperm were collected from the cauda epididymis, and stem cells mitochondria or buffer were co-injected into mouse oocytes of the FVB strain. To do.

【0061】 期待された結果、 このモデルにおける胚フラグメンテーションを抑制するためのミトコンドリア注
入の失敗は、細胞死経路がDNA欠損により活性化されたヒト胚は救済されない
であろうことを確証する。更に、Cohen 及びその共同研究者(Lancet 1997 Jul
19;350(9072):186-7)による7人の患者の卵母細胞中へのドナーの卵母細胞の細
胞質の注入の報告が、胚の質の改善を認めなかった2組の夫婦につき記載した。
これら2組の夫婦は、男性が、高度の精子のDNA欠損を伴うことが示された重
症の少数精子無力症を罹患した唯一の症例であった(Sun et al.,Biol Reprod 1
997 Mar;56(3):602-7;Lopes et al.,Fertil Steril 1998 Mar;69(3):528-32,Hum
Reprod 1998 Mar;13(3):703-8)。精子中のDNAフラグメンテーションの存在
が、これらの2例において注入がなぜ不成功であったかを説明することができる
。 実施例4マウス及びヒト胚における細胞死の抑制を増加するための幹細胞ミトコンドリア 中のMcl−1及びBcl−xLの過剰発現 マウス及びヒトの卵母細胞及び胚において、双方ともミトコンドリアに局在す
る2種の細胞死抑制体、Bcl−xL及びMcl−1、が豊富に発現される。様
々なレベルの、母体に貯蔵された転写体がヒトの卵母細胞中のこれらの2種のタ
ンパク質に対して認められ、これらのタンパク質の変動が細胞死の引金に対する
感受性の変化に導くかも知れないことを示唆している。
As expected, the failure of mitochondrial injection to suppress embryo fragmentation in this model confirms that human embryos whose cell death pathway was activated by DNA deficiency would not be rescued. Furthermore, Cohen and his collaborators (Lancet 1997 Jul
19; 350 (9072): 186-7) reported that cytoplasmic injection of donor oocytes into oocytes of 7 patients showed no improvement in embryo quality for two couples. Described.
These two couples were the only cases in which men suffered from severe minor asthenia gravis, which was shown to be associated with a high degree of sperm DNA deficiency (Sun et al., Biol Reprod 1
997 Mar; 56 (3): 602-7; Lopes et al., Fertil Steril 1998 Mar; 69 (3): 528-32, Hum
Reprod 1998 Mar; 13 (3): 703-8). The presence of DNA fragmentation in sperm may explain why the injection was unsuccessful in these two cases. Example 4 Overexpression of Mcl-1 and Bcl-xL in stem cell mitochondria to increase inhibition of cell death in mouse and human embryos Both mitochondrial localization in mouse and human oocytes and embryos 2 Species cell death suppressors, Bcl-xL and Mcl-1, are abundantly expressed. Varying levels of maternally stored transcripts were found for these two proteins in human oocytes, and variations in these proteins may lead to altered susceptibility to cell death triggers. It suggests something unknown.

【0062】 偏在するニワトリのb−アクチンプロモーター(pCAX−Hadjantonakis et
al.,1998, supra)により促進された、Bcl−xLもしくはMcl−1を過剰
発現するトランスフェクションされたES細胞が形成される。トランスフェクシ
ョン系はネオマイシンに対するそれらの耐性に基づいて選択され、ウエスタンブ
ロット分析を使用して、それらのミトコンドリア画分内のMcl−1もしくはB
cl−xLのタンパク質レベルにつき測定される。ミトコンドリア濃度の濃い画
分中のBcl−xL及びMcl−1の高いレベルを示すために、充填対照として
、もう一つのミトコンドリアに局在するタンパク質のチトクロムCを使用する。
これらの細胞内のミトコンドリア膜上のタンパク質発現の増加したレベルを確立
した時に、ミトコンドリアを単離して、前記のものに類似の実験に使用される。
従って、初期の胚は、より機能的なミトコンドリアで促進されることができるが
、またBcl−xLもしくはMcl−1のいずれかの、より高いタンパク質含量
を含むミトコンドリアでも促進されることができる。
The ubiquitous chicken b-actin promoter (pCAX-Hadjantonakis et
al., 1998, supra), forming transfected ES cells that overexpress Bcl-x L or Mcl-1. Transfection systems were selected based on their resistance to neomycin and using Western blot analysis, Mcl-1 or B within their mitochondrial fractions.
Measured for protein levels of cl-x L. Another mitochondrial-localized protein, cytochrome C, is used as a loading control to demonstrate high levels of Bcl-xL and Mcl-1 in the mitochondrial-rich fraction.
Upon establishing increased levels of protein expression on the mitochondrial membrane in these cells, mitochondria were isolated and used in experiments similar to those described above.
Thus, early embryos can be promoted with more functional mitochondria, but also with mitochondria containing higher protein content, either Bcl-x L or Mcl-1.

【0063】 期待された結果、 これらのトランスフェクションされたミトコンドリアがそれらの非トランスフェ
クション同等物に比較して細胞死を抑制するのに優れている場合は、このモデル
のアポトーシスの抑制及び正常な胚の発育における、Bcl−xLもしくはMc
l−1のいずれかの重要性が確立されるであろう。 実施例5ICSI時のヒト卵母細胞中へのミトコンドリアの注入及びフラグメント化した 胚の救済 2サイクルのIVFを経過し、非常にフラグメント化した胚(等級4もしくは
5)または発育の遅い胚(受精後72時間後に細胞6個以下)のみを生産する2
0人の患者をパイロット研究のために収集する。女性は最初に正常の第3日の血
清FSH濃度(我々の研究室では<10IU/L)をもたねばならないが、準備
的研究の結果が有望に見える場合は、高い血清FSH濃度をもつより高齢の女性
も同様に本方法に参加させる。排卵誘導は前記(Greenblatt et al.,Fertil Ste
ril,1995 Sep;64(3):557-63)のように様々なヒト閉経ゴナドトロピンによる長
期のGnRH−アゴニストのプロトコールから成る。月経周期は経膣超音波及び
血清エストラジオール測定の組み合わせを使用してモニターされる。ヒトの繊毛
膜のゴナドトロピンを卵母細胞採取の36時間前に投与される。卵母細胞は超音
波の誘導下で経膣的に採取される。卵母細胞採取後、修飾HTF培地中のヒアル
ロニダーゼに丘状冠−卵母細胞複合体をさらすことにより除去される。各卵母細
胞は成熟度及びICSIに対して選択された存在する第1の極性体(MII)をも
つものを測定される。未成熟卵母細胞は実施例2に記載のような、ミトコンドリ
アの機能及びmtDNAコピー数及び突然変異の決定のために使用される。精子
は前記のように卵母細胞採取の日に準備される(Sun et al.,Biol Reprod.1997
Mar;56(3):602-7)。本研究で使用されるICSI法は以前に詳細に説明された
(Casper et al.,1996, supra)。すべての顕微鏡下注入法は倒立顕微鏡(倍率
×200もしくは×400)の加熱台上で実施される。顕微鏡下注入法のために
、形態学的に正常な、運動性のある精子を精子/PVP液滴から選択して、固定
する。各患者からの卵母細胞は2群に分類する。第1群の卵母細胞は前記のよう
に1個の精子と一緒に注入される(Casper et al., supra)。第2群の卵母細胞
は前記のように調製されたヒトの臍帯血由来の造血幹細胞/前駆細胞からの5,
000と20,000の間の正常なミトコンドリアと一緒に注入ピペット中に吸
引した1個の精子と一緒に注入する。精子及びミトコンドリアの双方を含む注入
容量は最大15ピコLに維持される。注入後、卵母細胞を、鉱油で覆い、37℃
の湿潤化された5%CO2環境内で保温されたプラスチックの60×15mmペ
トリ皿中の5%ヒト血清アルブミンを添加されたHTF培地100μlの液滴中
に移す。培養された卵母細胞を、ICSIの16〜18時間後に、正常な受精を
示す2個の前核の存在について測定される。胚の発育及びVeeck(1991;Acta Eur
Fertil,1992 Nov-Dec;23(6):275-88)の方法に従う評価を毎日実施する。胚の評
価(細胞数×1/等級)は48及び72時間目に各胚につきそして、96及び1
20時間目に細胞数につき決定される。形態学的に正常に見える膨張した胚盤胞
は受精の5日後に移植される。対照の注入卵母細胞のいずれかに正常な胚の発育
が起こると、それらは第1に移植される。この方法で得た妊娠は詳しく追跡され
、著しい染色体異常を排斥するために、羊水穿刺を考慮するように示唆される。
この方法の結果として生まれた赤子は臍帯血を回収され、可能な場合は(すなわ
ち、非受精卵母細胞にmtDNA突然変異が検出された場合に)そしてこれらの
患者で最初に認められた胚のフラグメンテーションもしくは遅れた発育の原因で
あることができる、ミトコンドリアのヘテロプラスミーの決定のために貯蔵され
る。赤子はまた、誕生時及び両親が承諾する限りの期間にわたり、その後に時々
、正常発育の測定により追跡される。
As expected, if these transfected mitochondria are superior in suppressing cell death compared to their non-transfected equivalents, inhibition of apoptosis in this model and normal embryos Bcl-x L or Mc in the development of
The significance of any of 1-1 will be established. Example 5 Injection of mitochondria into human oocytes during ICSI and rescue of fragmented embryos Two cycles of IVF followed by highly fragmented embryos (grade 4 or 5) or slow developing embryos (fertilization). 72 hours later produce only 6 cells or less) 2
0 patients will be collected for the pilot study. Women must first have normal day 3 serum FSH levels (<10 IU / L in our lab), but if the results of preliminary studies look promising, they should be higher than those with high serum FSH levels. Elderly women are also involved in the method. Ovulation induction is described in (Greenblatt et al., Fertil Ste
ril, 1995 Sep; 64 (3): 557-63), consisting of a long-term GnRH-agonist protocol with various human menopausal gonadotropins. The menstrual cycle is monitored using a combination of transvaginal ultrasound and serum estradiol measurements. Human ciliated gonadotropin is administered 36 hours before oocyte collection. Oocytes are transvaginally collected under the guidance of ultrasound. After oocyte harvest, it is removed by exposing the cumulus-oocyte complex to hyaluronidase in modified HTF medium. Each oocyte is measured with the first polar body present (MII) selected for maturity and ICSI. Immature oocytes are used for determination of mitochondrial function and mtDNA copy number and mutations as described in Example 2. Sperm is prepared as described above on the day of oocyte collection (Sun et al., Biol Reprod. 1997.
Mar; 56 (3): 602-7). The ICSI method used in this study was previously described in detail (Casper et al., 1996, supra). All submicroscopic injection methods are performed on the heated table of an inverted microscope (magnification x200 or x400). For microscopic injection, morphologically normal, motile sperm are selected from sperm / PVP droplets and fixed. Oocytes from each patient are divided into two groups. Group 1 oocytes are injected with one sperm as described above (Casper et al., Supra). The second group of oocytes was prepared from human cord blood-derived hematopoietic stem / progenitor cells prepared as described above.
Inject with one sperm aspirated in an injection pipette with between 000 and 20,000 normal mitochondria. The injection volume containing both sperm and mitochondria is maintained up to 15 picoL. After injection, cover oocytes with mineral oil and incubate at 37 ° C.
Of 100% of HTF medium supplemented with 5% human serum albumin in a plastic 60 × 15 mm Petri dish incubated in a humidified 5% CO 2 environment. Cultured oocytes are measured 16-18 hours after ICSI for the presence of two pronuclei showing normal fertilization. Embryonic development and Veeck (1991; Acta Eur
Fertil, 1992 Nov-Dec; 23 (6): 275-88) is performed daily for evaluation. Evaluation of embryos (cell number x 1 / grade) was 48 and 72 hours for each embryo and 96 and 1
Determined for cell number at 20 hours. Expanded blastocysts that appear morphologically normal are transplanted 5 days after fertilization. If normal embryo development occurs in any of the control injected oocytes, they are transferred first. Pregnancy obtained with this method is closely followed and suggested to consider amniocentesis in order to exclude significant chromosomal abnormalities.
The babies born as a result of this method have had their cord blood collected and, if possible (ie, when mtDNA mutations were detected in non-fertilized oocytes) and in embryos first seen in these patients. Stored for the determination of mitochondrial heteroplasmy, which can be responsible for fragmentation or delayed development. Babies are also followed at birth and for as long as their parents agree, and occasionally thereafter by measuring normal development.

【0064】 期待された結果、 第1群の卵母細胞は、患者の既往と一致する、遅れた発育を伴うもしくは完全に
フラグメント化した胚をもたらすにちがいない。第2群の卵母細胞においては、
幹細胞ミトコンドリアの濃厚画分の注入が、何人かの患者の子宮内移植及び妊娠
を伴う胚盤胞期への正常な発育を可能にするであろう。
As expected, the first group of oocytes must result in embryos with delayed development or fully fragmented, consistent with the patient's history. In the second group of oocytes,
Injection of a dense fraction of stem cell mitochondria will allow intrauterine transplantation of some patients and normal development into the blastocyst stage with pregnancy.

【0065】 これらの態様は本発明の一つのアスペクトの一例としてのみ意図され、そして
あらゆる機能的に同等な態様は本発明の範囲内に入るので、本発明は本明細書に
記載の具体的な態様により、範囲を制限されない。実際、本明細書に示され説明
されたものに加えて本発明の様々な修飾物が前記の説明から当業者に明白になる
であろう。これらの修飾物は付記の請求の範囲内に入ることが意図されている。
Since these aspects are intended only as an example of one aspect of the invention, and all functionally equivalent aspects are within the scope of the invention, the invention is embodied in the invention described herein. The embodiment does not limit the range. Indeed, various modifications of the invention in addition to those shown and described herein will become apparent to those skilled in the art from the foregoing description. These modifications are intended to fall within the scope of the appended claims.

【0066】 本明細書に言及されたすべての刊行物、特許及び特許出願書は、あたかも個々
の刊行物、特許もしくは特許出願書それぞれが具体的にそして個別にその全体を
引用により取り込まれて記述されたように、同程度にその全体を引用により取り
込まれている。本明細書に言及されたすべての刊行物、特許及び特許出願書は、
本発明に関連して使用することができるその中に報告されている方法学、等を説
明及び開示する目的のために、引用により本明細書中に取り込まれている。本明
細書中の何も、本発明が以前の発明のお陰でこれらの開示より先立つ権利をもた
ないことを承認するものと解釈するべきでない。
All publications, patents and patent applications mentioned in this specification are described as if each individual publication, patent or patent application was specifically and individually incorporated by reference in its entirety. As stated, it is incorporated by reference in its entirety to the same extent. All publications, patents and patent applications mentioned in this specification are
It is incorporated herein by reference for the purpose of describing and disclosing methodologies, etc. reported therein, which may be used in connection with the present invention. Nothing herein is to be construed as an admission that the invention is not entitled to antedate such disclosure by virtue of prior invention.

【0067】 本明細書及び付記の請求の範囲に使用された単数形の“a”、“an"及び“the"
は、内容が明白にそうでないことを表さない限り複数の意味を含む。従って、た
とえば“a gene”はこれらの複数の遺伝子を含む。
As used in the specification and the appended claims, the singular forms “a”, “an” and “the”
Includes multiple meanings unless the content clearly dictates otherwise. Thus, for example, "a gene" includes these multiple genes.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 図1は着床前の胚発育へのミトコンドリア注入の効果を示す棒グラフである。[Figure 1]   FIG. 1 is a bar graph showing the effect of mitochondrial injection on preimplantation embryo development.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM ,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH, GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS ,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN, MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM ,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN, YU,ZA,ZW (72)発明者 カスパー,ロバート・エフ カナダ・オンタリオ エム4ダブリユー 3ビー7・トロント・メレデイスクレツセ ント9 (72)発明者 ロジヤーズ,イアン カナダ・オンタリオ エム5アール 2ケ イ1・トロント・アパートメント403・ベ ドフオードロード25 (72)発明者 テイリー,ジヨナサン アメリカ合衆国ニユーハンプシヤー州 03087ウインダム・ステイシーサークル63 (72)発明者 ジユリシコバ,アンドレア カナダ・オンタリオ エル4シー 4ケイ 9・リツチモンドヒル・トレイボーンドラ イブ177 (72)発明者 ペレズ,グロリア・アイ アメリカ合衆国マサチユセツツ州02148モ ールデン・ナンバー610・ケネデイドライ ブ250 Fターム(参考) 4B024 AA10 AA20 BA80 GA11 GA18 GA30 HA20 4B065 AA90X AA90Y AB10 AC20 BA01 BA30 CA60 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ , CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, K E, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG , ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, BZ, C A, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM , DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, K E, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS , LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, R U, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM , TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Kasper, Robert Ef             Ontario-M4 Canada             3bee7, Toronto, Meredei Skreset             Event 9 (72) Inventor Rogers, Ian             Canada, Ontario M5 R2             I1 Toronto Apartment 403 Bed             Dough Aether Road 25 (72) Inventor Taley, Jonathan             New Hampshire, United States             03087 Wyndham Stacy Circle 63 (72) Inventor Juri Shikova, Andrea             Canada / Ontario L4C4K             9. Litchimond Hill Traybone Dora             Eve 177 (72) Inventor Perez, Gloria Eye             02148 Mo, Masachi Yusetsu, United States             Ruden No. 610 Kennedy Dry             Bu 250 F-term (reference) 4B024 AA10 AA20 BA80 GA11 GA18                       GA30 HA20                 4B065 AA90X AA90Y AB10 AC20                       BA01 BA30 CA60

Claims (33)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 卵細胞又は接合子中の複製性ミトコンドリアの細胞内量を増
加させることを含む、卵細胞又は接合子の発育能力を強化するための方法。
1. A method for enhancing the developmental capacity of an egg cell or zygote, which method comprises increasing the intracellular amount of replicating mitochondria in the egg cell or zygote.
【請求項2】 幹細胞又は不死化細胞系に由来する複製性ミトコンドリアの
導入により複製性ミトコンドリアの細胞内量を増加させる請求項1に記載の方法
2. The method according to claim 1, wherein the intracellular amount of replicating mitochondria is increased by introducing replicating mitochondria derived from stem cells or immortalized cell lines.
【請求項3】 顕微注射又は電気融合により複製性ミトコンドリアを導入す
る請求項2に記載の方法。
3. The method according to claim 2, wherein the replicating mitochondria are introduced by microinjection or electrofusion.
【請求項4】 幹細胞が遺伝子的に改変されている請求項2又は3に記載の
方法。
4. The method according to claim 2 or 3, wherein the stem cells are genetically modified.
【請求項5】 複製性ミトコンドリアが欠失又は突然変異のないミトコンド
リアDNAを含む請求項1、2又は3に記載の方法。
5. The method of claim 1, 2 or 3 wherein the replicative mitochondria comprise mitochondrial DNA without deletions or mutations.
【請求項6】 複製性ミトコンドリアが他の細胞質成分を少なくとも60%
、好ましくは75%そして最も好ましくは90%含まない請求項1〜5のいずれ
かに記載の方法。
6. Replicating mitochondria containing at least 60% of other cytoplasmic components.
, Preferably 75% and most preferably 90% free.
【請求項7】 幹細胞又は不死化細胞系に由来する複製性ミトコンドリアが
約2,000〜20,000個のミトコンドリアを含有する請求項2に記載の方
法。
7. The method of claim 2, wherein the replicating mitochondria derived from the stem cell or immortalized cell line contains about 2,000-20,000 mitochondria.
【請求項8】 卵細胞又は接合子が競技用、動物園、ペット及び農場動物か
らのものである請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
8. The method according to claim 1, wherein the egg cells or zygotes are from sports, zoos, pets and farm animals.
【請求項9】 ヒト卵細胞の発育能力を強化する請求項1〜8のいずれかに
記載の方法。
9. The method according to claim 1, which enhances the developing ability of human egg cells.
【請求項10】 請求項1〜9のいずれかに記載の方法から得られるミトコ
ンドリアの細胞内量が増加した卵細胞又は接合子。
10. An egg cell or zygote obtained by the method according to claim 1, which has an increased intracellular amount of mitochondria.
【請求項11】 卵細胞を受精させて複製性ミトコンドリアの細胞内量が増
加した接合子を得ることをさらに含む請求項9に記載の方法。
11. The method of claim 9, further comprising fertilizing an egg cell to obtain a zygote with an increased intracellular amount of replicating mitochondria.
【請求項12】 請求項11に記載の方法から得られるミトコンドリアの細
胞内量が増加した接合子。
12. A zygote having an increased intracellular amount of mitochondria, which is obtained from the method according to claim 11.
【請求項13】 卵細胞及び接合子の発育能力を強化するための複製性ミト
コンドリアを含む組成物。
13. A composition comprising replicating mitochondria for enhancing the developmental capacity of egg cells and zygotes.
【請求項14】 複製性ミトコンドリアが幹細胞又は不死化細胞系に由来す
る請求項13に記載の組成物。
14. The composition of claim 13, wherein the replicating mitochondria are derived from stem cells or immortalized cell lines.
【請求項15】 複製性ミトコンドリアが分化した哺乳類細胞に由来する請
求項13に記載の組成物。
15. The composition of claim 13, wherein the replicating mitochondria are derived from differentiated mammalian cells.
【請求項16】 固体からの卵細胞又は接合子中に健康なミトコンドリアを
含む複製性ミトコンドリアを導入することを含む、ミトコンドリアDNA突然変
異により影響を受けた固体の子孫におけるミトコンドリアDNA突然変異の悪影
響を減少させるための方法。
16. Reducing the adverse effects of mitochondrial DNA mutations in individual progeny affected by mitochondrial DNA mutations, including introducing replicating mitochondria containing healthy mitochondria into egg cells or zygotes from the individual. How to let.
【請求項17】 複製性ミトコンドリアが、損なわれた酸化的リン酸化なら
びに筋肉もしくは神経組織に関連する臨床病理学を生ずる欠失もしくは突然変異
のないミトコンドリアDNAを含む請求項16に記載の方法。
17. The method of claim 16, wherein the replicating mitochondria comprise mitochondrial DNA without deletions or mutations that result in impaired oxidative phosphorylation and clinical pathology associated with muscle or nervous tissue.
【請求項18】 増加した細胞内量の複製性ミトコンドリアを含有する卵細
胞又は接合子に由来する胚を雌の哺乳類中に着床することを含む、雌の哺乳類に
おいて試験管内受精又は胚転移の後の胚の発育を向上させるための方法。
18. After in vitro fertilization or embryo transfer in a female mammal, comprising implanting an embryo derived from an egg cell or zygote containing an increased intracellular amount of replicative mitochondria in the female mammal. For improving the development of the embryo of the chick.
【請求項19】 (a)非−ヒト哺乳類のドナー細胞に由来するドナー細胞
核及び好ましくはドナー細胞と同じ種から、より好ましくはドナー細胞と同じ種
及び細胞型から、最も好ましくはドナー細胞核が由来する同じ非−ヒト哺乳類か
らの複製性ミトコンドリアをドナー細胞と同じ種の除核された受容卵細胞中に導
入して核転移単位を形成し、 (b)核転移単位を培養して胚を得; (c)該種の代理母の子宮中に胚を着床し、 (d)クローニングされた哺乳類に胚が発育するのを許す ことを含む、核転移により非−ヒト哺乳類をクローニングする方法。
19. (a) A donor cell nucleus derived from a non-human mammalian donor cell and preferably from the same species as the donor cell, more preferably from the same species and cell type as the donor cell, most preferably from the donor cell nucleus. Replicating mitochondria from the same non-human mammal into an enucleated recipient egg cell of the same species as the donor cell to form a nuclear transfer unit, and (b) culturing the nuclear transfer unit to obtain an embryo; A method of cloning a non-human mammal by nuclear transfer comprising (c) implanting the embryo in the uterus of a surrogate mother of the species and (d) allowing the embryo to develop in the cloned mammal.
【請求項20】 (a)非−ヒト哺乳類のドナー細胞に由来するドナー細胞
核及び好ましくはドナー細胞と同じ種から、より好ましくはドナー細胞と同じ種
及び細胞型から、最も好ましくはドナー細胞核が由来する同じ非−ヒト哺乳類か
らの複製性ミトコンドリアをドナー細胞と同じ種の除核された受容卵細胞中に導
入して核転移単位を形成し、 (b)核転移単位を培養して胚を得る ことを含む非−ヒト哺乳類の生存可能な胚を作る方法。
20. (a) A donor cell nucleus derived from a non-human mammalian donor cell and preferably from the same species as the donor cell, more preferably from the same species and cell type as the donor cell, most preferably from the donor cell nucleus. Introducing replicating mitochondria from the same non-human mammal into an enucleated recipient egg cell of the same species as the donor cell to form a nuclear transfer unit, and (b) culturing the nuclear transfer unit to obtain an embryo. A method of making a non-human mammalian viable embryo comprising:
【請求項21】 以下の: (a)非−ヒト哺乳類のドナー細胞に由来するドナー細胞核及び好ましくはドナ
ー細胞と同じ種から、より好ましくはドナー細胞と同じ種及び細胞型から、最も
好ましくはドナー細胞核が由来する同じ非−ヒト哺乳類からの複製性ミトコンド
リアをドナー細胞と同じ種の除核された受容卵細胞中に導入して核転移単位を形
成し、 (b)核転移単位を2−細胞発育段階より大きくなるまで培養し; (c)培養された核転移単位を同じ種の宿主非−ヒト哺乳類に転移させて核転移
単位を胎児に発育させる 段階を含む、核転移による非−ヒト哺乳類の胎児のクローニングの方法。
21. (a) A donor cell nucleus derived from a non-human mammalian donor cell and preferably from the same species as the donor cell, more preferably from the same species and cell type as the donor cell, most preferably the donor. Replicating mitochondria from the same non-human mammal from which the cell nucleus is derived is introduced into an enucleated recipient egg cell of the same species as the donor cell to form a nuclear transfer unit, and (b) the nuclear transfer unit is 2-cell developed. (C) transferring the cultured nuclear translocation unit to a host non-human mammal of the same species to develop the nuclear translocation unit into a fetus. Method of fetal cloning.
【請求項22】 胎児を子に発育させる請求項21に記載の方法。22. The method of claim 21, wherein the fetus is allowed to develop into a child. 【請求項23】 ドナー細胞核が中胚葉、内胚葉又は外胚葉からのものであ
る請求項19〜22のいずれか1つに記載の方法。
23. The method according to any one of claims 19 to 22, wherein the donor cell nucleus is from mesoderm, endoderm or ectoderm.
【請求項24】 非−ヒト哺乳類がウシ、ヒツジ、ブタ、ウマ、ヤギ及び水
牛である請求項19〜23のいずれか1つに記載の方法。
24. The method according to any one of claims 19 to 23, wherein the non-human mammal is cow, sheep, pig, horse, goat and buffalo.
【請求項25】 ドナー細胞核が上皮細胞、神経細胞、表皮細胞、ケラチノ
サイト、造血細胞、メラノサイト、軟骨細胞、B−リンパ球、T−リンパ球、赤
血球、マクロファージ、単球、線維芽細胞又は筋肉細胞からのものである請求項
19〜24のいずれか1つに記載の方法。
25. The donor cell nucleus is an epithelial cell, nerve cell, epidermal cell, keratinocyte, hematopoietic cell, melanocyte, chondrocyte, B-lymphocyte, T-lymphocyte, erythrocyte, macrophage, monocyte, fibroblast or muscle cell. 25. The method according to any one of claims 19 to 24, which is from
【請求項26】 ドナー細胞核が皮膚、肺、膵臓、肝臓、胃、腸、心臓、生
殖器官、膀胱、腎臓及び尿道より成る群から選ばれる器官からのものである請求
項19〜25のいずれか1つに記載の方法。
26. The donor cell nucleus according to claim 19, wherein the donor cell nucleus is from an organ selected from the group consisting of skin, lung, pancreas, liver, stomach, intestine, heart, reproductive organ, bladder, kidney and urethra. The method according to one.
【請求項27】 除核される受容卵細胞を除核の前に試験管内又は生体内で
成熟させる請求項19〜26のいずれか1つに記載の方法。
27. The method according to any one of claims 19 to 26, wherein the recipient oocyte to be enucleated is matured in vitro or in vivo before enucleation.
【請求項28】 除核される受容卵細胞が中期II段階の卵細胞である請求
項19〜27のいずれか1つに記載の方法。
28. The method according to any one of claims 19 to 27, wherein the enucleated recipient oocyte is an intermediate II stage oocyte.
【請求項29】 ドナー核が膜−結合している請求項19〜28のいずれか
1つに記載の方法。
29. The method according to any one of claims 19 to 28, wherein the donor nucleus is membrane-bound.
【請求項30】 ドナー核が全割球である請求項19〜29のいずれか1つ
に記載の方法。
30. The method according to any one of claims 19 to 29, wherein the donor nucleus is a whole blastomere.
【請求項31】 ドナー核が割球から吸引された核質である請求項19〜3
0のいずれか1つに記載の方法。
31. The donor nucleus is nucleoplasm aspirated from a blastomere.
The method according to any one of 0.
【請求項32】 卵黄周囲腔ならびに卵黄周囲腔内に堆積したドナー細胞核
及び複製性ミトコンドリアを含む受容卵細胞。
32. A recipient egg cell comprising a perivitelline space and a donor cell nucleus and replicating mitochondria deposited in the perivitelline space.
【請求項33】 複製性ミトコンドリアがドナー細胞核と同じ種及び細胞型
、あるいはドナー細胞核が由来する同じ固体に由来する請求項32に記載の受容
卵細胞。
33. The recipient egg cell of claim 32, wherein the replicating mitochondria are derived from the same species and cell type as the donor cell nucleus, or from the same individual from which the donor cell nucleus is derived.
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