Factors Affecting the Productivity of Germ-line Chimeras from Jl Embryonic Stem Cells

Jl 배아주세포를 이용한 효율적인 생식선 이행 카이미라의 생산

This experiment was designed to improve the production efficiency of germ-line chimeric mice from phospholipase C (PLC)-$\beta$3 or peroxiredoxin (Prx) E -targeted ($\Delta$) ES cells by the investigating the manipulation conditions and characteristics of Jl ES cells. Four targeting clones were isolated to investigate the karyotypical and morphological stability prior to injection. All clones ($\Delta$PLC$\beta$-3 C3, $\Delta$Prx II C3, C10 and I5) showed more than 80% euploidism, however, most of $\Delta$PLC$\beta$-3 C3 clones were extensively differentiated compared to the other clones. Nine of 13 $\Delta$Prx II chimeras appeared to have at least 80% chimerism, whereas $\Delta$PLC$\beta$-3 C3 chimeras had 20% chimerism at most. Therefore, the morphological stability of ES cells under stable euploidism might mainly affect the production rate of high-coat chimeric mice. To increase the collection rate of injectable blastocysts (IBs), 5 to 10 week -aged C57BL/6J female mice were sacrificed at 3.5 days post-coitum. Ten week-aged mice were the most optimal IB donors by showing the highest collection rate (2.94/mouse) of injectable blastocysts without increase of non-injectable embryos (0.29/mouse). Foster mothers might be another factor because ICR x C57BL/6J F1 foster mother showed more increased productivity in litter size (2.8 vs. 5.6) and chimera (0 vs. 35.3%) than those of ICR foster mothers. In conclusion, the efficient production of germ-line chimeras mainly depends on the maintenance of ES cell morphology during targeting procedure, and the establishment of manipulation conditions might be a key point to maximize it.

본 실험은 phospholipase C (PLC)-$\beta$-3 및 peroxiredoxin (Prx) II 유전자가 적중 ($\Delta$)된 J1 마우스 배아주 (embryonic stem) 세포로부터 생식선이행 카이미라 마우스생산을 위한 제반조건 및 배아주세포의 배양조건을 확립하기 위하여 수행되었다. 80% 이상의 정상핵형을 보이는 유전자 적중된 4개의 클론 ($\Delta$Pu II C3, $\Delta$Pu II C3, C10 및 15)으로부터 카이미라를 생산하였을 때 형태적으로 분화정도가 높은 클론 ($\Delta$PLC$\beta$-3 C3)의 이용은 카이미라의 생산율 (21.1%)과는 무관하게 카이미리즘 (＜ 20%)이 낮았고, 수컷 카이미라의 생산 빈도 (7/15, 46%)도 낮아지는 것으로 나타났다. 그러나 형태적으로 안정된 3개의 클론 ($\Delta$Prx II C3, C10 및 15)은 80% 이상의 높은 카이미리즘을 지닌 마우스 (9/13, 69.2%)를 생산하였고, 수컷 카이미라의 생산율 (l1/13, 84.6%)도 증대된 것으로 나타났다. 따라서 80% 이상의 정상핵형을 지닌 배아주 세포를 형태적으로 안정하게 유지하는 것이 카이미리즘이 높은 마우스를 생산하는데 결정적 요인으로 작용할 수 있는 것으로 확인되었다. 미세주입용 배반포를 효율적으로 생산하기 위해 5~10주령 사이의 C57BL/6J 암컷마우스를 교배 한 결과, 10주령 마우스가 미세주입가능한 3.5일령 배반포를 가장 많이 생산 (2.94개/마리)하였다. 또한 미세주입된 배반포를 이식하기 위해 ICR 및 ICR$\times$C57BL/6J F1 (IBF1)위임신 대리모를 사용하였을 때, IBF1이 복당 산자수 (2.8 vs. 5.6)가 많았고 카이미라 생산율 (0 vs. 35.3%)도 매우 높았다. 따라서 공여마우스의 주령 및 대리모의 선택이 카이미라 생산효율 향상에 중요한 요인으로 부각되었다. 결과적으로 핵형이 안정된 ES 세포를 동정하는 것은 물론 클로닝 과정중에 형태적으로 분화가 없도록 ES세포를 배양하는 것이 카이미리즘이 높은 마우스를 생산하고 아울러 생식선 이행 빈도를 증가시키는데 결정적인 역할을 하는 것으로 확인되었다.