1.本发明涉及一种从鲑鱼精巢中提取高纯度聚脱氧核糖核苷酸(pdrn)的方法,更具体地涉及一种通过激素处理未成熟的精巢来提取高纯度的pdrn的方法,其目前用于其他应用中。
背景技术:
2.聚脱氧核糖核苷酸(pdrn)存在于活性生物体内组织再生(进化)的活性物质中。pdrn是由50至2000个的碱基对组成的链状脱氧核糖核苷酸聚合物的混合物。pdrn是一种细胞生长活化剂,对人体中组织(如韧带、肌腱和皮肤)的再生以及炎症的缓解具有特殊作用。
3.仅在人体胎盘中存在极少量的pdrn。pdrn涉及伦理问题,并且在制药生产方面存在困难。由于这些原因,鱼类中的pdrn已被提议作为人类pdrn的替代品。鳟鱼和鲑鱼的精液和精巢中含有丰富的核酸,但更重要的是它们的质量优势。dna由核苷酸组成,每个核苷酸包含一个戊糖、一个磷酸盐基团和一个含氮碱基,如腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶或胞嘧啶。这种组合的平衡在鳟鱼和鲑鱼中与在人类中有96.5%的一致性。这种相似性具有重要意义,因为所有核酸都可以使用而不会被丢弃。
4.pdrn在欧洲国家和其他国家被批准用于伤口治疗和美容。pdrn的制备主要是通过从鲑鱼或鳟鱼中收集精液、从精液中分离出dna并将dna片段化。用于pdrn制备的dna分离已在技术上得到开发并应用于哺乳动物和其他物种。例如,苯酚和氯仿用于从鱼组织中分离dna。
5.聚脱氧核糖核苷酸(pdrn)作为dna片段,是从鲑鱼含有精子的精液中制备的,并被用作具有优异药理活性的治疗剂和化妆品材料。
6.pdrn作为一种高纯度的dna片段被用于药理目的。在这种情况下,将精子液(或精液)离心,用缓冲液洗涤,并用乙醇或乙酸钠和异丙醇的混合物提取以获得pdrn。这种提取过程是许多专利和制造商使用的基本原理。
7.来自精巢的精液含有大量的精子细胞、精母细胞和精原细胞,所有这些细胞都在配子发生过程中分化为精子。特别是,精液含有比这些生殖细胞更多的滋养细胞,滋养细胞用于向生殖细胞提供营养。
8.如图1所示,鱼的精巢在附着于体腔背壁上时成熟。性成熟期间生殖细胞的生长导致性腺体细胞指数(gsi)增加。雌鱼的gsi增加到20%至50%,雄鱼的增加到1%至5%。也就是说,从雄鱼身上获得的精巢数量并不显著。
9.另一方面,pdrn提取必然涉及精液的离心、精子(或精细胞)的富集以及用有机溶剂分离精子。精子由作为基因组的dna(即pdrn)、含有使其尾部移动的atp的线粒体和允许精子穿透卵膜的顶体组成。pdrn是本发明的目标物质。
10.用有机溶剂从精液中提取产物中pdrn的含量与从精巢中提取的含量有根本区别。从精液中提取可以获得更高纯度的pdrn,相反,当用有机溶剂从含有滋养细胞的精巢中提取pdrn时,不可避免地会提取出可溶于有机溶剂的各种物质。
11.在cn107287186a(“专利文献1”)中,是从精子液中获得的,精子液表示为精液。最终在韩国被驳回的kr10-2018-0066331(“专利文献2”)描述了将精巢冷冻干燥并用有机溶剂萃取以获得pdrn。韩国专利公开承认从精液获得的pdrn的纯度与从精巢中获得的pdrn的纯度不同,并揭示了可以以最高效率从精子(精液)中提取高纯度的pdrn。
12.因此,洗涤和有机溶剂提取已被确立为pdrn提取的基本技术。因此,最近已经发布了许多专利,并且已经发表了关于pdrn的使用基于其药理活性或美容效果而不是关于pdrn提取的方法的论文。
13.一旦鲑鱼的精巢中产生精子,就收集精液。然后剖开其腹部收集未成熟的精巢,随后进行诸如冷冻干燥的后续处理。本发明人惊奇地发现,根据精巢的成熟程度,用精浆稀释鲑鱼的精巢,随后用如人绒毛膜促性腺激素(hcg)处理,导致产生大量精子(或精液)。例如,可以从一种鲑科动物获得100-200倍的精液。
14.精浆的组成(nacl、40mm kcl、1mm cacl2、20mm tris-hcl)是根据“rosengrave p,taylor h,montgomerie r,metcalf v,mcbride k和gemmell nj,2008,chemical composition of seminal and ovarian fluids of chinook salmon(oncorhynchus tshawytscha)and their effects on sperm motility traits.cbp a 152,123-129”描述的精液矿物质浓度信息和“bartlett mj,steeves te,gemmell nj和rosengrave pc,2017,sperm competition risk drives rapid ejaculate adjustments mediated by seminal fluid.elife 6:e28811”描述的人工精液的信息确定的。
15.专利文献1中提到的作为pdrn原料的精液是鲑鱼的精液,而不是精巢的提取物。
16.ep 0226254b1(“专利文献3”)建立了从胎盘中提取pdrn的方法。然而,该专利仅提及该过程也适用于其他动物的其他组织,并未介绍任何案例。相比之下,本发明提出了一种从鲑鱼精巢中提取pdrn的方法,即从活的或新鲜的鲑鱼中收集精巢并洗涤精巢以除去血液开始,该方法与从精巢中产生的活动精子制备pdrn的方法有根本的不同,尽管在两种方法中使用了相同的pdrn来源(即精巢)。
17.本发明人致力于从未成熟的精巢中提取pdrn,而不是从本领域广泛使用的精液或成熟的精巢中提取,结果发现用合适的激素,特别是人绒毛膜促性腺激素(hcg)处理未成熟的精巢,可以产生成熟的精子,从中提取高纯度的pdrn。基于这一发现完成了本发明。
18.现有技术文件
19.专利文件
20.(专利文献1)cn107287186a标题为“用于从鱼类的精液分离聚脱氧核糖核苷酸的方法、通过所述方法获得的聚脱氧核糖核苷酸及其应用”。
21.(专利文献2)kr10-2018-0066331标题为“从鱼类精液和精巢中提取pdrn的方法”。
22.(专利文献3)ep 0226254b1标题为“获得具有生物活性的非信息性纯聚脱氧核糖核苷酸的方法和相应产品”。
23.非专利文件
24.(非专利文献1)(期刊文章1)hyo won kim,jeong hyeon kim,dae geun kim,min hwan jeong,seung chul ji,sang keun sang,cheol min ahn,jeong in myeong,dae jung kim.2018。hcg剂量和注射间隔对人工养殖鳗鲡雄鳗性成熟的影响。《韩国渔业和海洋科学教育学会杂志》,30,1578-1586。
25.(非专利文献2)(期刊文章2)ohta h.和tanaka h.,1997年。雄性日本鳗鲡单次注射人绒毛膜促性腺激素(hcg)和11-酮睾酮后血清水平与诱导成熟的关系。水产养殖153,123-134。
26.(非专利文献3)(项目报告1)dal young kim,seong gon kim,tong soo kim.2016年。韩国鳜鱼对配合饲料的适应性研究-对适应配合饲料的1岁个体的生长率的测试。2016年实践研究项目报告。韩国京畿道海洋与渔业研究所。84-91。
27.(非专利文献4)(项目报告2)顺天乡大学,韩国,2011年。濒危淡水鱼人工养殖手册。朝鲜环境部pp93。
技术实现要素:
28.本发明的一个目的是提供一种通过用hcg处理精巢来人工产精子,以从精子中提取大量pdrn的方法。
29.根据本发明,一种从鲑鱼精巢中提取高纯度聚脱氧核糖核苷酸(pdrn)的方法,该方法包括:1)从鲑鱼的精巢中分离出精液和未成熟的精巢区,2)温和地研磨所述未成熟的精巢区,然后用人工精浆稀释,3)用预定浓度的人绒毛膜促性腺激素(hcg)处理稀释液,以诱导精巢细胞人工性成熟为精子,4)在hcg处理预定时间后,离心精巢稀释液并收集潜在的活动精子,5)从收集的精子中提取pdrn。
30.现在将详细描述本发明。
31.在本发明的方法中,鲑鱼优选是属于鲑亚科、茴鱼亚科和白鲑亚科组成的组的亚科的鱼种,并且优选是在河口向上游延伸10公里的区域内捕获的河鲑。
32.在本发明的方法中,在步骤1)中,所述未成熟的精巢区的成熟度不同,具有相对高的表现为精子活力至少为0.7%的成熟度,并且在步骤3)中,相对于每克精巢,使用25至200iu hcg。
33.在本发明的方法中,在步骤4)中,所述预定时间优选为10分钟至1小时,所述未成熟的精巢区优选包括精原细胞或精母细胞。优选地,本发明的方法还包括,在步骤5)之前,将精子悬浮并向悬浮液中加入淡水以使精子消耗atp,获得高纯度的pdrn。
34.hcg是人绒毛膜促性腺激素的缩写,是指在孕妇尿液中可检测到的激素。
35.当hcg注射到常年在12℃或更低温度下养殖的鲤鱼、鲫鱼或金鱼体内时,可以随时获得受精卵。具体来说,以500iu/kg或500iu/个的量注射hcg,可使雌性和雄性的性腺成熟,结果在注射后12至18小时(从黎明到第二天早晨)可自然获得受精卵。将鲑鱼脑垂体提取物注射到雌性鳗鱼中会导致配子(卵子)的性成熟,而每周注射浓度为500iu/kg的hcg可以使精子在3个月时成熟。成熟的雌性卵子和成熟的精子相遇形成受精卵。
36.在本发明的一个实施方案中,从鲑鱼的精巢中分离出精液和具有不同成熟度的未成熟精巢区,收集具有高成熟度的未成熟精巢区,温和地研磨收集的未成熟精巢区并用人工精浆稀释,用预定浓度的hcg处理稀释液,在hcg处理后10-30分钟离心精巢稀释液,收集潜在的活动精子并用作pdrn的原料。
37.也就是说,本发明涉及从新鲜鲑鱼的精巢中人工产生的活动精子制备高纯度pdrn。新鲜精巢的成熟程度因区域而异,但离生殖孔越近,精原细胞越成熟。由于hcg的成熟,一个精原细胞经历减数分裂产生精细胞和精子(高达四个),获得比所用精巢总湿重更
高的产量,并最终导致pdrn产量的增加。在下面的实施例中,hcg处理使来源于精子细胞的精子的干重(不包括沉淀)增加了1.6倍,并且hcg处理组最终提取纯度至少为82%的pdrn的量,是未经处理组的2.3至3.9倍。此外,从一个雄性一次收集的精液中平均以40.1倍的高产率获得高纯度的pdrn,并且,当成熟精子与环境水接触以耗尽其atp时,以更高的纯度制备pdrn。
38.从一条雄性鲑鱼中获得约30-50ml的精液,但目前只能获得有限的量(约10-20ml),因为在韩国大部分精液用于受精。
39.本发明的方法能够从一次从鲑鱼自然产生和收集的20ml(最大50ml)精子(精液)中生产纯度高达100-200倍的pdrn原料。也就是说,通过本发明的方法从鲑鱼的精巢制备的pdrn比从昂贵的活性精液获得的pdrn更浓缩和更纯净。根据本发明的方法,可以从鳟鱼或鲑鱼的精液和精巢中以高产率制备pdrn。此外,与其他公司的常规方法相比,本发明的方法能够以更具成本效益和经济可行的方式提取pdrn。
附图说明
40.从下面结合附图对实施例的描述中,本发明的这些和/或其他方面和优点将变得显而易见,并且更容易理解,其中:
41.图1显示普通鱼体腔中未成熟性腺(雄鱼和雌鱼通用)的空间位置的横向和纵向截面图;
42.图2是普通鱼体腔中未成熟性腺(雄鱼和雌鱼通用)的放大纵向剖视图;
43.图3显示普通鱼精子细胞结构的横截面图(左)和表明普通鱼精液中精子的显微照片(右);和
44.图4是成熟雄性鲑鱼精巢的不同区域位置的示意图。
具体实施方式
45.将描述根据本发明的方法的各个步骤。
46.步骤1:分离精液和未成熟的精巢区
47.从鲑鱼的精巢中分离出精液和未成熟的精巢区。将图4的区域d泄漏的精液收集起来并用作原料。从区域d完全取出精液之后,通过在预定位置切割将区域c与区域d分开。
48.参考图4,精巢被分成精液漏出的区域d和未成熟的精巢区域a、b和c。特别地,来自精巢区域a和b的大多数精子在用hcg处理之前是不活动的,并且大约1%来自精巢区域c的精子是活动的。来自精巢d区域成熟精液中的精子活力为100%。
49.步骤2:未成熟精巢区域的研磨和稀释
50.未成熟的精巢区域a、b和c被研磨并用人工精浆稀释。研磨按照以下顺序进行。首先,用剪刀将精巢剪成小块,使精巢精子细胞周围的膜被剥离。然后用戴手套的手轻轻挤压暴露的精巢区域a、b和c。
51.精浆的成分包括80mm nacl、40mm kcl、1mm cacl2和20mm tris-hcl,特别是159.26
±
8.84mm钠(na)、33.72
±
2.01mm钾(k)、133.04
±
5.96mm氯(cl)、1.68
±
0.2mm钙(ca)和0.988
±
0.13mm镁(mg)(参见hatef a,et.al.,2007.aquaculture research 38,1175-1181)。精浆包括作为有机组分的总蛋白质(0.75
±
0.14mg
·
100ml-1
)、胆固醇(2.86
±
0.58mg
·
l-1
)和葡萄糖(3.81
±
1.04mm
·
l-1
)。
52.步骤3:hcg处理
53.hcg是人绒毛膜促性腺激素的缩写。用浓度为25-200iu/g的hcg处理稀释液以诱导精巢细胞人工性成熟为精子。具体而言,在用低速叶轮搅拌器缓慢搅拌下,用预定量的hcg处理稀释液。在这里应注意的是,因为叶轮的高速导致细胞破裂,增大杂质增加的可能性。
54.hcg处理将来自精巢区域a的精子活力提高到大约3%左右,而将来自区域b和c的精子活力分别提高到35%和89%。总之,使用占精巢总重量45%的精巢区域c来产生成熟精子,使制备的高纯度pdrn几乎不含杂质(见图4和表1)。
55.步骤4:离心
56.将精巢稀释液以1000-10000rcf(相对离心力)离心至少20分钟,并收集沉淀形式的潜在活动精子。
57.步骤5:pdrn提取
58.从收集的精子中提取聚脱氧核糖核苷酸(pdrn)。本领域已知的各种方法适用于pdrn提取,因此这里省略其描述。本发明的特征在于生产人造精液并从中提取高纯度的pdrn,如上所述,而不是通过提取pdrn。
59.例如,可以通过以下过程提取pdrn。首先,将精子用裂解缓冲液处理,冷冻并制成粉末。通过离心分离dna并去除蛋白质纯化。此后,dna通过离心沉淀并通过洗涤纯化。最后,通过以下过程之一将dna片段化:(1)限制性消化,(2)高频声能的传输,(3)雾化力,(4)超声波处理,(5)针剪切。
60.将参考以下实施例更具体地解释本发明。然而,给出这些实施例是为了向本领域技术人员提供对本发明的透彻理解,可以改变成几种其他形式,并不用于限制本发明。
61.实施例1hcg处理前后鲑鱼精巢不同区域的精子活力(%)
62.通过切割雄性鲑鱼的精巢收集未成熟区域(精液漏出的区域d除外,见图4)。在用hcg处理前,来自精巢区域a和b的精子活力几乎为零,精巢区域c精子活力低至1%,成熟精液中精子活力为100%。经hcg处理后,精巢区域a的精子活力提高到3%左右,而精巢区域b和c的精子活力分别提高到35%和89%。这些结果得出结论,使用占精巢总重量45%的精巢区域c来产生成熟精子,使制备的高纯度pdrn几乎不含杂质(见图4和表1)。
63.表1用100iu/2g的hcg处理前后鲑鱼精巢不同区域精子的活力和精巢区域的重量比例(%)
[0064][0065]
用三种不同类型的激素处理10月份在一条河里捕获的雄性鲑鱼的精巢区域c:hcg、促黄体生成素释放激素(lhrh)和dhp。当用lhrh和dhp处理时,精子的活力分别低至5%和4%。相比之下,hcg处理的实验组的精子活力高达80%,可以生产出杂质很少的精液(表2)。
[0066]
表2当用不同类型的激素处理时,鲑鱼睾精巢区域c精子的活力(%)
[0067][0068]
即使在hcg处理后,从海上捕获的鲑鱼的精子活力也没有增加(表3)。9月至12月份回到河流中的鲑鱼的精巢区域c用hcg处理,由于河鲑鱼已经成熟,精子活力没有实质性的差异(表4)。根据离河口坝的距离比较精子的活力。在河口坝(距离=0米)和河口坝上游1公里处捕获的雄性鲑鱼精子的活力分别为65%和85%。相比之下,在河口坝上游2公里和3公里处捕获的雄性鲑鱼精子的活力分别高达97%和98%(表5)。
[0069]
表3hcg处理后河鲑鱼(河口上游2公里)和海鲑鱼精巢区域c精子的活力(%)
[0070][0071]
表4hcg处理后不同月份捕获的河鲑鱼(河口上游2公里)精巢区域c精子的活力(%)
[0072][0073]
表5hcg处理后在离河口不同距离处捕获的河鲑鱼精巢区域c精子的活力(%)
[0074][0075]
离河口的距离是指从河口到鲑鱼被捕获前逆流而上的位置的距离。hcg对海鲑鱼几乎不起作用,而hcg对返回河流的鲑鱼起作用,因为它们的性成熟已经开始。从表5中的结果可以看出,hcg对在河流上游捕获的鲑鱼的作用比对靠近大海捕获的鲑鱼的作用更优。
[0076]
实施例2不同hcg处理条件下鲑鱼精巢区域c的精子活力(%)
[0077]
雄性河鲑鱼的精巢区域c用缓冲溶液稀释,并用不同浓度的hcg处理。当区域c未处理时,精子活力非常低(2%),随着hcg浓度增加到50iu/g,精子活力稳定增加,当用浓度为50-200iu/g的hcg处理时,精子活力≥82%(表6)。
[0078]
表6当用不同浓度的hcg(iu/g精巢)处理时,10月份在河口上游2公里处捕获的河鲑鱼精巢区域c的精子活力(%)
[0079][0080]
*在hcg处理后10分钟测量
[0081]
比较了用表6所示浓度的hcg处理后精子活力随时间的变化。随着时间的推移,未处理对照组的精子活力没有差异。用25iu/g精巢处理的组的精子活力在处理后1小时增加到最大值73%,并且在处理10分钟后高达85%。用50iu/g精巢组的精子在处理后20-30分钟后精子活力≥94%。然而,精子活力在处理后60分钟下降到83%,从处理后60分钟急剧下降到32%。100iu/g精巢组和200iu/g精巢组的精子活力分别在处理30分钟和20分钟后开始下降。也就是说,当处理时间超过20分钟时,50-200iu/g精巢处理组的精子活力下降(表7)。
[0082]
表7当用不同浓度的hcg(iu/g精巢)处理和处理后的一段时间,10月在河口上游2公里处捕获的河鲑鱼精巢区域c精子的活力(%)
[0083][0084]
实施例3不同条件下用hcg处理精巢区域c的pdrn提取率(%)
[0085]
在该实施例中,使用了10g雄性河鲑鱼的精巢区域c。为了进行比较,使用了通常从雄性河鲑鱼中提取的30ml精液(表8)。用浓度为50和100iu/g精巢的hcg处理精巢区域。hcg处理后,收集≥80%的顶层并定义为上清液。
[0086]
未处理组的干重为5.10g,小于hcg处理组的干重,大于精液的干重(2.89g)。未经处理组的干重大于精液的干重,这被认为是由于存在较重的滋养细胞。hcg处理组的干重大于未处理组干重,这被认为是因为hcg处理刺激精原细胞减数分裂为精子细胞,导致细胞数量增加。hcg处理后上清液的低干重被认为是某些成分(约20%)如滋养细胞未分化为精子细胞。
[0087]
未处理组和经hcg处理的精巢区域的提取率分别为10.2%和14.7%。上清液和精液的提取率分别为7.0-7.2%和6.1%。从未处理组和10g用hcg处理的精巢区域获得了含量(或纯度)为10%和45-52%的pdrn。相反,从上清液和精液中获得纯度≥92%的pdrn。
[0088]
根据这些结果,计算从一种雄性鲑鱼中提取的pdrn的量。结果,从一个雄性鲑鱼的精液获得了0.26g pdrn,从一个雄性鲑鱼未处理的精巢区域获得了0.16g pdrn。相比之下,用50和100iu/g浓度的hcg处理的精巢区域分别获得了5.77g和7.63g pdrn。无论hcg浓度如何,均从上清液中获得高纯度的pdrn(≥10.51g)。未处理组和用50iu hcg处理的精巢区域的pdrn产率分别比精液的pdrn产率高0.6倍和21.8倍。相比之下,用浓度为50和100iu/g的hcg处理精巢后,上清液中pdrn的产量分别比精液中pdrn的产量高39.7倍和40.1倍。
[0089]
由于上清液是含有高比例精子的悬浮液,当暴露于环境水(淡水)时,精子变得能够运动以耗线粒体中的atp。这种效应被认为可以提高pdrn的纯度。由于在这个过程中沉淀和去除了不动精子,因此需要从效率的角度来考虑。然而,由于从精子中提取的pdrn含量高(≥92%),这种考虑并没有导致效率的显著提高。
[0090]
表8 10月份在河口上游2公里处捕获的河鲑鱼精巢用浓度为0、50和100iu/g的hcg处理20分钟后,精巢区与c精子产生的pdrn量。
[0091][0092]
1)
:制备方法是在hcg处理后立即充分混合精巢区域,混合物静置10分钟后收集≥80%的顶层。
[0093]
2)
:hcg处理后较高的干重被认为是由于减数分裂成精子(染色体),导致细胞数量增加。
[0094]
尽管已经详细解释了本发明的优选实施例,但是本发明的范围不限于此。本领域技术人员将理解,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以进行各种修改。
技术特征:
1.一种从鲑鱼精巢中提取高纯度聚脱氧核糖核苷酸(pdrn)的方法,该方法包括:1)从鲑鱼的精巢中分离出精液和未成熟的精巢区,2)研磨未成熟的精巢区,然后用人工精液稀释,3)相对于每克精巢,使用25至200iu的人绒毛膜促性腺激素(hcg)处理稀释液,以诱导精巢细胞人工性成熟为精子,4)在hcg处理10分钟至2小时后,将精巢稀释液离心,并收集潜在的活动精子,5)从收集的精子中提取pdrn。2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述鲑鱼是属于选自鲑亚科,茴鱼亚科和白鲑亚科组成的组的亚科的鱼种。3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述鲑鱼是在河口向上游延伸10公里的区域内捕获的河鲑。4.根据权利要求1所述的方法,其中,在步骤1)中,所述未成熟的精巢区的成熟程度不同,且具有相对高的表现为精子活力至少为0.7%的成熟度。5.根据权利要求1所述的方法,其中,在步骤4)中,在hcg处理10分钟至1小时后,将精巢稀释液离心。6.根据权利要求1所述的方法,其中,所述未成熟的精巢区域包括精原细胞或精母细胞。7.根据权利要求1所述的方法,在步骤5)之前,还包括将精子悬浮并向悬浮液中加入淡水以使精子消耗atp,获得高纯度的pdrn。
技术总结
本公开涉及一种从鲑鱼精巢中提取高纯度聚脱氧核糖核苷酸(PDRN)的方法,该方法包括:1)从鲑鱼的精巢中分离出精液和未成熟精巢区,2)温和地研磨所述未成熟精巢区,然后用人工精浆稀释,3)用预定浓度的人绒毛膜促性腺激素(hCG)处理稀释液,以诱导精巢细胞人工性成熟为精子,4)在hCG处理预定时间后,离心精巢稀释液并收集潜在的活动精子,5)从收集的精子中提取PDRN。该方法能够从鲑鱼一次收集的20mL(最大50mL)的精子(精液)中提取到100至200倍更高纯度的PDRN原材料。此外,该方法能够以成本效益和经济可行的方式以高产率的提取PDRN。益和经济可行的方式以高产率的提取PDRN。益和经济可行的方式以高产率的提取PDRN。
技术研发人员:权五男 金兌炫 金善姬
受保护的技术使用者:生物医药股份有限公司
技术研发日:2021.08.20
技术公布日:2022/3/8