This study was conducted to detect the apoptosis incidence in blastocysts and to compare the abundance of Bax, Bcl2L1, VEGF and FGFR2 in in vitro fertilized (IVF), parthenogenetic (PAT) and nuclear transfer (NT) embryos. Oocytes matured for 40 hr were enucleated and reconstructed with confluenced fetal fibroblasts (FFs) derived from a ～45 day fetus. Reconstructed eggs were then fused with 2 DC pulses (2.0 kV/cm, 30 μsec) and cultured with 7.5 μg/ml cytochalasin B for 3 hr. Parthenotes (PAT) were produced with the same electric strength and culture for NT eggs. The embryos were cultured in NCSU-23 medium at 39℃, 5% CO2, 5% O2 in air. In 3 runs, set of 10 embryos at the 4-cell to blastocyst stages were used to extract total RNA for analyzing the gene expression patterns of pro-apoptotic (Bax), anti-apoptotic (Bcl2L1), vasculogenesis (VEGF), implantation (FGFR2III) using real-time quantitative PCR. Cleavage and blastocyst rates were significantly higher (P<0.05) in IVF and PAT (79.3±8.5 and 25.5±6.1, and 85.0±6.4 and 38.6±5.5, respectively) than NT counterparts (65.1±5.2 and 15.6±3.0, respectively). Significantly higher (P<0.05) total cells were observed in IVF controls and PAT (34.7±5.8 and 38.1±4.1) than NT embryos (24.8±3.2). Apoptosis index was significantly lower (P<0.05) in IVF than NT embryos. The Relative abundances (RA) of Bax and VEGF were significantly higher (P<0.05) at blastocyst stage in NT than IVF control. The RA of Bcl2L1 and FGFR2III were significantly higher (P<0.05) at blastocyst stage in IVF than NT. The present study observed the abnormal gene expressions in NT embryos at various developmental stages, suggesting certain clues to find out the cause of the low efficiency of NT to term.

Electrical treatment has been widely used for porcine oocytes activation. However, developmental rates following electrical activation of porcine oocytes is relatively inefficient compared to other domestic animals. To investigate the effects of porcine oocytes on combined activation by both chemical and electrical treatment, in-vitro matured oocytes were activated by combined cycloheximide and electrical pulses treatment. Cumulus-free oocytes were exposed with NCSU-23 medium containing cycloheximide (10μgml) for 0, 5, 10, 20, 30 min and then activated by electrical pulse treatment and cultured in PZM-3 for 8 days. Also effects of exposure to 6.25μM calcium ionophore for 2 min for cumulus-free oocytes were tested. The percentage of blastocyst formation in 10 min exposure to 10μgml cycloheximide and electrical pulse treatment was significantly increased (P<0.05) than in the control group. And exposure to 6.25μM calcium ionophore for 2 min with 10μgml cycloheximide for 10min and electrical pulse treatment significantly increased (P<0.05) the percentage of blastocyst developmental rates than the control group. In conclusion, activation by combined cycloheximide and electrical stimulation treatment promoted the subsequent development of porcine oocytes and improved the subsequence blastocyst development

본 연구는 활성화처리 방법 및 배양 조건이 돼지 단위발생란의 체외발달 및 apoptosis에 미치는 영향을 알아보기 위해 실시되었다. 도축장 유래 난소로부터 채취된 미성숙 난자를 42~44시간 동안 성숙배양한 후 사용하였다. Apoptosis는 TUNEL 방법을 사용하여 조사하였다. 실험 1에서는 성숙배양된 난자들을 electric pulse(1.2 kV/cm for 30μsec 2회, E), E + 6-dimethylaminopurine(6-DMAP) 또는 E + cycloheximide(CH) 방법으로 활성화 처리하여 PZM-3를 이용하여 5% CO2, 38.5℃에서 배양하였다. 실험 2에서는 전기자극을 이용하여 활성화처리된 난자들을 각각 PZM-3 또는 NCSU-23 배양액 내에서 배양하였다. 각 배양액 내의 난자들은 각각 20% O2 조건으로 나뉘어 배양하였다. E + 6-DMAP(36.5%) 또는 E + CH 구(32.5%)에서 E 구(27.7%)보다 유의적으로 높은 배반포 형성율을 보였다(P<0.05). 처리별 apoptosis 발생율은 각각 5.3%(E), 7.7%(6-DMAP) 및 7.1%(CH)였다. 실험 2에서는 PZM-3 구의 배반포 형성율이 NCSU-23 구에 비하여 산소분압조건과 관계없이 다소 높았다(28.2{sim}29.7% vs. 22.6~24.4%). PZM-3 및 20% O2 조건하에서 유의적으로 낮은 apoptosis 발생 비율을 나타냈다(9.2%, P<0.05). 그러므로 돼지 단위발생란을 chemical agent를 이용한 추가 활성화처리 후 PZM-3, 20% O2, 조건으로 배양하면 더 나은 배반포 발생율을 얻을 수 있다고 생각된다.

본 연구는 단위발생유래 생쥐 배아줄기세포(P-mES)지가 체외수정유래 생쥐 배아줄기세포 (mES)와 마찬가지로 기능성 심근세포로 체외 분화되는지를 조사하였다. 각 세포주 P-mES04와 MES03를 4일간 부유 배양하여 배아체 (EB)를 형성한 다음 4일간 DMSO를 추가적으로 처리한 뒤 젤라틴이 코팅된 배양접시에 부착시켰다(4-/4+). P-mES04와 mES03으로부터 수축성 심근세포 생성 여부를 30일간 관찰한 결과, 각각 13일(69.83%)과 22일 (61.3%)에 누적 형성율이 가장 높았다. 면역 세포화학염색 결과, 수축성을 나타내는 P-mES04 세포는 수축성 mES03 세포에서와 같이 근육 특이적인 anti-sarcomeric a-actinin 항체와 심근 특이적인 anti-cardiac troponin I 항체에 염색되는 것을 확인하였다. 또한 RT-PCR 결과, 수축성을 나타내는 P-mES04 세포는 심근특이적인 L-type calcium channel, a1C, cardiac myosin heavy chain a, cardiac muscle heavy polypeptide 7β, GATA binding protein 4와 atrial natriuretic factor는 발현하나, 골격근 특이적인 L-type calcium channel, a1S는 발현하지 않아 웅성 성체의 심장세포와 유사한 양상을 보였다. 본 연구의 결과는 단위발생 유래 생쥐 배아 줄기세포를 배아줄기세포의 연구의 대체제로 이용할 수 있음을 보여준다.

핵이식 방법을 이용하여 성공적인 복제를 이루기 위해서 인위적인 활성화 처리는 필수적인 요소이다. 본 연구는 전기자극에 의해 활성화된 난자를 chemical agent를 이용하여 추가적인 활성화 처리를 하였을 때 돼지 단위발생란의 발달에 미치는 영향을 알아보고자 수행되었다. 체외에서 40~44시간 동안 배양된 난자를 전기자극(E)으로 활성화 처리한 후 Thimerasol + Dithiothreitol(Thi+DTT), 6-Dimethylaminopurine(6-DMAP) 및 Cycloheximide(CH)를 사용하여 추가 활성화 처리를 하였다. 활성화 방법(E, E+Thi+DTT, E+6-DMAP 및 E+CH)에 따른 단위발생란의 배반포까지의 발달율을 조사한 결과, chemical agent에 의해 추가 활성화된 단위발생란이 전기자극만으로 처리된 구의 단위발생란보다 유의적으로 높은 발달율을 보였다(21.5~28.1% vs. 18.0%, P<0.05). 특히, E+Thi+DTT를 이용하였을 때 발달율이 유의적으로 높게 나타났다(28.1%, P<0.05). 활성화 처리별 전핵 형성율을 조사한 결과, chemical agent에 의해 추가 활성화 처리된 구에서 하나의 극체(1PN) 형성률은 처리별로 차이를 보이지 않았으나(59.9~64.7%), 2PN 형성율은 추가 활성화 처리구에서 전기자극만을 사용하였을 때보다 유의적으로 높게 나타났다(7.2~9.7% vs. 4.3%, P<0.05). 이상의 결과를 살펴볼 때, 전기자극 후 chemical agent를 이용한 추가 활성화는 단위발생란의 배반포까지의 발달능력을 증가시키는 것으로 생각된다.

Autocrine or paracrine mediators released by the early embryo are implicated in the support of embryonic development. Their mechanisms and optimal embryo density in the medium, however, are uncertain. This study was conducted to establish the optimal embryo density and culture medium volume in mouse parthenogenetic embryo culture. In experiment 1, culture of parthenogenetirally activated oocytes at a concentration of 2~4 embryos/ uL significantly improved development to the blastoryst stage (72%≤) compared with culture at the lower (0.2~1 embryos㎕, 0~37.5%) and the higher (5~6 embryos㎕, 30~53%) concentration for 120 h when the oocytes were cultured in a 5㎕ drop under mineral oil In experiment 2, the embryos cultured at a concentration of 2~4 embryos㎕ in a 10㎕ drop (81.1%) showed significantly higher blastocyst rates than those in a 5㎕ drop (68.5%). This study optimizes in vitro culture condition by modifying embryo density and the volume of culture medium It may give appropriate level of autocrine and/or paracrine factors to enhance viability and subsequent normal development of mouse parthenogenetic embryos in vitro.

본 연구는 배양액의 종류에 따른 돼지 난자의 성숙 및 단위발생란의 배반포 형성율을 검토하였으며, 배양액의 삼투압과 발달 시기에 따른 배양액의 삼투압 변화가 돼지 단위발생란의 발달에 미치는 영향을 검토하였다. 실험 1에서 난포란을 NCSU-23 mWM 및 mKRB에 각각 성숙배양한 결과 성숙률은 62.1~71.3%로 배양액에 따른 차이가 없었다. 실험 2에서는 각각의 배양액으로 성숙된 난자를 활성화 처리 후 동일한 배양액으로 6일간 배양하여 발달율을 검토한 결과, 배반포 발육율은 NCSU-23에 배양 시 22.9%로 타 그룹(0~0.6%)보다 유의적으로 높게 나타났다(P<0.05). 실험 3에서는 단위발생란을 NaCl 안에 의해 256, 280 및 300 mOsmol(mOsm)로 조정한 NCSU-23에 6일간 배양한 결과, 배반포 발육율은 11.0~14.4%로 실험군 간에 유의적인 차이는 없었으나 삼투압이 낮을수록 난자의 fragment 비율이 높게 나타났다(P<0.05). 실험 4에서는 단위발생란을 삼투압이 조정된 세 종류의 NCSU-23에 48시간 배양한 후 삼투압이 높거나 낮은 NCSU-23으로 옮겨 4일간 추가 배양한 결과 배반포 형성율은 배양 48시간 후에 배양액의 삼투압을 낮춰 주었을 때(21.0%)가 높여 주었을 때 (11.8%) 보다 유의적으로 높게 나타났다(P<0.05).본 실험의 결과는 돼지 단위발생란의 발육이 배양액의 종류 및 삼투압에 의해 영향을 받으며, 배양액의 삼투압은 돼지 단위발생란의 발육 단계별로 영향을 주어, 초기에는 높은 삼투압의 배양액에서 배양하고 일정 시간 후 낮은 삼투압의 배양액으로 배양함으로써 발육이 증진될 수 있음을 시사한다.

This study was conducted to investigate the effects of different hexoses (glucose, mannose, galactose and fructose) on in vitro development of parthenogenetic embryos in the pigs. When the parthnogenetic embryos were cultured in medium with concentrations of 5mM glucose or 1mM galactose, the rates of embyos developed to morula and blastocyst stages were significantly higher than those in another culture conditions (P<0.05). However, high concentration of galactose inhibited development to morula and blastocyst stages. Addition of hexoses at early stage of porcine parthenogenetic embryos were effective for in vitro development. Especially, the embryos cultured in medium with glucose at early stage were effective for development to 2-cell and blastocyst stages compared with embryo cultured without glucose. From the present results, it is suggested that development of porcine parthenogenetic embryos can improve in medium with 5mM glucose. The concentration of 1mM galactose was also effective for development of porcine parthenogenetic embryos. It also show that parthenogenetic embryos cultured with glucose at early stage can improve in vitro development.

This study was conducted to establish the optimal temperature condition before oocyte activation in B6D2 F1 mouse. In experiment 1, two embryo culture media (CZB vs KSOM) were evaluated for the development of activated mouse oocytes. Parthenogenetic embryos cultured in KSOM showed better blastocyst development than ones cultured in CZB(56.2% vs 81.0%, p<0.01). Two-hour of pre-incubation before activation significantly reduced the number of hatched blastocysts in KSOM (22.0% versus 8.8%, p<0.05). In experiment 2, recovered oocytes were pre-incubated at different temperature conditions before activation. The experimental groups were divided by 5 as follows. Group A: pre-incubation for 120 min at 37℃, Group B: pre-incubation at 37℃ for 90 min then at 25℃ for 30 min, Group C: pre-incubation at 37℃ for 60 min then at 25℃ for 60 min, Group D: pre-incubation at 37℃ for 30 min then at 25℃ for 90 min, and Group E: pre-incubation at 25℃ for 120 min before activation. Group A (67.6%) and B (66.7%) showed better development to the blastocyst stage than other groups (Group C: 50.0%, Group D: 49.2%, Group E: 33.3%, p<0.05). The present study indicates that the temperature before activation affects the development of B6D2 F1 mouse parthenogenetic oocytes and exposure to room temperature should be limited to 30-min when the oocytes are left in HEPES-buffered medium for micromanipulation.