Expression of EGFP in Bovine Embryos after Intracytoplasmic Sperm Injection using Spermatozoa Co-cultured with Exogenous DNA

소 난자에 있어서 외래유전자가 도입된 정자의 직접 주입에 의한 EGFP 의 발현

This study was to investigate the expression of transgene after co-injection of spermatozoon and EGFP gene into mature oocytes in cattle. From frozen semen, spermatozoa were treated by DTT with 0.03% Tween-20, freezing and thawing or 0.02% Triton X-100 to disrupt their plasma membranes. The sperm injected oocytes were co-cultured with bovine oviduct epithelial cells in CRlaa, and expression of EGFP in embryos were observbed under epifluorescent microscope. Two pronuclei were formed in oocytes injected with sperm treated by DTT (44.6%), DTT-Tween-20 (48.4%), DTT-freezing (44.4%) and DTT-Triton X-100 (42.9%). Cleavage and blastocyst formation rates of bovine oocytes which injected with sperm treated by DTT, DTT-Tween-20, DTT-freezing, and DTT-Triton X-100 were 49.1, 58.5, 43.9, and 48.4% and 10.2, 13.0, 6.8, and 6.5%, respectively. Although the most of embryos were showing mosaicism, embryos expressing EGFP gene were observed in all treated groups. Therefore, these results indicate that membrane disrupted sperm could interact with exogenous DNA, and that this procedure may be useful to introduce foreign gene into bovine oocytes.

본 연구에서는 정자와 외래유전자인 EGFP 유전자를 공배양한 후 정자직접 주입술로 난자를 수정시켜 EGFP 유전자의 발현을 조사하였다. 정자는 외래유전자의 도입이 용이하도록 동결융해, 0.03% Tween-20과 0.02%의 Triton X-100의 처리를 통하여 정자두부의 원형질막을 제거하여 공시하였다. 수정된 난자는 소 난관상피세포가 포함된 CR1aa 배양액에서 공배양을 통하여 체외발달시켰으며, 난자의 발달에 따라 EGFP 유전자의 발현을 형광 현미경 하에서 조사하였다. 원형질막이 제거된 정자로부터 수정란의 정상수정을 확인하기 위하여 18시간째 2PN 2PB를 조사한 결과, 발생율은 각각 DTT 처리구 44.6%, DTT와 Twen-20 처리구 48.4%, DTT와 동결융해 처리구 44.4%, 그리고 DTT와 Triton X-100 처리구 42.9%였다. 수정란의 초기 배 분할율은 DTT 처리구 49.1 %, DTT와 Tween-20 처리구 58.5%, DTT와 동결융해 처리구 43.9% 그리고 DTT와 Triton X-100 처리구 48.4%였으며, 배반포 형성율은 DTT 처리구 10.2%, DTT와 Tween-20 처리구 13.0%, DTT와 동결융해 처리구 6.8% 그리고 DTT와 Triton X-100 처리구 6.5%였다. 이들 발달된 수정란 중 도입된 EGFP 유전자의 발현율은 DTT 처리구 3.8%, DTT와 Tween-20 처리구 11.1%, DTT와 동결융해 처리구 13.8% 그리고 DTT와 Triton X-100 처리구 8.9%로 나타났으며, 대부분의 발현은 모자이크 형태로 관찰되었다. 따라서 본 연구의 결과에 의하면 소에서 원형질막을 제거한 정자와 외래유전자의 공배양과 이 정자의 난자내 직접도입법에 의해 외래유전자를 가진 형질전환 소 수정란과 형질전환 소 생산이 가능할 것으로 생각된다.