Although there are a number of reports regarding the toxicity evaluation of inorganic nanoparticles, knowledge on biodegradable nanomaterials, which have always been considered safe, is still limited. For example, the toxicity of chitosan nanoparticles, one of the most widely used drug/gene delivery vehicles, is largely unknown. In this report, we examined the cytotoxic effects of chitosan nanoparticles on mouse embryos at the blastocyst stage and in vivo implantation by embryo transfer. Blastocysts treated with 250 nm chitosan nanoparticles exhibited significantly increased apoptosis and a corresponding decrease in total cell number, which was concentration‐dependent. Moreover, the TUNEL positive signal in the embryos exposed to chitosan nanoparticles showed an increased of the ICM and the implantation success rate was lower than that of their control counterparts. Our results collectively indicate that in vitro exposure to chitosan nanoparticles induces apoptosis and retards implantation development after transfer to host mice. The results collectively show that chitosan nanoparticles have the potential to induce embryo cytotoxicity. Further studies are required to establish effective protection strategies against the cytotoxic effects of these nanoparticles.

In general, zona pellucida (ZP) of the blastocyst has to be removed first, then either isolated the inner cell mass (ICM) or ZP-removed whole blastocyst, which is then cultured on the feeder layer to induce ICM outgrowth for the generation of embryonic stem cells (ESC). However, it is unclear whether ICM isolation before seeding on feeder layer is beneficial or not because the interaction between ICM and trophoblasts may affect cellular growth and/or pluripotency during the culture on the feeder. In the present study, two ZP removal methods (mechanically by splitting with a 28-gauge needle versus chemically by the treatment of acid-Tyrode's solution) and two ICM isolation methods (ZP-free whole blastocyst seeding versus mechanical isolation of ICM) were evaluated for the efficient isolation and culture of putative parthenogenetic bovine ESC. The number of maintained outgrown colonies was counted in each experimental group. As the result, mechanical removal of ZP with a needle and followed by whole ZP-free blastocyst seeding on feeder cells tended to attach more on the feeder layer and resulted in more outgrown colonies with its simple and less time-costing benefits. Currently we are generating ESC lines in HanWoo cattle by using this method for initial outgrowth of the parthenogenetic bovine blastocysts.

본 연구는 소의 초기 난할 단계인 2 또는 4세포기 수정란의 특정 분할구가 배반포 단계의 내부 세포괴(Inner Cell Mass) 와 영양막 세포(Trophectoderm cells)로의 발달 운명이 미리 정해지는 지를 확인하기 위해 실시되었다. 먼저 생쥐의 체내 수정란과 소의 체외 수정란에서 배반포의 영양막 세포에서만 특이적으로 발현하는 cdx2 단백질의 발현 양상을 조사하였다. 또한, 소의 경우 2세포기와 4세포기가 내부 세포괴와 영양막 세포로 나눠지는 시점인지를 조사하기 위해 2 또는 4세포기의 특정 분할구에Dextran의 주입 실험과 분할구 제거 실험을 통해 ICM과 TE 형성을 확인하였다. cdx2의 발현 경향은 생쥐와 소의 2세포기일 때 대칭과 비대칭적으로 발현되는 것을 확인하였다. 생쥐의 4, 8세포기 및 상실배기에서는 분할구 전체에서 발현되었으나, 소 수정란의 분할구에서는 전체 또는 부분적으로 발현되었다. 또한, 생쥐와 소의 배반포기에서는 영양막 세포에서만 발현이 되는 것을 확인하였다. 소 수정란의 2세포기와 4세포기 단계에서 특정 분할구에 주입된 Dextran은 배반포의 내부 세포괴와 영양막 세포의 양쪽에 분포된 것을 관찰할 수 있었다. 2세포기 단계에서 하나의 분할구가 제거된 수정란 역시 ICM 및 TE 세포를 지닌 정상 배반포로 발달함을 확인하였다. 따라서 본 연구 결과는 영양막 세포에서만 특이적으로 발현하는 cdx2의 발현이 2 또는 4세포기 단계 소 수정란에서는 특별한 차이를 보이지 않으며, 궁극적으로 난할 초기에는 ICM과 TE 세포로의 운명이 결정되지 않는다는 것을 보여준다.