The immunological sperm separation method is economical compared to the existing sorting method, and it is promising for the development of new technologies by reducing sperm damage. Wholemom (WM) is a sex-regulating protein that comprises on immunoglobulin G coupled with magnetic nanoparticles (MNPs) that responds to surface proteins derived from the Y chromosome in cattle. Y sperms are restricted in motility as the WM aggregates them, and the magnet could separate the non-aggregated cells. This study was conducted to investigate the effect of WM treatment on the characteristics of bull sperm. After treating sperm with WM and incubation for 6 h, the motility parameters including total motility, progressive motility, velocity average path, velocity straight line, amplitude of lateral head displacement, and linearity were significantly higher in the WM treatment group than in the control group (p < 0.05). Sperm viability and acrosome reaction rates were similar in both groups during each incubation period (p > 0.05). In conclusion, the immunological sperm sexing procedure using a monoclonal antibody conjugated with MNPs did not affect the characteristics of bull sperm. This study suggests that compared to other techniques, the immunological method for sperm sexing could classify sperm quickly and efficiently without the use of expensive equipment.

Cellular uptake of nanoparticles for stem cell labeling and tracking is a critical technique for biomedical therapeutic applications. However, current techniques suffer from low intracellular labeling efficiency and cytotoxic effects, which has led to great interest in the development of a new labeling strategy. Using silica-coated nanoparticles conjugated with rhodamine B isothiocyanate (RITC) (SR), we tested the cellular uptake efficiency, biocompatibility, proliferation or differentiation ability with murine bone marrow derived hematopoietic stem/progenitor cells. The bone marrow hematopoietic cells showed efficient uptake with SR with dose or time dependent manner and also provided a higher uptake on hematopoietic stem/progenitor cells. Biocompatibility tests revealed that the SR had no deleterious effects on cell cytotoxicity, proliferation, or multi-differentiation capacities in vitro and in vivo. SR nanoparticles are advantageous over traditional labeling techniques as they possess a high level of cellular internalization without limiting the biofunctionality of the cells. Therefore, SR provides a useful alternative for gene or drug delivery into hematopoietic stem/progenitor cells for basic research and clinical applications.

Nanotechnology is currently receiving considerable attention in various fields of biotechnology. The uptake of nanoparticles by cells for labeling and tracking is a critical process for many biomedical therapeutic applications. However, nanoparticle labeling of porcine hematopoietic cells has not been demonstrated so far. In the present study, silica-coated nanoparticles conjugated with rhodamine B isothiocyanate (SR-RITC) were used to investigate the uptake of nanoparticles by porcine hematopoietic cells. Flow cytometric and confocal microscopic analyses reveled that the cells were efficiently internalized by the silica-coated nanoparticles. Furthermore, biocompatibility tests demonstrated that the SR nanoparticles were not cytotoxic, and they had no impact on proliferation. Our study demonstrates that silica-coated nanoparticles are taken up very rapidly and with high efficiency into porcine hematopoietic cells, with no apparent deleterious effects. Therefore, silica-coated nanoparticles appear to be a promising tool for tracking porcine hematopoietic cells.

조혈 줄기 세포에의 효과적인 유전자 전달은 유전자 치료의 새로운 가능성을 제시할 수 있다. 레트로바이러스를 이용한 유전자 전달 기술은 많은 기초 연구와 임상 시도가 이루어진 대표적인 바이러스이다. 그러나 현재 사용되고 있는 in vitro에서의 조혈 줄기 세포에의 유전자 도입은 조혈 줄기 세포의 분화 유도, 자기 복제 능력과homing 능력의 저하 등 많은 문제점이 있다. 본 연구는 이러한 문제점을 극복하기 위한 방법으로서 마우스의 대퇴골에 직접 레트로바이러스를 이식하는 IBM (Intra-Bone Marrow) 방법을 이용하여 조혈 줄기 세포에의 효과적인 유전자 도입을 시도하였다. IBM 이식 2주 후 마우스의 각 조직을 분석한 결과, 골수뿐 아니라 림파절, 비장, 간장 세포 등에서 유전자가 안정적으로 발현하는 것을 관찰하였다. 또한, 6.4+-2.7%의 골수조직 존재 조혈줄기/전구세포에서 도입된 유전자가 안정적으로 발현하고 있는 사실을 확인하였다. 본 연구의 결과를 바탕으로 IBM 이식 방법을 이용한 생체 조직 내 레트로바이러스의 유전자 도입은 조혈 줄기 세포를 이용한 유전자 치료에 매우 효과적인 방법이라는 사실을 시사해주고 있다.

본 연구는 돼지 골수에서 존재하는 조혈 줄기 세포 및 전구 세포를 이용해 이종 동물 모델인 태아 마우스 복강 생체 이식을 통하여 돼지 조혈 세포의 이종 조혈 조직에서의 증식과 분화 특성을 규명하였다. 선천성 면역 부전 마우스인 NOD/SCID 마우스 태아 조혈 환경에 돼지 골수 유래 조혈 줄기 세포 및 전구 세포를 이식하고, 이식 후 5주령에 마우스 조혈기관에서의 돼지 조혈 세포의 증식과 분화 특성을 돼지 특이적 항체 면역 염색으로 유세포 분석을 실시한 결과, 마우스 조혈 조직인 골수, 흉선, 간장, 비장 및 림파절에서 돼지 조혈 세포의 분화 및 증식이 관찰되었다. 특히 돼지의 T 면역세포가 골수계 세포에 비해서 높은 chimerism이 관찰되어 태생 초기의 NOD/SCID 조혈 환경에 의한 특이적 T 면역세포의 증식에 적합한 조혈 환경을 제공하고 있다는 사실이 밝혀졌다. 본 마우스 신생 NOSD/SCID 복강 이식 동물 모델을 이용해 돼지 T 면역세포의 분화 발달 연구 및 이종 장기 이식 기전 연구에 좋은 모델로서 활용이 기대된다.

NOD/SCID 마우스는 선천성 면역결핍을 지닌 마우스로서 이종 세포 및 조직 이식을 위한 실험동물로서 가장 많이 활용되고 있다. 본 연구는 돼지의 골수조직에서 채취한 조혈줄기세포를 면역결핍마우스의 정맥 주입을 통하여 생체 내 주입을 실시한 결과, 마우스의 조혈조직에서 대단히 높은 돼지 T 면역세포의 증식이 관찰되었다. 유세포 분석기를 이용해 돼지 골수 조혈세포 생체 이식 6주의 마우스에서의 돼지 T 면역세포의 증식과 분화 특성을 분석한 결과, 마우스 조혈조직인 골수(5.4±1.9%), 비장(15.4±7.3%), 간(21.3±1.4%), 림프절(33.5±32.8%)에서 돼지 조혈줄기세포 유래 T 세포의 증식과 분화가 관찰되었고, 돼지 helper T 세포와 cytotoxic T 세포의 발달도 확인되었다. 또한 조직 면역염색을 통하여 마우스의 비장조직에 이식한 돼지 면역세포의 증식을 관찰하였다. 본 연구는 NOD/SCID 마우스를 이용해 돼지 조혈줄기세포로부터 T 면역세포로의 분화 및 발달과정을 생체 내에서 분석할 수 있는 유용한 동물모델로서 이용할 수 있음을 보여준다.