Effects of Electric Stimulation Conditions on In Vitro Fusion and Developmental Rates of Nuclear Transplanted Porcine Embryos

This study was conducted to examine the effects of electric stimulation conditions on in vitro developmental ability of procine embryos after somatic cell nuclear transfer, The porcine ear cell was cultured in vifro for confluency in serum-starvation condition (TCM-199＋0.5% FBS) for cell confluency. The zona pellucida of IVM oocytes were partially drilled using laser system. Single somatic cell was individually transferred into the enucleated oocyte. The reconstructed embryos were electrically fused with 0.3M mannitol. After electric fusion, the embryos were activated and cultured in NCSU-23 medium containing 10% FBS at 39$^{\circ}C$, 5% $CO_2$ in air for 6 to 8 days. Nuclear transferred(NT) oocytes which fused at a field strength of 1.90kv/cm showed a higher (P<0.05) fusion rate(49.5%, 50/101) compared to 2.10 kv/cm(25.8%, 24/93) or 2.50kv/cm(30.3%, 27/89). After electric activation, the cleavage rate of NT embryos was 48.0(24/50), 66.6(16/24) and 70.3% (19/27), respectively and these were not different. There was no significant difference in fusion rate by duration and pulse of electric stimulation. In cleavage rate, however, more NT embryos(76.3%, 45/59) cleaved at 60 $\mu$sec twice than other embryos(49.1 to 56.5%) with different conditions of electric stimulation(P<0.05). NT embryos activated at a field strength of 1.50kv/cm showed a higher developmental rate(9.8%, 5/51) than those embryos activated at 1.25kv/cm(0%) or parthenotes(6.4%, 7/109). These results suggest that some factors such as field strength, duration and pulse of electric stimulation could be affected to in vitro developmental ability of nuclear transplanted porcine embryos.

전기적 융합조건이 돼지 핵이식 수정란의 융합 및 체외발달에 미치는 영향

본 연구는 돼지 복제수정란의 생산성 향상에 기여하기 위한 기초연구로써 핵이식 수정란의 융합과 활성화 과정에 있어서 전기적 조건이 핵이식 수정란의 융합 및 체외발달에 미치는 요인들을 조사하기 위하여 실시하였다. 공여세포는 Landrace종의 귀 세포조직을 채취하여 0.05%의 trypsin과 EDTA가 첨가된 D-PBS로 세포를 분리하여 TCM-199 배양액으로 계대배양을 실시하여 사용하였다. 핵이식은 laser system으로 투명대를 drilling하여 수핵난자의 극체와 핵을 제거한 후 공여세포를 주입하였으며, 핵이식 수정란은 전기적 자극으로 융합과 활성화를 실시하여 분할을 유도하였다. 분할이 이루어진 핵이식 수정란은 10% FBS가 첨가된 NCSU-23 배양액으로 $CO_2$ 배양기에서 6~8일 동안 체외배양을 실시하여 배반포기로 발달을 유도하였다. 본 연구결과에서 얻은 결과를 요약하면 다음과 같다. 1.90kv/cm, 30$\mu$sec 1회의 전기자극으로 융합을 실시하였을 때 핵이식 수정란의 융합율은 1.90kv/cm의 조건이 49.5%로써 2.10kv/cm(25.8%)와 2.50kv/cm(30.3%)의 조건보다 유의적(P<0.05)으로 높았으며, 융합 후 활성화가 유기된 핵이식 수정란의 분할율은 2.50kv/cm 전기자극이 70.3%로써 가장 높게 나타났다. 핵이식 수정란을 30$\mu$sec 동안 1회와 2회의 전기자극으로 융합을 실시하였을 때 융합율은 모두 50%였으며, 60$\mu$sec 동안 1회와 2회의 조건에서도 각각 58.4%와 50.8%로써 전기의 자극시간과 횟수에 따른 차이는 없었다. 융합이 이루어진 핵이식 수정란의 전기활성화 유도 후 융합시의 전기적 조건에 따른 분할율은 30$\mu$sec동안 1회와 2회에 있어서는 49.1%와 56.5%로써 차이가 없었으나, 60 $\mu$sec 동안 2회(76.3%) 실시하였을 경우에는 1회(56.1%)에 비해 유의적(P<0.05)으로 높은 분할율을 보였다. 전기자극 후 융합이 이루어진 융합란의 분할율은 1.50kv/cm의 전기적 활성화 조건에서는 72.8%로써 유의적(P<0.05)으로 높았으며, 단위발생란의 분할율 60.9%와는 차이가 없었다. 핵이식 수정란의 배반포기로의 발달율은 1.50kv/cm의 융합조건에서는 9.8%가 배반포기로 발달하였으나, 1.25kv/cm 조건에서는 배반포기로의 발달이 전혀 없었다. 단위발생란의 배반포기로의 발달율은 6.4%로써 핵이식란(1.5kv/cm)과 유의적(P<0.05)인 차이가 없었다. 이상의 결과를 볼 때 핵이식 수정란의 배반포기로의 발달은 융합 및 활성화 과정에 있어서 세포종류, 전기자극의 세기 및 통전시간 등이 영향을 미치는 것으로 생각되며, 돼지 핵이식 수정란의 전기적 융합조건은 1.90kv/cm, 60$\mu$sec., 2회, 융합란의 활성화 조건에 따른 배반포기로의 발달율은 1.50kv/m가 적합한 것으로 생각된다. 따라서 적정 전기적 융합 및 활성화 조건을 확립한다면 핵이식 수정란의 융합율과 체외발달율을 보다 더 높일 수 있을 것으로 생각된다.