In ovo — Isolation of primordial germ cells from embryonic blood of gene pool breeds of chickens

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The article presents a new method (in ovo — inside the egg) for isolating primordial germ cells (PGC) from embryonic blood of gene pool chicken breeds, which is of great importance for preserving the genetic resources of birds and creating new innovative tools in the field of biotechnology. Despite the key role of PGC in the targeted modification of the genome, there are significant difficulties with the efficiency of their isolation. To analyze the efficiency of the in ovo method, experiments were conducted on collecting blood samples from 192 chicken embryos of various breeds, as well as subsequent cultivation of PGC and cell counting. It was found that the efficiency of sampling depends on the egg weight and breed. A high efficiency rate was observed in the Chinese Silkie breed (89.5 %), with an influence strength of η2 = 98 %, p-value <0.004. Analysis of PGC cultivation data showed an increase in the concentration of living cells and their survival by the 20th day. The highest survival rates were observed in the Chinese Silkie breed (69.1±2.56 %), and the Tsarskoye Selo (68.78±3.39 %) and Rhode Island (67.9±2.52 %) chicken breeds also had high rates. The results confirmed the importance of the in ovo method for optimizing the process of isolating PGCs from 4-day chicken embryos to increase the number of cells during further cultivation.

About the authors

G. K. Peglivanyan

Russian Research Institute of Farm Animal Genetics and Breeding — Branch of the Ernst Federal Science Center for Animal Husbandry

Email: Peglivanian_grig@mail.ru
St. Petersburg, Pushkin, 196601, Russia

T. A. Larkina

Russian Research Institute of Farm Animal Genetics and Breeding — Branch of the Ernst Federal Science Center for Animal Husbandry

Email: Peglivanian_grig@mail.ru
St. Petersburg, Pushkin, 196601, Russia

N. R. Reinbach

Russian Research Institute of Farm Animal Genetics and Breeding — Branch of the Ernst Federal Science Center for Animal Husbandry

Email: Peglivanian_grig@mail.ru
St. Petersburg, Pushkin, 196601, Russia

E. A. Polteva

Russian Research Institute of Farm Animal Genetics and Breeding — Branch of the Ernst Federal Science Center for Animal Husbandry

Email: Peglivanian_grig@mail.ru
St. Petersburg, Pushkin, 196601, Russia

A. P. Dysin

Russian Research Institute of Farm Animal Genetics and Breeding — Branch of the Ernst Federal Science Center for Animal Husbandry

Email: Peglivanian_grig@mail.ru
St. Petersburg, Pushkin, 196601, Russia

A. V. Gabova

Russian Research Institute of Farm Animal Genetics and Breeding — Branch of the Ernst Federal Science Center for Animal Husbandry

Email: Peglivanian_grig@mail.ru
St. Petersburg, Pushkin, 196601, Russia

A. E. Ryabova

Russian Research Institute of Farm Animal Genetics and Breeding — Branch of the Ernst Federal Science Center for Animal Husbandry

Email: Peglivanian_grig@mail.ru
St. Petersburg, Pushkin, 196601, Russia

A. I. Azovtseva

Russian Research Institute of Farm Animal Genetics and Breeding — Branch of the Ernst Federal Science Center for Animal Husbandry

Author for correspondence.
Email: Peglivanian_grig@mail.ru
St. Petersburg, Pushkin, 196601, Russia

References

  1. Баркова О. Ю., Ларкина Т. А., Крутикова А. А., Пегливанян Г. К. 2023. Идентификация примордиальных зародышевых клеток (РGС) кур пушкинской породы с помощью ПЦР в реальном времени. Птицеводство. № 1. С. 10—15 (Barkova O. Y., Larkina T. A., Krutikova A. A., Peglivanyan G. K. 2023. Identification of primordial germ cells (PGC) of Pushkin breed chickens by real-time PCR. Poultry Science. № 1. P. 10.) https:// doi: 10.33845/0033-3239-2022-72-1-10-15
  2. Крутикова А. А., Пегливанян Г. К. 2025. Способ получения примордиальных половых клеток птиц. Патент № 2832977 C1, Российская Федерация, МПК C12N5/07, C12N5/10, C12N5/16. (Krutikova A. A., Peglivanyan G. K. 2025. Method of obtaining primordial germ cells of birds. Patent No. 2832977 C1б, Russian Federation, IPC C12N5/07, C12N5/10, C12N5/16.)
  3. Пегливанян Г. К., Ларкина Т. А., Рейнбах Н. Р., Полтева Е. А., Дысин А. П., Рябова А. Е., Азовцева А. И., Крутикова А. А. 2024. Особенности криоконсервации и декриоконсервации примордиальных половых клеток пушкинской породы кур. Биотехнология. 2024. Т. 40. № 5. С. 29. (Peglivanyan G. K., Larkina T. A., Reynbach N. R., Polteva E. A., Dysin A. P., Ryabova A. E., Azovtseva A. I., Krutikova A. A. 2024. Features of cryopreservation and decryoconservation of primordial germ cells of the Pushkin chicken breed. Biotechnology. 2024. V. 40, no. 5. P. 29.) https:// doi.org/10.56304/S0234275824050090
  4. Challagulla A., Jenkins K. A., O’Neil T.E., Morris K. R., Wise T. G., Tizard M. L., Bean A. G.D., Schat K. A., Doran T. J. 2023. Germline engineering of the chicken genome using CRISPR/Cas9 by in vivo transfection of PGCs. Animal Biotechnol. V. 34. P. 775—784. https://doi.org/10.1080/10495398.2020.1789869
  5. Chojnacka-Puchta L., Sawicka D., Lakota P., Plucienniczak G., Bednarczyk M., Plucienniczak A. 2015. Obtaining chicken primordial germ cells used for gene transfer: in vitro and in vivo results. J. Applied Genetics. V. 56. P. 493. https://doi.org/10.1007/s13353-015-0276-7
  6. Fujimoto T., Ukeshima A., Kiyofuji R. 1976. The origin, migration and morphology of the primordial germ cells in the chick embryo. Anat. Record. V. 185. P. 139. https://doi.org/1002/ar.1091850203
  7. Han J. Y., Park Y. H. 2018. Primordial germ cell-mediated transgenesis and genome editing in birds. J. Animal Sci. Biotechnol. V. 9. P. 1. https://doi.org/10.1186/s40104-018-0234-4
  8. Han J. Y., Park T. S., Hong Y. H., Jeong D. K., Kim J. N., Kim K. D., Lim J. M. 2002. Production of germline chimeras by transfer of chicken gonadal primordial germ cells maintained in vitro for an extended period. Theriogenology. V. 58. P. 1531. https://doi.org/10.1016/S0093-691X(02)01061-0
  9. Houston D. W., King M. L. 2000. A critical role for Xdazl, a germ plasm-localized RNA, in the differentiation of primordial germ cells in Xenopus. Development. V. 127. Art. ID: 447. https://doi.org/10.1242/dev.127.3.447
  10. Kang S. J., Choi J. W., Park K. J., Lee Y. M., Kim T. M., Sohn S. H., Han J. Y. 2009. Development of a pheasant interspecies primordial germ cell transfer to chicken embryo: Effect of donor cell sex on chimeric semen production. Theriogenology. 2009. V. 72. P. 519. https://doi.org/10.1016/j.2009.04.007
  11. Kong L., Qiu L., Guo Q., Chen Y., Zhang X., Chen B., Chang G. 2018. Long-term in vitro culture and preliminary establishment of chicken primordial germ cell lines. PLoS One. V. 13. Art. ID: e0196459. https://doi.org/10.1371/0196459.
  12. Lee H. C., Choi H. J., Lee H. G., Lim J. M., Ono T., Han J. Y. 2016. DAZL expression explains origin and central formation of primordial germ cells in chickens. Stem Cells Devel. V. 25. P. 68—79. https://doi.org/10.1089/scd.2015.0208
  13. Macdonald J., Glover J. D., Taylor L., Sang H. M., McGrew M.J. 2010. Characterisation and germline transmission of cultured avian primordial germ cells. PloS one. V. 5. Art. ID: e15518. https://doi.org/10.1371/0015518
  14. Maegawa S., Yasuda K., Inoue K. 1999. Maternal mRNA localization of zebrafish DAZ-like gene. Mech. Devel. V. 81. P. 223. https://doi.org/10.1016/S0925-4773(98)00242-1
  15. Mathan, Zaib G., Jin K., Zuo Q., Habib M., Zhang Y., Li B. 2023. Formation, application, and significance of chicken primordial germ cells: Rev. Animals. V. 13. Art. ID: 1096. https://doi.org/10.3390/13061096
  16. Ono T. Exo ovo culture of avian embryos. 2000. Dev. Biol. Protocols. V. I. P. 39. https://doi.org/10.1385/1-59259-685-1:39
  17. Perry M. M. 1988. A complete culture system for the chick embryo. Nature. V. 331. P. 70.
  18. Petitte J. N., Mozdziak P. E. 2014. Production of transgenic poultry. In: Transgenic Animal Technol.: Elsevier. P. 335. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-410490-7.00012-8
  19. Rengaraj D., Won S., Han J. W., Yoo D., Kim H., Han J. Y. 2020. Whole-transcriptome sequencing-based analysis of DAZL and its interacting genes during germ cells specification and zygotic genome activation in chickens. Int. J. Mol. Sci. V. 21. Art. ID: 8170. https://doi.org/10.3390/ijms21218170
  20. Tsunekawa N., Naito M., Sakai Y., Nishida T., Noce T. 2000. Isolation of chicken vasa homolog gene and tracing the origin of primordial germ cells. Development. V. 127. P. 2741. https://doi.org/10.1242/dev.127.12.2741
  21. Zhang X., Xian R., Fu Y., Dai Y., Peng R. 2023. A novel, efficient method to isolate chicken primordial germ cells from embryonic blood using cell culture inserts. Animals, V. 13. Art. ID: 3805. https://doi.org/10.3390/13243805
  22. Yasuda Y., Tajima A., Fujimoto T., Kuwana T. 1992. A method to obtain avian germ-line chimaeras using isolated primordial germ cells. J. Reprod. Fert. V. 96. P. 521. https://doi.org/10.1530/jrf.0.0960521
  23. Whyte J., Glover J. D., Woodcock M., Brzeszczynska J., Taylor L., Sherman A., Kaiser P., McGrew M.J. 2015. FGF, insulin, and SMAD signaling cooperate for avian primordial germ cell self-renewal. Stem Cell Reports. V. 5. P. 1171. 10.1016/.2015.10.008' target='_blank'>https://doi: 10.1016/.2015.10.008

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».