Survival and Development of Porcine Embryos Produced in vitro Using Open Pulled Straw Methods

The purpose of this study is to investigate the effects of vitrification in open pulled straws (OPS) methods on in vitro survival ability of porcine embryos. For in vitro maturation of immature oocytes, the porcine ovaries were collected from local slaughter-house. The cumulus-oocytes complexes were aspirated from 2 to 6 mm follicles. The collected oocytes were cultured for in vitro maturation in NCSU-23 medium with 5 mM hypotaurine, 0.57 mM cysteine, 10% porcine follicle fluid, 10 IU/ml PMSG and 10 IU/ml hCG for $21{\sim}22$ hrs. Then, the oocytes were more cultured $21{\sim}22$ hrs in vitro maturation in medium removed hormones. The frozen-thawed spermatozoa were washed by centrifugation 2 times for 10 min at 1,500 rpm in D-PBS with 5.56 mM glucose, 0.33 mM Na-pyruvate, 100 IU/ml penicillin, $100 {\mu}g/ml$ streptomycin and 4 mg/ml BSA. The fertilization medium used mTBM with 2 mM caffeine and 2 mg/ml BSA and adjusted to a pH of 7.2 to 7.4. The final concentration of spermatozoa was adjusted to $2.5{\times}10^6$cells/ml motile sperm during fertilization in vitro. At 8 hrs after insemination, the oocytes were transferred into NCSU-23 medium with 5.0 mM hypotaurine, 4 mg/ml BSA and 10 ng/ml EGF and cultured for 7 days. When the blastocysts of different stages were frozen-thawed by OPS methods, the proportions of embryos with normal morphology were significantly (p<0.05) higher in embryos frozen-thawed at expanded blastocyst stage (38.9%) than in early blastocyst stage (28.3%). On the other hand, the proportions of embryos damaged after frozen-thawing were significantly (p<0.05) higher in embryos frozen at early blastocyst stages than in expanded blastocyst stage. In another experiment, the normal embryos morphology after frozen- thawing were further cultured for 48 hrs. After culture, the proportions of embryos hatched were 6.7, 20.0 and 33.3% for embryos frozen-thawed at early blastocyst, mid-blastocyst and expanded blastocyst stages. These finding indicate the possible broader application for OPS methods, as frozen-thawed embryos may be accompanied by developmental stage according to requirements of the survival ability after freezing of blastocyst stage in the pig.

돼지에서 Open Pulled Straw(OPS) 방법에 의해 동결-융해한 수정란의 생존능력

본 연구는 Open Pulled Straw(OPS)방법에 의해 동결-융해한 돼지 수정란의 체외 생존 능력을 검토하기 위하여 수행되었다. 미성숙 난자의 체외 성숙을 위하여, 돼지 난소는 도축장에서 회수하였으며, 난구세포로 쌓여있는 난자는 직경 $2{\sim}6mm$의 난포로부터 난포액과 함께 흡입에 의하여 회수하였다. 회수된 미성숙 난자의 체외 성숙을 위하여 5 mM hypotaurine, 0.57 mM cysteine, 10% 난포액, 10 IU/ml PMSG 및 10 IU/ml hCG가 함유된 NCSU-23 배양액 내에서 $21{\sim}22$ 시간 배양 후, 호르몬 물질을 제거한 성숙 배양액 내에서 $21{\sim}22$ 시간 동안 추가 배양하였다. 한편 체외 수정을 위하여 동결-융해한 정액은 5.56 mM glucose, 0.33 mM na-pyruvate, 100 IU/ml penicillin, $100 {\mu}g/ml$ streptomycin 및 4 mg/ml BSA가 첨가된 D-PBS 액을 가지고 1,500 rpm에서 10분간 2회 원심분리를 실시하여 세척하였다. 체외 수정을 위한 배양액은 pH $7.2{\sim}7.4$에서 2 mM caffeine과 2 mg/ml BSA가 첨가된 mTBM 배양액을 이용하였다. 체외 수정시 정자의 최종 농도는 $2.5{\times}10^6cells/ml$로 조정하였다. 수정 8시간 후, 체외 발육을 위하여 5.0 mM hypo-taurine, 4 mg/ml BSA 및 10 ng/ml EGF가 첨가된 NCSU- 23액으로 옮겨 7일간 배양을 계속하였다. 그 후 배반포의 여러 단계에서 OPS 법에 의해 동결-보존하였다. 그 결과, 동결-융해 후 형태학적으로 정상적인 수정란의 비율은 초기 배반포(28.3%)보다는 확장 배반포(38.9%)단계에서 동결했을 때 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05). 한편, 동결-융해 후 상해를 입은 수정란의 비율은 확장 배반포보다는 초기 배반포 단계에서 동결된 수정란에서 유의적으로 높은 성적을 보였다(p<0.05). 또 다른 실험에서, 수정란의 동결-융해 후 형태학적으로 정상인 수정란을 48시간 추가 배양했을 때, Hatching 된 수정란의 비율은 초기 배반포, 배반포 및 확장배반포기 단계에서 동결-융해한 수정란에서 각각 6.7, 20.0 및 33.3%로 발육 단계가 높을수록 동결-융해 후의 생존율도 높게 나타났다. 본 연구의 결과로부터, 돼지에서 수정란의 동결-융해 후 생존성의 향상을 위해서는 발육 단계가 높은 배반포기 단계에서의 동결이 요구되며 본 연구에서 이용된 OPS 동결 방법이 폭넓게 활용될 것으로 사료된다.