Three-dimensional (3D) organoids act as model systems because they mimic in vivo tissue morphology. Recent advancements in the field have demonstrated that organoids derived from various organs have assisted in understanding the underlying mechanisms of disease modeling and expanded our knowledge of organ development in vitro. Furthermore, these organoids have become a promising biomaterial in regenerative medicine for therapeutic purposes as well as in nutritional research for feed efficiency measurement in livestock. Intestinal organoids of livestock, including pigs, cattle, chickens, and horses, have been developed. These could be used to examine host-pathogen interactions, such as interaction between enteric viruses and epithelial cells, and are potential alternatives to in vivo systems. However, there are very limited studies regarding species-specific medium to cultivate and establish intestinal organoids of livestock. Species-specific medium is applied differently between species for the cultivation of intestinal organoids, and its modification is important for the maintenance of specific cell types or genes from the cellular diversity of the intestinal epithelium. In this study, we introduce the histological development of a 3D culture system and a species-specific medium for the cultivation of intestinal organoids in livestock. Finally, we discuss the importance and future perspectives of intestinal organoids in the fields of agriculture and biotechnology for various purposes.

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.