Resumen Antecedentes: La producción de animales transgénicos sigue siendo una biotecnología de baja eficiencia, y se deberían utilizar alternativas sencillas para mejorar la tasa de producción de bovinos transgénicos mediante transferencia nuclear. Una de estas alternativas es la selección del tipo mas apropiado de célula donante y método de transferencia génica. Objetivo: Investigar el efecto del tipo celular (fibroblastos fetales o adultos, y celulas del cumulus), y el método de transferencia génica (lipofección y transducción lentiviral) en la incorporación, expresión génica, y la intensidad de fluorescencia del transgén en células bovinas analizadas por citometría de flujo. Métodos: Fibroblastos fetales (FF), fibroblastos adultos (AF), y células del cúmulo (CC) fueron transfectados a través de lipofección o transducidos utilizando partículas lentivirales producidas con plásmidos que expresan la proteína verde fluorescente (GFP). Resultados: La transducción lentiviral dio lugar a mayores tasas de expresión del transgen en todos los tipos de células (FF: 88,8 ± 0,98; AF: 91,6 ± 2,96, CC: 60,7% ± 14,7) en comparación con la lipofección (FF: 17,8 ± 2,82; AF: 10,66 ± 0,65; CC: 3,9% ± 1,97). Las células del cúmulus mostraron menores tasas de expresión del transgen que los otros tipos celulares. En cuanto a la intensidad de fluorescencia, no hubo diferencias significativas entre lipofección y transducción lentiviral; en ambos tratamientos, se obtuvo una mayor intensidad de fluorescencia cuando se usaron células adultas en lugar de células fetales. Conclusión: La eficiencia de la transferencia de genes varía según el tipo de célula y el método de transferencia génica, con la transducción lentiviral se logra una mayor tasa de transfección, y los fibroblastos adultos muestran una mejor expresión transgénica.

Abstract Background: Production of transgenic animals is still a low-efficiency biotechnology, and simple alternatives should be used to improve the rate of transgenic bovine production by nuclear transfer. One such alternative is selecting the appropriate donor cell type and transfection method. Objective: To investigate the effect of cell type (fetal or adult fibroblasts, and cumulus cells), and gene transfer method (lipofection and lentiviral transduction) on the incorporation, expression, and fluorescence intensity of transgene on bovine cells analyzed by flow cytometry. Methods: Fetal fibroblasts (FF), adult fibroblasts (AF), and cumulus cells (CC) were transfected using lipofection, or transduced using lentiviral particles produced with Green Fluorescent Protein (GFP) expressing plasmids, and analyzed by flow cytometry. Results: Lentiviral transduction resulted in higher transgene expression rates for all cell types (FF: 88.8 ± 0.98; AF: 91.6 ± 2.96; CC: 60.7% ± 14.7) compared to lipofection (FF: 17.8 ± 2.82; AF: 10.66 ± 0.65; CC: 3.9% ± 1.97). Cumulus cells showed lower transgene expression rates than the other cell types. Regarding fluorescence intensity, there was no significant difference between lipofection and lentiviral transduction; in both treatments, higher fluorescence intensity was obtained when adult cells were used instead of fetal cells. Conclusion: Gene transfer efficiency varies according to cell type, and gene transfer method, with lentiviral transduction achieving higher transgene expression rate, and adult fibroblasts showing better transgene expression.

Resumo Antecedentes: A produção de animais transgênicos é uma biotecnologia que ainda apresenta baixa eficiência e alternativas simples devem ser usadas para o aumento da produção de bovinos transgênicos por transferência nuclear. Uma destas alternativas compreende a seleção do tipo apropriado de célula doadora de núcleo e do método de transferência gênica. Objetivo: Investigar a influência do tipo celular (fibroblastos fetais ou adultos, e células do cumulus), e do método de transferência gênica (transfecção por lipofecção ou transdução lentiviral) na incorporação, expressão, e na intensidade de fluorescência do transgene em células bovinas analisadas por citometria de fluxo. Métodos: Fibroblastos fetais (FF), fibroblastos adultos (AF), e células do cumulus (CC) foram submetidas à lipofecção ou à transfecção lentiviral utilizando plasmídeos expressando a Proteína Fluorescente Verde - GFP). Resultados: A transdução lentiviral resultou em maiores taxas de expressão do transgene em todos os tipos celulares (FF: 88,8 ± 0,98; AF: 91,6 ± 2,96; CC: 60,7% ± 14.7) quando comparada com a lipofeccção (FF: 17,8 ± 2,82; AF: 10,66 ± 0,65; CC: 3,9% ± 1,97). As células do cumulus apresentaram menores taxas de expressão quando comparadas aos outros tipos celulares. Com relação à intensidade de fluorescência, não houve diferença significativa entre a lipofecção e a transdução lentiviral e em ambos os tratamentos as células adultas apresentaram maior intensidade de fluorescência do que as células fetais. Conclusão: A eficiência de transferência gênica varia de acordo com o tipo celular, e com o método de transferência gênica, sendo que a transdução lentiviral resultou em maiores taxas, e que os fibroblastos adultos mostraram melhor expressão do transgene.

RESUMO:A utilização da transgenia com a proteína fluorescente verde (GFP) como marcador de células de origem fetal nas placentas de clones bovinos servirá de modelo inédito para estudo morfofisiológico e imunológico da interação materno-fetal, visto que possibilitará o seu mapeamento, diferenciando as células fetais das maternas. Tal modelo terá aplicação direta, principalmente porque estes são animais que apresentam problemas em relação ao seu desenvolvimento. Com o auxílio deste modelo, pretende-se verificar o transporte de substâncias entre a mãe e o feto via endocitose, pela imunolocalização das proteínas chamadas de caveolinas. Para tanto foram utilizados 06 bovinos clonados e 30 bovinos de inseminação artificial (IA) com idade até 90 dias de gestação, os quais tiveram seu desenvolvimento interrompido mediante abate humanitário das receptoras e ovariosalpingohisterectomia, com posterior recuperação do útero gestante. Foram coletados os placentônios e o cório. Uma parte das amostras foi recortada e fixada, por imersão, em solução de parafolmaldeído a 4% ou formoldeído a 10% em tampão fosfato de sódio (PBS) a 0,1M pH 7.4, solução de Zamboni (4% de paraformoldeído, 15% de ácido pícrico, em tampão fosfato de sódio a 0,1M pH 7.4), metacarn (60% de metanol, 30% de clorofórmio, e 10% de ácido acético glacial), para verificação da morfologia e realização de imuno-histoquímica para as proteínas caveolinas -1 e -2 (CAV -1 e CAV-2). As caveolinas -1 foram localizadas nos vilos fetais e maternos, mas sua marcação mais forte foi observada no estroma endometrial. As caveolinas -2 tiveram marcação positiva no trofoblasto e membrana córioalantoide, e, especificamente em célula trofoblástica gigante binucleada. Sendo assim, os resultados mostram que a proteína CAV-1 teve uma maior expressão em relação à proteína CAV-2 e que as proteínas CAV-1 e -2 são parte da composição das cavéolas, sendo estruturas importantes e relacionadas com a transferência de moléculas para o feto, realizando a nutrição do mesmo mediante endocitose e pinocitose.

ABSTRACT:The transgenic application of green fluorescent protein (GFP) as fetal cell marker on cattle cloned placenta could provide an exclusive model for studying the morphologic and immunologic maternal-fetal interactions, providing information about its mapping, distinguishing the fetal from maternal cells. This model will have direct application, mainly because these animals present problems during its development. With this model's support, we intend to verify the substances transport between mother and fetus during endocytosis, through the immunolocalization of protein named caveolae. For these, we used 06 cloned bovine and 30 cattle samples of artificial insemination (AI) with 90 days of pregnancy, which had been their development interrupted by humanitarian slaughter of the recipient and recovery of the pregnant uterus. We collected the placentome and the chorion. A part of the samples was cut and fixed, by immersion, on a solution containing 4% of parafomaldehyde or 10% of formaldehyde on a sodium phosphate buffer (PBS), at 0,1M pH 7.4, Zamboni solution (4% of paraformaldehyde, 15% of picric acid, on sodium phosphate buffer 0,1M pH 7.4), metacarn (60% of metanol, 30% of chloroform, and 10% glacial acetic acid), for morphologic and immunohistochemistry verification for caveolinas proteins -1 and -2 (CAV -1 and CAV- 2). The caveolins -1 were found in fetal and maternal villi, but its strongest staining was observed in the endometrial stroma. The caveolins -2 had positive staining in trophoblast and chorioallantoic membrane, and specifically in giant trophoblastic binucleated cell. Therefore the results were compared between cloned cattle and from AI or natural mating, for assisting on detection of the reason of many placental alterations, embryonic losses, spontaneous abortion, post-natal mortality and large offspring syndrome on laboratory-manipulated animals. The result suggests that the proteins caveolins -1 and -2 (CAV-1 and CAV-2) are part of the caveolae composition and important structures related to the molecule transfer to the fetus, nourish it through endocytosis and pinocytosis.

Tecnologias de modificação genética têm se tornado ferramentas essenciais para o desenvolvimento de biotecnologias animais. A clonagem animal mediante transferência nuclear de célula somática (TNCS) possibilitou a geração de animais geneticamente modificados através da utilização de linhagens celulares previamente modificadas e selecionadas como doadoras de núcleo, garantindo desta maneira a geração de rebanhos homogênoes expressando a modificação desejada. O presente estudo objetivou discutir o uso da TNCS como importante metodologia para a produção de rebanhos transgênicos, assim como experiências recentes na manipulação genética de células doadoras de núcleo e possíveis efeitos da indução gênica à pluripotência na TNCS.

Transgenic technology has become an essential tool for the development of animal biotechnologies, and animal cloning through somatic cell nuclear transfer (SCNT) enabled the generation of genetically modified animals utilizing previously modified and selected cell lineages as nuclei donors, assuring therefore the generation of homogeneous herds expressing the desired modification. The present study aimed to discuss the use of SCNT as an important methodology for the production of transgenic herds, and also some recent insights on genetic modification of nuclei donors and possible effects of gene induction of pluripotency on SCNT.