In order to achieve successful in vitro production of embryo, it is necessary to establish intrauterine environment during in vitro culture. Thus, this study was investigated to establish embryo culture system using co-incubated collagen matrix gel (CM) with endometrial epithelial cells (EC). Endometrial epithelial cells were isolated from porcine endometrium at follicular phase, the cells seeded in insert dish for co-incubation with CM-coated culture dish. Then, culture media treated with/without 2.0 IU/ml hCG or 10 ng/ml IL-1β. After incubation for 24 h, the co-incubated insert dishes were removed from CM-coated culture dish before embryo culture. Embryos at 48 h after in vitro fertilization (IVF) were cultured on the dish for 120 h with porcine zygote medium. We determined PTGS-2 expression in the ECs, VEGF protein in co-incubated CM with EC and observed cleavage rate and blastocyst development of embryos at 168 h after IVF. In result, expression of PTGS-2 was higher at co-incubated EC with hCG and IL-1β groups than EC without hCG and IL-1β. The VEGF protein was detected at co-incubated CM with EC, EC treated with hCG and IL-1β groups higher than CM group. Also, cleavage rate was no significantly difference among all group, however, blastocyst development was significantly higher in co-incubated CM with EC treated with hCG group than un-treated groups (p<0.05). Therefore, we suggest that novel embryo culture system using co-incubated collagen matrix gel with endometrial epithelial cells treated with IL-1β is beneficial and useful for enhancing the production of porcine blastocysts in vitro.
동물의 장기를 인간에게 이식하게 되면 초급성거부반응(Hyperacute rejection, HAR)이 일어난다. 초급성거부반응은 면역계의 구성요소 중 보체(complement)에 의해 일어나는 거부반응으로 돼지의 혈관세포 표면에 있는 Galα(1,3)Gal 당분자에 인간의 항체가 즉각 반응하기 때문에 일어나며, α1,3-galactosyltransferase(α1,3-GT) 유전자는 돼지 혈관세포 표면의 Galα(1,3)Gal 당분자 생성에 관여한다. 따라서 인간에게 돼지의 장기를 이식하기 위해서는 α1,3-galactosyltransferase 유전자를 제거하는 것이 필요한 것으로 알려져 있다. 본 연구실의 이전 연구에서, 시카고 미니돼지 귀체세포에서 상동 재조합(Homologous recombination)을 통해 α1,3-galactosyltransferase 유전자가 제거된 체세포를 개발한 바 있으며, 이 체세포를 통하여 α1,3-GT 유전자가 제거된 돼지도 생산된 바 있다. 본 연구에서는, human serum 처리 시 돼지 세포를 보호해 준다고 보고되고 있는 human complement regulator인 human Decay-accelerating factor(hDAF)와 human α1,2-fucosyltransferase(hHT)유전자를 α1,3-GT 유전자 위치에 gene targeting하여 동시에 hDAF와 hHT가 발현하는 체세포를 개발하였다. Knock-in vector는 hDAF와 hHT 두 유전자가 발현할 수 있도록 IRES로 연결하였으며, α1,3-GT 유전자의 start codon을 이용하여 발현할 수 있도록 구축하였다. 구축한 vector는 electroporation을 통해 미니돼지 체세포에 도입하였으며, PCR 결과, α1,3-GT 유전자 위치에서 상동 재조합이 일어났음을 확인하였다. Positivenegative 선별 방법을 통해 얻은 gene targeting 된 체세포는 RT-PCR에 의해 hDAF와 hHT 유전자의 발현이 확인되었으며, 대조군(NIH minipig)에 비해 α1,3-GT 유전자의 발현이 감소하였다. 또한 이들 세포에 100% human complement serum을 처리하였을 때 knock-in 세포가 대조군에 비해 30% 정도 더 높은 생존율을 보였다. 따라서 개발된 체세포는 이종간 장기이식을 위한 돼지 생산과 함께 이를 이용한 이종간의 장기 이식 시 초급성 거부반응을 억제하는 데 사용될 수 있을 것으로 생각된다.
In a conventional sense, dried-spermatozoa are all dead and motionless due to the lost of their natural ability to penetrate oocytes both in vivo and in vitro. However, their nuclei are completely able to contribute to normal embryonic development even after long-term preservation in a dried state when the dried-spermatozoa are microinjected into the oocytes. In this sense, dried spermatozoa must still be alive. Thus, defining spermatozoa as alive or dead seems rather arbitrary. Several drying method of sperm including freeze-drying, evaporative/convective-drying and heat-drying were represented in this review. Although the drying protocol reported here will need further improvement, the results suggest that it may be possible to store the male genetic resources.
본 연구에서 배아의 생식세포 동결에 가장 흔히 쓰이고 있는 두 가지 동결 보호제, 즉 DMSO와 EG의 독성을 비교하고자 생쥐 수정란 모델을 이용한 실험을 하였다. 생후 6주령의 암컷 생쥐 F1 hybrid mice에 10 IU의 PMSG를 복강 주사하여 과배란을 유도하고, 2-세포기 배아를 획득하고 DMSO와 EG 각각 노출시킨 후, 배양을 하였다. 배반포의 전체 세포수는 2-세포기 단계에서 DMSO(68.1±24.1)로 EG(81.2±27.0) 혹은 control(99.0±18.3)(p<0.001) 처리구에 비해서 유의적으로 낮았다. DMSO 처리구가 EG 처리구에 비해 세포수가 적었다. DMSO(15.4±1.5)와 EG(10.2±1.4) 두 처리구는 대조구(6.1±0.9, p<0.0001)와 비교해서 배반포에서 세포사 비율이 더 높음을 확인했다. 또한, DMSO 처리구는 EG 처리구(p<0.001)보다 더 많은 세포사멸된 세포가 확인되었다. DMSO 또는 EG 처리군과 대조군 사이에는 배아 부화율에 있어서 차이가 있었으며, 이는 배아에 대한 동결 보호제의 잠재적인 독성을 확인한 결과였다. 이번 연구에서 장기간 처리했을 때 EG 처리군보다 DMSO 처리군에서 배아발달과 세포수가 저하된 것은 DMSO의 독성이 더 높을 것으로 사료된다.
이 연구에서는 정소가 제거된 흰쥐에 비타민 E와 셀레늄(Selevit)을 5주간 투여 후 체중, 장기 무게, 혈액학적 그리고 생화학적 변화를 관찰하였다. 체중의 변화에서는 모든 실험군에서 증가가 나타냈다. Orch+Selevit군의 체중 증가는 11.2±10.25 g으로 가장 낮았으며, Intact군, Sham군, Orch군과 비교 시 유의적으로 감소되었다. 장기 무게의 변화에서는 Orch+Selevit군의 심장과 간장 무게는 Intact군, Sham군과 비교 시 유의적으로 감소되었다. Intact군, Sham군, Orch군의 신장 무게는 Orch+Selevit군 비교 시 유의적인 증가를 확인하였다. 백혈구 수의 혈액학적 변화에서는 Orch+Selevit군은 다른 모든 군과 비교해 유의적인 증가를 확인하였으며, 적혈구수, 평균적혈구용적, 평균적혈구혈색소량, 평균적혈구색소농도 등과 같은 혈액학적 측정치에서는 유의성은 인정되지 않았다. 생화학적 변화에서는 Orch+Selevit군의 혈청총단백질, 알부민은 Orch군과 비교 시 유의적으로 증가하였으며, 알부민은 Intact군, Sham군 그리고 Orch군과 비교 시 유의적으로 감소했다. AST와 ALT는 모든 실험군에서 유의성이 없었다.
체외 배양액에 성장호르몬 및 사이토카인의 첨가는 초기배 발육 및 생산된 배반포의 질에 영향을 미칠 수 있다. 본 연구는 돼지 유도만능줄기세포(porcine induced pluripotent stem cell, piPSC)의 조정배지(conditioned medium, CM)가 돼지 난자의 체외성숙 및 단위발생 후 초기배 발육에 미치는 영향을 검토하기 위하여 수행하였다. 난자-난구세포 복합체(cumulus-oocyte complex, COC)는 0(control), 25, or 50%의 줄기세포 배양액(stem cell medium, SM) 또는 CM이 첨가된 체외성숙 배양액으로 배양하였으며, 성숙된 난자는 활성화 유도 후 같은 농도의 SM 또는 CM을 첨가한 체외배양액에서 배양하였다. 체외 성숙율은 CM-25% 그룹에서 대조구보다 유의적으로 높았으나(p<0.05), 다른 SM 또는 CM 처리구와는 차이가 없었다. 배반포 형성율은 CM-25% 그룹(29.2%)에서 대조구(20.7%), SM-50%(19.6%) 및 CM-50%(23.66%) 처리구보다 유의적으로 높았다(p<0.05). 배반포에서의 세포수 및 세포사 비율은 SM-25% 그룹이 대조구에 비하여 유의적인 차이가 나타났다(p<0.05). 난자의 질과 연관되어 있는 유전자들(Oct4, Klf4, Tert 및 Zfp42)의 발현은 CM-25% 그룹에서 대조구보다 유의적으로 증가되었다(p<0.05). 따라서 본 실험의 결과 체외성숙(IVM) 및 체외발달(IVC) 배양액에 25% 수준의 CM의 첨가는 돼지 단위발생 난자의 배발달과 난자의 질적 향상에 기여하는 것으로 사료된다.