체세포 복제기술을 이용한 복제가축 생산 기술은 1997년 전 세계적으로 이슈가 되었던 복제 면양 “Dolly”의 탄생을 계기로 여러 나라에서 소, 돼지, 말, 고양이, 개 등 많은 포유류에서 산자 생산에 성 공하였으며 우리나라의 체세포 복제 기술은 기술 선진국 대열에 들어서고 있다. 그러나 복제기술은 아 직까지 높은 유산율과 폐사율 등 해결해야 할 많은 근본적인 문제점 등이 있어 연구해야 할 분야는 적 지 않다고 하겠다. 체세포 복제 동물 생산기술은 당초에는 능력이 우량가축의 생산과 확대 및 조기증식 을 목적으로 이용되고 왔으나, 체세포 내로 우리가 원하는 유전자를 도입시키거나 없애는 기술 (knock-in과 knock-out)의 발달로 바이오장기 생산용 형질전환 복제 돼지의 생산을 목적으로 널리 이 용되고 있다. 또한, 최근에는 멸종위기에 있는 희소동물 유전자원을 멸실 이전에 동결 보존된 체세포를 이용하여 복원에 활용할 뿐 아니라 마약탐지견 생산 등 특수한 목적으로 활용되는 동물을 생산하는 기 술로서 기여하게 된다면 산업적으로 활용할 수 있는 분야가 더욱 확대될 것으로 기대된다. 따라서 체세 포 복제기술은 식용보다는 오히려 다양한 목적으로 복제동물을 생산하게 되면 산업적으로 활용할 수 있 는 가능성이 높을 것으로 기대되고 있다.

The cloning efficiency is extremely low despite successful somatic cell nuclear transfer (SCNT) method producing cloned animals in several mammals. In general, faulty epigenetic modifications underlying the incomplete reprogramming of donor cell nuclei after SCNT mainly results in low cloning efficiency. The nuclear reprogramming process involves epigenetic modifications, such as DNA demethylation and histone acetylation, which may be an important factor in enhancing the cloning efficiency. Recently, the histone deacetylase inhibitors (HDACi), such as trichosatin A (TSA) and m-carboxycinnamic acid bishydroxamide (CBHA), to increase histone acetylation have been used to improve the developmental competence of SCNT embryos. Therefore, we compared the effects of TSA with CBHA on the in vitro developmental competence and pluripotency-related gene expression (Oct4, Nanog and Sox2) in porcine cloned blastocysts and histone acetylation pattern (H3K9ac). The porcine cloned embryos were treated with a 50nM concentration of TSA and 100μM concentration of CBHA during the in vitro early culture (10h) after cell fusion and then were assessed to cleavage rate, development to the blastocyst stage and pluripotency-related gene expression in NT blastocyst also, level of histone acetylation in zygote, 2cell, 4cell stage. As results, Although NT, TSA and CBHA treated NT embryos were not different between all groups for cleavage rates, the developmental competence to the blastocyst stage was significantly increased in CBHA treated embryos (22.7%) compared to that of normal NT and TSA treated NT embryos (8.1% and 15.4%)(p<0.05). In addition, all of pluripotent transcription factors (Oct4, Nanog and Sox2) were expressed in the CBHA treated NT embryos, however, Sox2 and Oct4 were expressed in TSA treated NT embryos and expression pattern of CBHA treated NT embryos is particularly similar to that of IVF embryos. Also, CBHA treated NT embryos were increased in level of histone acetylation (H3K9ac) at the zygote, 2-cell, 4-cell stage compared to those of NT and TSA treated NT embryos. In conclusion, the treatment of CBHA as a histone deacetylase inhibitor significantly increased the developmental competence of porcine NT embryos and pluripotency-related gene expressions(Oct4, Nanog and Sox2) in NT blastocysts and level of histone acetylation (H3K9ac).

핵이식(NT) 기술을 이용하여 여러 동물 종에서 성공적으로 복제산자가 보고되고 있지만, 아직까지 비효율적인 기술로 남아있다. 본 연구에서는 돼지 체세포 복제 생산 효율성을 증진시키기 위한 방안으로 수핵난자의 품질에 초점을 맞추어 Brilliant cresyl blue (BCB) 염색을 통하여 발육능이 우수한 미성숙 난자를 선발하고, 난자의 감수분열 재개에 관여하는 단백질 합성을 비특이적으로 억제하는 cycloheximide (CHXM)을 이용하여 돼지 난자의 감수분열 재개를 억제시켜 난자의 성숙 동기화를 유도하였다. 또한 핵초기화에 밀접한 영향을 주는 핵막붕괴(NEBD)와 조기염색체응축 (PCC)을 유도하는 MPF의 활성화를 높이기 위하여 단백질 phosphatase 억제제인 caffeine을 첨가하여 수핵난자의 품질을 향상시키고자 하였다. 실험 방법으로는 13 mM BCB 첨가된 배양액에 90분 동안 미성숙난자를 배양하여 BCB 용액의 착색 여부를 구분하여 선발하고, 5 ㎍/ml CHXM를 체외 성숙액에 첨가하여 난자성숙 동기화를 유도하였다. 또한 탈핵 후 탈핵난자를 caffeine을 처리하여 세포주기 관련 단백질의 활성화를 인위적으로 조절하여 체세포복제 수핵난자로 사용하였다. 실험 결과로서 BCB 염색 돼지 미성숙 난자를 대조구와 비교할 때 제2 감수분열 중기(MII)에 도달하는 체외성숙율과 단위발생란의 배반포기까지의 체외 발육율이 유의적으로 증가하는 것이 관찰되었다. 또한 미성숙 돼지 난자의 초기 성숙 (12∼16시간)에 CHXM를 처리하였더니 난자 감수분열 재개가 억제되어 GV기에 핵 성숙이 정지되어 동기화가 유도되었다. GV기에 세포주기 동기화된 난자들은 CHXM를 제거하였을 때 난자 성숙의 진행속도도 일치하는 것이 관찰되었다. 이런 결과는 가장 적합한 탈핵시기인 제1 감수분열 후/말기(AI/TI)에 난자들이 다수 분포하여 대조구에 비하여 높은 탈핵율 (87.9%)을 얻을 수 있었다 (P < 0.05). 덧붙여 5 mM의 caffeine을 돼지 난자에 12시간 처리하였을 때 난자 MPF의 활성화가 증가하는 것이 관찰되었지만 (P < 0.05), 10 mM caffeine 농도를 처리하였을 때 MPF의 활성화가 오히려 감소되어 단위발생란의 배반포기까지의 체외발육에도 악영향을 주는 것이 관찰되었다.