본 연구는 태아 섬유아세포를 이용한 소 핵치환 난자의 융합에 있어서 여러 조건의 전기자극 처리 후 그에 따른 발달율을 조사하였다. 임선 45 일령 태아로부터 섬유아세포를 분리하여 3~4 차례 계대배양후, 이들 단일 섬유아 세포들을 미세조작기를 이용하여 제핵된 난자의 위란강 내에 주입하였다. 본 실험에서는 첫째로, 다른 전기자극 조건의 적용에 따른 융합율 및 발달율을 비교 조사하였다. 180 V/mm 의 조건하에서 다른 조건의 전기자극 시간 (15, 30, 45 $\mu$see)을 처리하였을 때, 15 (45.5%, 120/264)나 30 $\mu$see (43.9%, 106/241) 처리구가 45$\mu$see (23.2%, 58/250) 처리구 보다 높은 융합율을 나타내었다 (P>0.05). 그러나, 융합된 난자의 발달율에 있어서는 처리구 간에 차이가 나타나지 않았다. 다음 실험으로, 핵치환 난자의 체외발달에 있어서 15 $\mu$see 의 전기자극 시간의 조건하에서 다른 전장 (1.5, 1.8, 2.1 kV/cm)에 따른 효과를 조사하였다. 핵치환 난자의 융합이나 발달율에 전장에 따른 차이는 나타나지 않았다 (P>0.05). 마지막으로, 체세포 핵치환과 체외수정에 의한 수정란의 체외 발달율을 비교 조사하였다. 태아 섬유아세포로 재구성된 수정란의 배반포로의 발달율은 27.4% (75/274) 로 나타났으며, 이는 체외수정에 의해 발달한 배반포의 비율(24.5%, 58/237)과 유사하다는 것을 알 수 있었다. 그러나, 핵치환에 의해 유도된 배반포의 평균 세포 수는 체외수정에 의해 유도된 배반포 보다 낮게 나타났다. 결론적으로, 본 실험에서는 체세포로 핵치환된 소 난자의 전기적 융합에 대한 조건 (1.8 kV/cm, 15 $\mu$see)을 확립하였다. 또한, 본 실험에서 나타난 결과들은 체세포로 재구성된 소 난자들이 비록 체외수정에 의해 생산된 배반포보다는 적은 세포수를 보여주었지만, 체외에서 정상적으로 배반포 단계까지 발달할 수 있다는 것을 제시하고 있다.
Ferulic Acid (FA) is a metabolite of phenylalanine and tyrosine, a phenolic compound commonly found in fruits and vegetables. Several studies have shown that FA has various functions such as antioxidant effect, prevention of cell damage from irradiation, protection from cell damage caused by oxygen deficiency, anti-inflammatory action, anti-aging action, liver protective effect and anti-cancer action. In this study, we investigated the maturation rate, intracellular glutathione (GSH) and reactive oxygen species (ROS) of porcine oocytes by adding FA to the in vitro maturation (IVM) medium and examined subsequent embryonic developmental competence at 5% oxygen through parthenogenesis. There is no significant difference between the control group ($0{\mu}M$) and treatment groups ($5{\mu}M$, $10{\mu}M$, $20{\mu}M$) on maturation rates. Intracellular GSH levels in oocyte treated with $5{\mu}M$ of FA significantly increased (P < 0.05), and $20{\mu}M$ of FA revealed significant decrease (P < 0.05) in intracellular ROS levels compared with the control group. Oocytes treated with FA exhibited significantly higher cleavage rates (79.01% vs 89.19%, 92.20%, 90.89%, respectively) than the control group. Oocytes treated with $10{\mu}M$ showed significantly higher blastocyst formation rates (28.3% vs 40.3%, respectively) after PA than the control group. Total cell numbers in blastocyst of $10{\mu}M$ FA displayed significantly higher (39.4 vs 51.9, respectively) than the control group. In conclusion, these results suggested that treatment with FA during IVM improved the developmental potential of porcine embryos by increasing intracellular GSH synthesis and reducing ROS levels. Also, there was an improvement of cleavage rate, blastocyst formation and total cell numbers in blastocysts. It might be associated with Keap1-Nrf2 pathway as an antioxidant regulate pathway that plays a crucial role in determining the sensitivity of cells to oxidative damages by regulating the basal and inducible expression of enzymes which is related to detoxification and anti-oxidative effects, stress response enzymes and/or proteins and ABC transporters.
본 연구는 소형견의 불임 해결과 번식효율 증진을 위해 소형견 난소 난포로부터 채취한 난자를 활성화 처리후 부고환 정자로 ICSI시켰을 때 체외발생율을 조사하기 위하여 수행하였다. 1. 난포란을 회수 후 24, 48시간 배양하였을 때 배양시간에 따른 GV, MI, MII로의 체외발생율은 각각 14/30(46.7%), 2/30(6.7%), 8/30(26.7%)였고 48시간 배양 시간에 따른 GV, MI, MII로의 체외발생율은 각각 l1/30(36.7%), 3/30(10.0%), 9/30(30.0%)였다. 2. 난포란을 회수 후 48시간 배양하였을 때 배양액에 따른 MII로의 체외발생율은 SOF액(10/30, 30.3%)에서의 배양이 TCM-199액(7/30, 23.3 %)보다 높은 체외발생율을 나타냈다. 3. 활성화 처리 난자에 부고환 정자로 ICSI를 하였을 때 상실배와 배반포로의 체외발생율은 각각 3/16(18.8%), 4/16(25.0%)로서 비활성화 처리 난자군의 3/13(23.1%), 1/13(7.7%)에 비해 높은 체외발생율을 나타냈다. 4. 활성화 처리 난자에 신선정자, 부고환 정자 및 동결 융해한 부고환 정자로 ICSI를 하였을 때 체외발생율은 각각 8/18(44.4%), 5/16(31.3%), 2/14(14.3%)로서 동결 부고환 정자 처리군은 신선정자 처리군에 비해 낮은 체외발생율을 나타냈다.
본 연구에서는 체외성숙 배양액 내 caffeine 첨가가 돼지 난자의 성숙과 단위발생 및 체세포 핵이식 후 배 발육에 미치는 영향을 조사하였다. 난세포질 및 난구세포 부착정도의 형태학적 특징에 따라 MGCOCs와 MPCOCs로 구분된 미성숙난자를 각각 무처리군(대조군)과 2.5 mM caffeine이 첨가된 배양액에서 체외성숙 22-42(20시간), 34-42(8시간), 38-42(4시간)동안 처리하는 군으로 나누어 체외성숙을 유도하였다. 또한 체외성숙 난자를 단위발생 및 체세포 핵이식에 공여하여 배아를 생산한 후 7일 동안 체외배양하여 체외성숙 동안 caffeine 처리가 분할률, 배반포 형성률 및 배반포의 세포수에 미치는 영향을 조사하였다. 연구 결과, 분할률 및 배반포 세포 수는 caffeine의 처리 시간에 따라 유의적인 영향을 받지 않았다. 그러나 MPCOCs 유래 난자에서 체외성숙 후기 4시간 동안 caffeine 처리는 체세포 핵이식 배아의 배반포 형성률을 유의적으로 증가시켰다. 이 결과는 caffeine 처리가 체외성숙 동안 난자의 MPF 수준의 감소를 억제시킴으로써 체세포 핵의 리모델링이나 리프로그래밍에 영향을 미쳐 핵이식 배아의 발육능에 영향을 미친 것으로 사료된다.
본 연구에서는 전기자극 후 cycloheximide의 적정농도와 배양시간이 체외성숙된 돼지난자의 활성화에 미치는 영향을 조사하고자 실험을 수행하였다. 42~44시간 동안 체외성숙 된 난자는 0.1%의 hyaluronidase에서 pipetting으로 난구세포를 제거한 후, 1.2 KV/cm의 전압으로 전기자극만 하거나, 전기자극 후 cycloheximide 1, 5 및 10 $\mu\textrm{g}$/$m\ell$의 농도에서 각각 3, 5 및 7시간 동안 배양하는 구로 나누어 활성화를 유도하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 난자의 분할율 cycloheximide 10 $\mu\textrm{g}$/$m\ell$ 처리군이 86.8%로 1 $\mu\textrm{g}$/$m\ell$ 처리군의 74.4%보다 유의적(P<0.05)으로 높았다. 배반포기 발달율은 10 $\mu\textrm{g}$/$m\ell$ 처리구보다 5 $\mu\textrm{g}$/$m\ell$ 처리구에서 유의적(P<0.05)으로 높았다. 2. 전기자극 후 cycloheximide에서 배양시간의 비교에 있어서 5시간 처리한 돼지난자의 분할율(86.6%)이 3시간 동안 처리한 난자보다 유의적(P<0.05)으로 높게 나타났다. 상실배의 발달율은 5시간과 7시간 동안 처리구(26.7%와 16.4%)에서 3시간 처리구(14.5%)보다 유의적(P<0.05)으로 높은 발달율을 나타났다. 3. 전기자극을 단독처리하거나 전기 자극 후 cyclohiximide를 복합처리한 돼지난자를 8일 동안 배양하였다. 전기자극 후 cycioheximide를 복합처리한 난자의 분할율(80.1%) 및 배반포기 발달율(11.6%)은 전기자극 단독처리한 난자의 분할율(77.2%) 및 배반포기 발달율(6.6%)과는 유의적인 차이가 없었다. 4. 체외성숙된 돼지난자를 전기자극 단독 또는 전기자극 후 cycloheximide 복합처리한 후 체외 발달한 배반포기 수정란의 핵 수는 각각 18.67$\pm$5.53개와 20.71$\pm$6.16개로써 유의적인 차이가 없었다. 이상의 결과를 요약하면, 전기자극을 단독처리 하거나 전기 자극 후 cyclohiximide를 복합처리한 돼지난자 발생율은 유의적인 차이가 없었으나, 전기자극 후 cycloheximide를 복합처리 할 경우에는 5 $\mu\textrm{g}$/$m\ell$의 농도로 5시간 동안 배양하는 것이 효과적으로 돼지난자의 activation을 유기할 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구에서 돼지 난포란에서 채취된 난모세포들을 체외 성숙 후 세포 손상이 없이 성숙 난모세포의 발생능을 알아낼 수 있는 마커로 극체의 방출이 효과적으로 활용될 수 있는지를 알아보았다. 난모세포를 48시간 성숙 배양 후 극체의 방출 유무를 검사하고, 핵염색하여 염색체의 형태를 검사하였다. 확인된 난모세포들을 $16{\sim}18$시간 추가 배양한 후 7% ethanol로 활성화시키고 $5{\mu}g/ml$ cytochalasin B에 5시간 노출 후 NCSU23 배양액으로 7일간 배양하였다. 극체 방출율은 반복에 따라 $9.9{\sim}52.4%$, 퇴행율은 $21.4{\sim}61.8%$로 변이가 크게 나타났다(p<0.01). 극체를 방출한 난모세포의 핵상은 모두 극체와 19개의 염색체를 가진 제 2 감수분열 중기 핵상을 보여주었으며, 극체를 방출하지 못한 난모세포의 핵상은 핵이 팽화된 상태인 핵형이 39.1%, PCC 형태의 핵상이 19.6%, MI 형태의 핵상이 10.9%, MII이지만 극체가 관찰되지 않거나 매우 작은 상태인 경우가 13%, 핵이 응축된 형태인 경우가 6.5%, 핵이 없는 경우가 8.7%로 나타났다. 퇴행란으로 판단한 난모세포들은 핵염색을 한 결과 역시 세포질 상태가 정상적이지 못한 염색 상태를 보여주었다. 극체 방출 유무를 확인하지 않고 활성화 처리 후 배양하였을 때 분할율은 45.0%, 배반포기까지 발달율은 11.3%였으나, 극체 방출란만을 모아서 활성화처리를 하였을 때 분할율은 94.2%, 배반포기까지 발달율은 42.5%로 급격하게 향상되었다. 이상의 결과로 퇴행란과 극체 미방출란을 제거하고 실험에 활용한다면 배양 효과를 확인하거나 배아 생명 공학에 활용할 때 좀더 유리 할 것으로 사료된다.
본 연구에서 돼지 난포란에서 채취된 난모 세포들을 체외성숙 후 형태적으로 선별하거나 극체 방출란을 선별하여 활성화 처리 후 48시간째에 분할란을 선별할 때 배발달율이 어느정도 향상되는지를 검토하였다. 난모 세포를 48시간 성숙 배양 후 형태적 선별과 극체의 방출 유무를 검사하고, 선별된 난모 세포들을 $16{\sim}18$시간 추가 배양한 후 7% ethanol로 활성화시키고 $5{\mu}g/ml$ cytochalasin B에 5시간 노출 후 PZM-5 배 양액으로 7일간 배양하였으며, 배양 중 4일째 5% FBS를 추가하였다. 48시간 성숙 후 형태적으로 선별하였을 때, 21.9%가 제거되고 78.1%가 선별되었으며, 극체 방출란을 선별하였을 때, 32.1%가 제거되고, 67.9%가 선별되었다. 형태적으로 선별한 난자를 활성화 처리하여 48시간째에 분할율을 검사하였을 때, 15.8%가 분할하지 않았으며, 52.6%가 정상 분할하였고, 31.6%가 과분할하였으며, 극체 방출란을 선별하여 활성화 처리 후 분할율을 검사하였을 때 7.1%가 분할하지 않았으며, 73.1%가 정상 분할하였고, 19.8%가 과분할하였다. 체외 성숙된 난모세포를 형태적으로 선별하고 활성화 처리 후 분할란을 선별하지 않았을 때, 16.7%가 배반포기로 발달하였고, 형태적으로 선별하고 분할란을 추가로 선별해 배양했을 때 31.7%가 배반포기로 발달하였으며, 극체 방출란만을 선별하여 활성화 처리 후 분할란을 선별하지 않았을 때 39.0%가 배반포기로 발달하였고, 극체 선별과 분할란 선별을 하였을 때 배반포기 발달율이 49.0%에 이르렀다. 48시간째 미분할 난자와 정상 분할 난자, 과분할 난자를 배양하였을 때 48시간째 미분할 난자는 배반포기로 발달하지 못했으며, 정상 분할 난자는 42.5%, 과분할 난자는 4.5%가 배반포기로 발달하였다. 분할하는 시기를 활성화처리 후 12시간 간격으로 조사하였을 때 $0{\sim}12$시간 사이에 4.1%가 분할하였고, $12{\sim}24$시간 사이에 68.6%, $24{\sim}36$ 시간 사이에 19.1%, $36{\sim}48$시간 사이에 2.3%, 48시간까지 미분할 난자가 5.9%였으며, $0{\sim}12$시간 사이에 분할한 난자나 $36{\sim}48$시간 사이에 분할한 난자에서 배반포기로 발달한 난자는 없었으며, $12{\sim}24$시간 사이에 분할한 난자의 39.1%, $24{\sim}36$시간 사이에 분할한 난자의 9.5%가 배반포기로 발달하였다. 이상의 결과로 극체 방출란만을 선별하여 $12{\sim}36$시간 사이에 분할하는 난자들만을 선별하여 배양한다면 배발생능을 가진 난자들의 비율을 높일 수 있을 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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