이 연구의 목적은 근육 세포의 증식 배양을 위해 필요한 핵심 인자인 혈청이 혈청 대체물의 첨가에 의해 대체될 수 있는지를 분자 생물학적 측면에서 검증하는 것이다. 혈청 대체물이 첨가된 low serum (5% FBS) 기반의 promo cell 배지는 성장 배양액으로 사용되었고, 마우스 하지 골격근의 근육세포는 pre-plating (pp) 방법에 의해 분리되었다. Pre-plating 4의 세포는 작고 둥근 형태의 굴절성을 가진 Myoblast/satellite like cells의 형태가 관찰되었으며, 근육 줄기세포 전사인자들(Pax3/7, Myf5, Myod1)과 골격근 발달 전사인자(Myog)의 발현량이 섬유아세포와 비교하여 높게 나타났다. 따라서 그들을 Myoblast derived cells로 명명하고, 기본 세포주로 사용하였다. 분리된 MDCs는 5%, 10% 혹은 20% 혈청이 첨가된 배양액에서 2주간 배양되었다. 배양 6일째부터 대조군(5% 혈청)과 비교하여 20% 혈청은 세포 수가 증가하였으며, 양적 혈청 농도 의존성이 확인되었다. 증식 및 세포사멸 관련 유전자들은 대조군과 비교하였다. 배양 1주 차에 20% FBS군은 세포증식 촉진 유전자인 Myc 발현이 증가한 반면 pro-apoptosis 유전자인 Bax의 발현량이 감소했고, 2주 차에는 세포주기정지 인자인Cdkn1a의 감소와 Myc의 지속적인 증가와 Bax/Bcl의 감소가 나타났다. 각기 다른 FBS 처리농도에서 배양된 Myoblast derived cells을 동일한 Myotube유도 배양액에서 2주간 분화하였다. 대조군과 비교하여 20% FBS군은 Myod1, Myog, Myf6, Myh1의 유의적 증가가 1주부터 확인되었다. 결론적으로 혈청 대체 물질은 근육세포 배양액에서 혈청의 효과를 완벽히 모사할 수 없음이 증명되었고, 따라서 체외에서 상업적 목적의 근육 세포 대량 증식 및 분화를 위해서는 적절한 혈청 대체물 개발이 선행돼야 할 것으로 사료된다.

일반적으로 세포·조직 및 장기이식 성공 예측은 수여자와 공여자간의 백혈구항원 일치도이고, 불일치 시 심각한 거부 반응을 유발함으로 세포치료제로 사용할 때 우선적으로 백혈구 항원일치도가 고려된다. 그러나 중간엽줄기세포(Mesenchymal Stem Cells, MSCs)는 다른 체세포와 비교하여 상대적으로 낮은 MHC I 항원발현과, 극히 낮은 MHC II 항원을 가지고 있으므로 동종세포치료제로서 주목을 받고 있다. 따라서 본 연구에서는 개 모델에서 MSCs 의 동종세포치료제로서 효능을 예측하기 위해 선행연구로 백혈구 항원(Dog Leukocyte Antigen, DLA)형 및 가계도내 일치도와 유전적다형성(Polymorphism) 을 분석하였다. DLA 분석을 위해 한가계도의 비글(Covance Beagles) 4 두(모견 1 두, 자견 3 두)로 부터 전혈을 채취하고, 밀도구배를 이용하여 백혈구만을 분리 후 DNA들을 각각 추출하였다. DLA 분석은 ClassII 유전자(DLA-DQA, DLA-DQB, DLA-DRB)에서 엑손 2 영역(약 300bp)을 증폭하고 Direct Sequencing 을 통해 밝혀진 염기서열을 NCBI Blast 와 IPD(Immuno Polymorphism Database)를 기반으로 하여 Universal nomenclature 에 따라 유전자형을 판독 하였다. 그 결과 DLA-DQA(022:01/022:01)와 DLA-DQB(107:01/102:01)는 4마리 모두 유전자형이 동일하였으나, DLA-DQB 는 각각 046:01/022:02, 03701/022:02, 00201/022:02, 03701/022:02 로 차이를 보였다. 이 결과를 통해 모견과 자견이 공통적으로 가지는 일배체형(Haplotype)은 DLA–DQA*022:01, DLA-DQB*022:02, DLA-DRB*102:01 이었음을 확인할 수 있었다. 그리고 일부 유전자의 염기서열에서 99% 유사도를 보이는 후보군들이 4 개씩 검색되었는데 이는 단일염기다형성(SNP)에 기인한 유전적다형성(Polymorphism)이 매우 높다는 선행보고들과 유사한 결과를 보였다. 본 실험결과는 향후 DLA 의 일치군과 비 일치군의 개중간엽줄기세포와 말초혈액단핵구세포(PBMC)들의 공배양을 통해 동종세포치료제 연구에 사용될 예정이다. * 본 성과물은 농촌진흥청 반려동물 연구사업(세부과제명 : 반려견에서 DLA 일치하는 줄기세포의 체외 치료능 평가, 세부과제 번호 : PJ013957022018)의 지원에 의해 이루어짐.

Somatic cell nuclear transfer (SCNT) is a useful biotechnological tool for animal cloning. Until now, SCNT has been inefficient, especially in dog. It is believed that an embryo developmental block in SCNT embryos is cause of low production efficiency. However, no studies have been performed on canines for embryo developmental block. In this study, we attempted to evaluate the beneficial role of EDTA in canine parthenogenic (PA) embryos development to overcome embryo developmental block. The PA embryos were divided into 0.01 mM EDTA treated and non-treated groups. Embryo developmental efficiency was measured by activating chemically parthenote. After EDTA induction, PA embryos were evaluated for embryonic development, Reactive Oxygen Species (ROS) activity, mitochondrial integrity, ATP production and genomic activation. The EDTA treated PA embryos showed significantly higher survival rate and improved cavity formation compared to non-treated. Furthermore, cytoplasmic ROS level was mitigated and mitochondrial membrane potential was found significantly higher in EDTA treated group followed by higher ATP production. Moreover, major embryonic genomic activation specific markers/factors were also elevated in EDTA treated group. Conclusively, we elucidated that EDTA showed substantially positive effect to overcome embryo developmental block in canine.