This work was undertaken in order to study the developmental competence of nuclear transfer cat embryo with fetal fibroblast and adult skin fibroblast as donor nuclei. Oocytes wererecovered by mincing the ovaries in Hepes-buffered TCM199 and selected the cumulus oocyte complexes (COCs) with compact cumulus cell mass and dark. Homogenous ooplasm were cultured for maturation in TCM199 + 10% fetal bovine serum (FBS) for 12 hours and used as a source of recipient cytoplast for exogenous somatic nuclei. In Experiment 1, we evaluated the effect donor cell types on the reconstruction and development of cloned embryos. Fusion, first cleavage and blastocyst developmental rate was not different between fetal fibroblast and adult skin cell (71.2 vs. 66.8; 71.0 vs. 57.6; 4.0 vs. 6.1 %, P<0.05). In Experiment 2, cloned embryos were surgically transferred into the oviducts of recipient queens. One of seven recipient queens was delivered naturally 2healthy cloned cats and 1 stillborn from fetal fibroblast cell of male origin after 65 days embryo transfer. One of three recipient queens was delivered naturally 1 healthy cloned cat from adult skin cell of female after 65 days embryo transfer. The cloned cats showed genotypes identical to the donor cell lines, indicating that adult somatic cells can be used for feline cloning.

본 연구는 재래산양의 핵이식을 실시하여 공여세포의 조건, 전기적 세기 및 융합횟수 등이 융합율과 체외발달율에 미치는 영향을 조사하여 최적의 융합조건을 확립하고자 실시하였다. 공여세포는 귀 유래 섬유아세포와 태아 유래 섬유아세포 2종류를 분리 배양하여 사용하였으며, 수핵란의 채취는 성숙한 미경산 재래산양에 과배란을 유기하여 hCG 투여 후 제 35시간째에 외과적인 방법으로 in vivo (체내성숙)난자는 난관을 관류하는 방법으로 회수하고 in vitro (체외성숙)난자는 난포로부터 흡입하여 난포란을 채취하여 약 22시간 체외성숙을 실시하였다. 수핵난자는 난구세포를 제거한 다음 0.05 M sucrose를 처리하여 세포질이 양호하고 극체가 뚜렷하게 보이는 난자만을 선별하여 핵이식을 실시하였다. 핵이식란의 융합은 전기자극방법으로 융합을 실시하였으며, 핵이식 조작 후 약 3시간 동안 전배양을 실시한 다음 활성화를 유도하였다. 복제수정란은 0.8% BSA가 첨가된 mSOF 배양액으로 6∼7일 동안 체외 배양을 실시하였다. 귀 유래 섬유아세포를 공여세포로 사용하였을 때 융합율은 60.4%로서 태아 유래 섬유아세포의 40.3%보다는 높게 나타났다. 분할율에 있어서는 귀 유래 섬유아세포와 태아 유래 섬유아세포가 각각 47.6 및 48.2%로서 차이가 없었다. 2.40∼2.46 ㎸/㎝로 전기자극을 주었을 때 융합율은 43.8%로서 1.30∼l.40 ㎸/㎝(26.7%)와 2.30∼2.39 ㎸/㎝ (34.8%)가 높게 나타났으며, 융합이 이루어진 핵이식란의 분할율은 82.9(1.30∼l.40 ㎸/㎝), 43.8(2.30∼2.39 ㎸/㎝) 및 51.8%(2.40∼2.46 ㎸/㎝)로서 전기자극의 세기에 따른 유의적(p＜0.05)인 차이는 없었다. 전기융합을 1회 실시하였을 때 in vivo 난자는 43.5%로서 in vitro 난자의 23.6%보다 유의적으로 높게 나타났으며, 2회 실시하였을 때는 55.7(in vivo) 및 39.2%(in vitro)로 in vivo에서 높게 나타났다. 3회 자극을 주어 전체 융합율은 in vivo가 66.1%로서 in vitro의 52.8%보다는 유의적으로 높게 나타났다.

본 연구에서는 체세포를 이용한 돼지 복제수정란의 생산효율을 높이는 최적의 방법을 구명코자 핵이식 수정란에 각기 다른 조건들의 전기적 자극에 의한 융합과 활성화를 유도하여 융합율, 분할율, 후기배로의 발달율 및 배반포기배의 할구수를 비교ㆍ조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 핵이식 복제 수정란과 전기자극에 의한 단위발생란과의 체외배양후 분할율을 비교한 결과 두 처리간에 유의적인 차이를 나타내지 않았으나, 배양7일째 배반포기배로의 발달율에 있어서는 복제수정

본 연구는 이종간 핵이식란의 생산성 향상에 기여하기 위한 기초연구로서 핵이식 수정란의 융합과 활성화 과정에 있어서 수핵난자 및 전기적 융합조건이 핵이식 수정란의 융합 및 체외 발달에 미치는 요인들을 조사하기 위하여 실시하였다. 도축되어지는 소 및 돼지의 난소에서 난포란을 채취하여 TCM-199 및 NCSU-23에 혈청 및 호르몬을 첨가하여 39℃, 5% CO₂ 배양기내에서 24 및 48시간 체외성숙을 실시하여 수핵난자를 준비하고, 공여세포의 준비는 산양의 귀세포를 채취하여 0.25% Trypsin-EDTA의 처리로 세포를 분리, 배양하여 사용하였으며, 계대배양과 함께 세포는 TCM-199 ＋ 10% FBS ＋ 10% DMSO로 동결을 실시하였다. 핵이식은 성숙된 난자의 극체 및 전핵을 laser system으로 투명대를 drilling 하여 제거하고 준비된 공여세포를 핵이 제거된 난자에 주입하여 전기적 자극으로 융합을 실시하여 융합된 난자는 전기적 자극으로 활성화를 유도하였다. 활성화가 이루어진 복제 수정란은 수핵란이 소난자의 경우 monolayer가 형성된 10% FBS가 첨가된 TCM199 배양액에서 7∼9일 동안 체외배양하였으며, 수핵란이 돼지의 경우 10% FBS가 첨가된 NCSU-3 배양액으로 6∼8일 동안 체외배양을 실시하여 배반포기로 유도하였다. 본 연구에서 얻은 결과를 요약하면 다음과 같다. 전기자극의 세기를 1.95 kv/cm와 2.10 kv/cm로 주었을 때 수핵란이 소 난자의 경우 융합율은 47.7및 44.6%였으며, 분할율도 41.9 및 54.5%로써 차이가 없었다. 수핵란이 돼지 난자인 경우는 융합율은 51.3 및 46.1%로써 차이가 없었으며, 분할율도 75.0및 84.9%로써 차이가 없었다. 전기자극 시간을 30 또는 60μsec, 횟수는 1 또는 2회 주었을 때 수핵란이 소 난자의 경우 융합율은 30 μsec 1회(50.8%) 와 2회(31.0%) 간에 차이가 없었으나, 60μsec 1회(19.3%)가 가장 낮았다(P＜0.05). 융합란의 분할율은 30μsec 1회(53.3%)와 2회(50.0%) 간에 차이가 없었으나, 60μsec 1회(18.2%)보다 유의적(P＜0.05)으로 높게 나타났다. 돼지 난자의 경우 융합율은 30μsec 1회(48.1%), 2회(45.2%)및 60μsec 1회(48.6%)간에 차이가 없었으며, 분할율은 30μsec 1회(78.4%)와 60μsec 1회 (79.4%)간에 차이가 없었으나, 30μsec 2회(53.6%)보다 유의적(P＜0.05)으로 높게 나타났다. 이종간 핵이식란의 체외발달에 있어서 수핵란이 소 난자의 경우 상실배와 배반포기로의 발달율이 22.6%로써 단위발생란 30.6%와 차이가 없었으며, 돼지 난자의 경우는 이종간 핵이식란이 5.1%로써 단위발생란 37.4%보다 유의적(P＜0.05)으로 낮게 나타났다. 이상의 실험결과로 보아 산양의 체세포를 이용한 이종간 핵이식 복제수정란의 생산을 위하여 수핵란으로 소와 돼지를 사용하여 복제수정란의 발달을 확인할 수 있었으며, 이종간 핵이식에 있어서 수핵란, 공여세포, 융합, 활성화 및 배양조건 등 아직 초보 수준에 있으며, 앞으로 보다 많은 연구를 통하여 이러한 문제들이 해결되면 멸종위기 상태에 있는 동물들의 종 보존에도 활용이 가능할 것으로 생각된다.

This study was conducted to investigate the developmental ability of caprine embryos after somatic cell interspecies nuclear transfer. Donor cells were obtained from an ear-skin biopsy of a caprine, digested with 0.25% trypsin-EDTA in PBS, and primary fibroblast cultures were established in TCM-199 with 10% FBS. After maturation, expanded cumulus cells were removed by vigorous pipetting in the presence of 0.3% hyaluronidase. The matured oocytes were dipped in D-PBS plus 10% FBS＋7.5 ㎍/ml cytochalasin B and 0.05 M sucrose. The reconstructed oocytes were electrically fused with donor cells in 0.3 M mannitol fusion medium. After the electofusion, embryos were activated by electric stimulation. Interspecies nuclear transfer embryos with bovine cytoplasts were cultured in TCM-199 medium supplemented with 10% FBS including bovine oviduct epithelial cells for 7∼9 day. On the other hand, the NT embryos with porcine cytoplasts were cultured in NCSU-23 medium supplemented with 10% FBS for 6∼8 day at 39℃, 5% CO₂ in air. In caprine-bovine NT embryos, the cleavage(2-cell) rate was 36.8% in confluence and 43.8% in serum starvation. The developmental rate of morula- and blastocyst-stage embryos was 0.0% in confluence and 18.8% in serum starvation. In caprine-porcine NT embryos, the cleavage(2-cell) rate was 76.7% in confluence and 66.7% in serum starvation. The developmental rate of morula and blastocyst stage embryos was 3.3% in confluence and 3.0% in serum starvation, and no significant difference was observed in synchronization treatment between donor cells. In caprine-bovine NT embryos, the cleavage(2-cell) rate of cultured donor cells was 30.8% and 17.6% in 5∼9 and 10∼14 passage(P＜0.05). The developmental rate of morula and blastocyst stage embryos were significantly higher(P＜0.05) in 5∼9 passage(23.1%) than in 10∼14 passage(0.0%) of cultured donor cells. In caprine-porcine NT embryos, the cleavage rate was significantly higher(P＜0.05) in 5∼9 passage(86.7%) than in 10∼14 passage(50.0%) of cultured donor cells. The developmental rate of morula and blastocyst stage embryos were 3.3 and 0.0% in 5∼9 and 10∼14와 passage of cultured donor cells. In caprine-bovine NT embryos, the developmental rate of morula and blastocyst stage embryos were 22.6% in interspecies nuclear transfer, 33.9% in in vitro fertilization and 28.1% in parthenotes, which was no significant differed. The developmental rate of morula and blastocyst stage embryos with caprine-porcine NT embryos were lower(P＜0.05) in interspecies nuclear transfer(5.1%) than in vitro fertiltzation(26.9%) and parthenotes(37.4%).

본 연구는 체세포의 종류, 세포 제공 개체, 계대배양 수 및 세포의 trypsin 처리시간이 소 체세포 핵이식란의 체외발육에 미치는 영향을 검토하였다. 세 종류의 체세포(피부, 근육 및 난구세포) 와 암소 3 개체를 실험에 공시하였으며, 한 개체 유래의 피부세포는 5∼30회 계대배양하였고, 핵이식 전에 1∼3분간 trypsin처리하여 핵이식에 사용하였다. 핵이식과정은 상법에 따라 전기융합법을 이용하였다. 핵이식란의 배반포 발육율은 세포의 종류(16.5∼23.9%)나 개체 간(16.4∼19.5%)에 차이가 없으나, 30회 계대 배양한 세포를 사용한 경우(5.8%)에는 5회(25.3%) 또는 15회(23.5%) 계대 배양한 세포를 사용한 경우에 비해 유의적으로 낮았다(P＜0.05). 또한, 1분간 trypsinization 한 세포를 사용한 경우(30.7%)는 3분간 trypsinization 한 경우에 비해 배반포 발육율이 유의적으로 높게 나타났다(P＜0.05). 본 연구의 결과는 소 체세포 핵이식란의 발육이 체세포의 종류 및 세포 제공 개체에 따라서는 영향을 받지 않으나, passage 수 및 체세포의 trypsinization 시간에 따라서는 영향을 받을 수 있음을 시사한다.

복제수정란 생산에 있어서 수핵란 내 체세포 주입 후 전기적인 융합은 필수과정인데, 이 과정을 거치는 동안 많은 수의 체세포 주입 난자가 융합에 실패하거나 lysis가 일어나게 된다. 본 실험에서는 한우 체세포를 이용하여 핵이식을 실시한 후 수핵세포질과 응합을 시도할 때 전기융합 방법에 따른 융합율과 배발달율을 검토하고자 실시하였다. 공여세포는 한우 귀 세포조직을 채취하여 0.05% trypsin과 EDTA가 첨가된 D-PBS로 세포를 분리한 후 DMEM

The purpose of this study was to investigate the development of bovine nuclear transfer (NT) embryos cultured in serum-free conditions. Bovine NT embryos cultured in various culture conditions were compared blastocyst development, total cell number and apoptosis using TUNEL assay. In experiment 1, blastocyst rates of NT embryos were significantly higher (P<0.01) in FBS (22.0％) and BSA (26.6％) groups than in PVA (6.3％) group. Total cell number was significantly higher in FBS (78.4±19.4) and BSA (90.9±29.1) groups than in PVA group (46.0±0.0). Apoptotic cell number was significantly fewer in FBS (3.1±1.4) and BSA (1.7±1.4) groups than in PVA group (7.0±20.0) However, all of results were not different between the FBS and BSA group. In experiment 2, blastocyst rates of NT embryos were significantly higher (P<0.05) in fatty acid free-BSA (FAF-BSA) group (26.8％) than in fraction V-BSA group (11.2％). Total cell number were somewhat higher in FAF-BSA group (89.8±30.7) than in fraction V-BSA group (88.1±19.3). Apoptotic cell number were somewhat fewer in FAF-BSA (1.7±1.5) group than in fraction V-BSA group (4.2±2.9). These findings suggest that serum free condition were effective for the in vitro development of bovine NT embryos. Therefore, we concluded that fatty acid free-BSA has beneficial effect in development bovine NT embryos and can be use as a serum substitute.

본 연구는 난자의 성숙시간, PHA-P 처리 또는 활성화 방법이 소 미수정란의 탈핵, 재구축란의 융합, 활성화 또는 체외발육에 미치는 영향을 검토하였다. 미수정란은 성숙 후 16∼24시간에 탈핵을 실시하고, PHA-P 처리 또는 무처리된 귀 피부세포를 이식 후 전기융합을 실시하였다. 후자의 경우는 융합 전에 PHA-P로 15분간 배양하였다. 융합란은 A23187과 CHXM 혹은 DMAP의 병용처리에 의해 활성화를 유기하고, 7∼9일간 체외배양하였다. 탈핵율은 성숙 후 16∼18시간에 실시한 경우(70.2∼92.3%)가 성숙 후 20∼24시간(44.3∼3.4%)에 비하여 유의적으로 높았다(P<0.05). M-II기 염색체의 위치는 성숙배양 시간이 길어짐에 따라 제 1 극체와의 간격이 멀어졌다. Donor 세포 혹은 재구축란에 PHA-P를 처리한 경우는 무처리구에 비하여 융합율이 향상되었다(P<0.05). 핵이식배의 분할율 및 배반포 발달율은 A23187+DMAP 처리구에서 78.6%와 32.9%로, A23187+CHXM 처리구에 비하여 유의적으로 높았다(P<0.05). 본 실험 결과는 성숙후 18시간에 탈핵을 실시하는 것이 효과적이며, donor세포 또는 융합 전 재구축란의 PHA-P 처리가 융합율 향상시킬 수 있고, 또한, 융합란을 A23187과 DMAP으로 병용처리 함으로써 난자의 활성화 및 배반포 발육율을 향상시켜, 결과적으로 핵이식기술의 효율성을 증진시킬 수 있을 것으로 사료된다.

칡소의 귀세포를 이용한 핵이식 시에 전기 융합조건이 핵이식란의 발생에 미치는 영향을 알아보고, 칡소의 귀세포와 한우의 태아섬유아세포를 이용한 핵이식란을 이식하여 수태율을 비교하였다. 전기자극 조건에 따른 핵이식 후 융합율은 51∼68%의 범위로 차이는 없었으나, lysis 율은 1.9kv/cm의 10us, 20us에서 각각 0.0과 38.7%, 2.0kv/cm의 10us, 20us에서 각각 2.9와 37.5%, 2.1kv/cm의 10us, 20us에서 각각 21.2와 51.8%을 보였다. 난할율은 1.9kv/cm의 10us, 20us에서 각각 75.8과 69.8%, 2.0kv/cm의 10us, 20us에서 각각 76.9와 68.8%, 2.1kv/cm의 10us, 20us에서 각각 70.5와 68.5로 큰 차이가 없었다. 그러나 배반포 발생율은 1.9kv/cm의 10us, 20us 각각 19.5와 48.6%, 2.0kv/cm의 10us, 20us에서 각각 20.0과 40.9%, 2.1kv/cm의 10us, 20us에서 각각 44.2와 27.0%로 각 조건에서 시간에 따른 차이를 보였다. 핵이식에서 공여세포와 세포질간의 융합율과 lysis율은 전압과 통전시간에 영향을 받으며 전압을 높이는 것이 통전시간을 길게 하는 경우보다 수핵난자의 세포질에 상해를 줄이고 배반포 발생에 유리 하였다. 한우의 태아섬유아세포의 핵이식후 생산된 배반포를 5마리의 수란우에 이식한 결과 두 마리가 임신되었고(40.0%), 칡소의 귀 세포를 핵이식한 후 생산된 배반포를 19마리에 이식한 결과 3마리가 임신되었다(15.8%).

The present study was conducted for the production of transgenic cloned cows by somatic cell nuclear transfer (SCNT) that secrete human prourokinase into milk. To establish an efficient production system for bovine transgenic SCNT embryos, the offset was examined of various conditions of donor cells including cell type, size, and passage number on the developmental competence of transgenic SCNT embryos. An expression plasmid far human prourokinase (pbeta-ProU) was constructed by inserting a bovine beta-casein promoter, a green fluorescent protein (GFP) marker gene, and a human prourokinase target gene into a pcDNA3 plasmid. Three types of bovine somatic cells including two adult cells (cumulus cells and ear fibroblasts) and fetal fibroblasts were prepared and transfected using a lipid-meidated method. In Experiment 1, developmental competence and rates of GFP expression in bovine transgenic SCNT embryos reconstructed with cumulus cells were significantly higher than those from fetal and ear fibroblasts. In Experiment 2, the effect of cellular senescence in early (2 to 4) and late (8 to 12) passages was investigated. No significant differences in the development of transgenic SCNT embryos were observed. In Experient 3, different sizes of GFP-expressing transfected cumulus cells [large (>30 ) or small cell (<30 )] were used for SCNT. A significant improvement in embryo development and GFP expression was observed when small cumulus cells were used for SCNT. Taken together, these results demonstrate that (1) adult somatic cells could serve as donor cells in transgenic SCNT embryo production and cumulus cells with small size at early passage were the optimal cell type, and (2) transgenic SCNT embryos derived from adult somatic cells have embryonic development potential.

Production of u 1-antitrypsin (AT) in transgenic cows has a great value in the field of medicine. The present study was conducted to determine the effect of chemically defined KSOM media on in vitro development of bovine transgenic nuclear transfer (NT) embryos. An expression plasmid for human AT was constructed by inserting a bovine beta-casein promoter, a green fluorescent protein (GFP) marker gene, and a human AT target gene into a pcDNA3 plasmid. Cumulus cells as donor nuclei in NT were collected from a Holstein cow and transfected by lipid-mediated method using FuGene6 (Roche Molecular Biochemicals, USA) as reagent. GFP expressed cumulus cells were introduced into recipient oocytes under DIC microscopy equipped with FITC filter set. After electrical fusion and chemical activation, reconstructed embryos were cultured in 1) SOF + 0.8% BSA, 2) KSOM + 0.8% BSA, 3) KSOM + 10% FBS and 4) KSOM +0.01% PVA for 192 h at 39 with 5% , 5% and 90% in humidified condition. The development of the embryos was recorded and the GFP expression in blastocyst was determined under FITC filter. The average fusion rate was 73.8% (251/340; n=8). The development rates to 2-4 cells, morula, blastocysts and expression rates in blastocysts varied from 70.3 to 76.5%, 30.2 to 33.8%, 25.4 to 33.8% and 11.8 to 15.6%, respectively. The difference in development and expression rates of embryos among 4 culture groups was not significant (P>0.05). This study indicates that chemically defined KSOM medium is also able to support development of bovine transgenic NT embryos at similar rate of SOF or KSOM supplemented with BSA or serum.

Nuclear transfer (NT) techniques have advanced in the last years, and cloned animals have been produced by using somatic cells in several species including pig. However, it is difficult that the nuclear transfer porcine embryos development to blastocyst stage overcoming the cell block in vitro. Abnormal segregation of chromosomes in nuclear transferred embryos on genome activation stage bring about embryo degeneration, abnormal blastocyst, delayed and low embryo development. Thus, we are evaluated that the correlations of the frequency of embryo developmental rates and chromosome aberration in NT and In viかo fertilization (IVF) derived embryo. We are used for ear-skin-fibroblast cell in NT. If only karyotyping of embryonic cells are chromosomally abnormal, they may difficultly remain undetected. Then, we evaluate the chromosome aberrations, fluorescent in situ hybridization (FISH) with porcine chromosome 1 submetacentric specific DNA probe were excuted. In normal diploid cell nucleus, two hybridization signal was detected. In contrast, abnormal cell figured one or three over signals. The developmental rates of NT and IVF embryos were 55% vs 63%, 32% vs 33% and 13% vs 17% in 2 cell, 8 cell and blastocyst, respectively. When looking at the types of chromosome aberration, the detection of aneuploidy at Day 3 on the embryo culture. The percentage of chromosome aneuploidy of NT and IVF at 4-cell stage 40.0%, 31.3%, respectively. This result indicate that chromosomal abnormalities are associated with low developmental rate in porcine NT embryo. It is also suggest that abnormal porcine embryos produced by NT associated with lower implantation rate, increase abortion rate and production of abnormal fetuses.