정소실질내 유전자 도입에 의한 형질전환동물의 생산 II. 형질전환 한국재래산양의 생산

Production of Transgenic Animals by the Testis-Mediated Gene Transfer II. Production of Transgenic Korean Native Goats

정소내 성숙한 정자를 생산하는 전능성을 가진 정조세포는 체세포와 동일수준으로 외래 유전자를 삽입 가능한 것으로 알려져 있다. 그러나, 이들 세포가 반수체 이후의 단계로 분화한 경우에는 왜래 유전자를 삽입하기보다는 단순히 결합하는 능력이 있는 것으로 알려져 있다 . 따라서, 본 연구는 외래 유전자를 정소실질내 주입함으로써 형질전환 동물생산이 가능한지에 대하여 검토하기 위하여, 한쪽 정소를 거세한 한국 재래산 양을 사용하였다. Liposome /DNA 복합체를 1 : 2의 비율로 희석한 후 정소실실내에 주입하여 정자를 경유한 유전자 전이의 가능성을 확인하였다. 또한 동결보존한 정액을 인공수정하기 위하여 PGF$_2$$\alpha$(0.15mg/kg/BW)를 근육 주사함으로써 인위적으로 발정을 유도한 후, 인공수정을 이용하여 임신과 분만을 유도하였다. 이들 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. PCR에 의하여, 유전자 도입 후 채취한 정액에서 외래유전자는 80일 이상 존재하였으며, 가장 높은 전이율은 40 일째 얻어졌다. 이들 결과는 정조세포에 외래 유전자가 성공적으로 삽입되었음을 제안하였다. 2. 23 두 (평균 96 % 의 발정 유기율)의 재래산양에게 인공수정을 실시한 결과 이들 중 4두가 임신되어 7두의 자양이 생산되었다. 3. 생산된 7두의 산자중 genome DNA를 추출하여 PCR 및 Southern blotting을 실시 한 결과 2두가 형질전환으로 확인되었다. 이상의 결과로서 정자를 매개로 한 정소실질내 외래 유전자의 주입법은 형질전환의 생산을 위한 매우 유용한 수단으로 사용 가능함을 제안하였다.

The totipotential spermatogonial stem cells of adult testis which give rise to mature sperm cells is well-known to incorporate foreign DNA as well as those of somatic cells. Also, the integration rates of foreign DNA after haploid stages are generally known to decrease and /or is simply bound foreign DNA into the sperm plasma membrane. To overcome these problems, liposome and DNA complexes were used to determine how direct injection of these complexes into testis were integrated into sperm genome and resulted in transgenic offspring. To study this purpose, cation liposome was gently mixed with WAF/hGH DNA (1 : 2) and the complexes were injected into testis. At 10, 20, 40, 60, and 80 days after direct injection into testis, mature sperm cells were recovered by using artificial virgin method from two goats and each semen except a part of semen used for DNA analysis such as PCR or Southern blotting was cryopreserved for the artificial insemination. The results obtained in this study are summarized as follows. 1. By PCR, the presence of exogenous DNA was confirmed up to 80 days after injection with liposome/DNA complexes. The highest integration rates were obtained at day 40 after direct injection. This results suggested that spermatogonial stem cells were integrated exogenous DNA into their genome. 2. Among 23 Korean Native Goats which were artificially inseminated, 4 goats resulted in pregnancy and produced 7 young goats. 3. Two young goats were confirmed as a transgenic by PCR and Southern blot analysis. Therefore, our results suggested that testis-mediated gene transfer can be used as a feasible tools for the production of transgenic livestock.