EGF와 IGF-I의 첨가배양이 돼지 미성숙 난포란의 체외성숙과 배발달에 미치는 영향 Effect of EGF and IGF-I on in vitro Maturation of Porcine Oocytes and Development of Porcine IVM/IVF Embryos원문보기
본 연구는 돼지 난포란의 체외배양액과 배발달배양액에 성장인자인 EGF와 IGF-I을 각각 0, 1, 5 및 10 ng/ml 첨가배양함으로서 돼지 난포란의 체외성숙과 체외배발달에 미치는 영향을 구명하고자 실시하였다. 본 연구에서 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 돼지 난포란을 체외성숙배양액인 NCSU-23 배양액에 EGF와 IGF-I을 각각 0, 1, 5 및 10 ng/ml 첨가배양하여 성숙을 유기한 다음, 체외수정을 실시한 결과, 모든 처리구에서 핵성숙률, 정자침투율, 웅성전핵형성률, 다정자 침입률 및 평균침입정자수에서 유의적인 차이가 인정되지 않았다. 2. 체외수정을 실시한 후, 배발달배양액인 NCSU-23에 7일간 배양한 결과, 배반포형성률은 EGF첨가군이 각각 $11.2{\pm}1.5%$, $15.0{\pm}0.8%$, $16.8{\pm}2.8%$ 및 $21.4{\pm}2.0%$로서 10 ng/ml의 첨가군이 유의적(P<0.05)으로 높은 결과를 나타냈으며, IGF-I첨가군도 $10.7{\pm}1.4%$, $12.8{\pm}2.0%$, $16.0{\pm}2.5%$ 및 $21.9{\pm}2.4%$로서 10 ng/ml의 첨가군이 유의적으로 높은 결과를 나타냈다. 또한, 총세포수에 있어서도 EGF첨가군이 $22.8{\pm}3.7$개, $25.7{\pm}5.5$개, $26.0{\pm}4.2$개 및 $35.1{\pm}4.7$개, IGF-I첨가군은 $21.5{\pm}3.7$개, $25.2{\pm}2.8$개, $26.2{\pm}2.9$개 및 $33.2{\pm}3.6$개로서 각각 10 ng/ml 첨가군이 유의적(P<0.05)으로 높은 결과를 나타냈다. 3. 돼지 난포란을 체외성숙 기본배양액인 함유된 NCSU-23 배양액에 44시간동안 체외성숙을 유기한 다음, 체외 수정용배양액인 mTBM에 정자와 같이 6시간동안 공배양함으로서 체외수정을 유기한 후, 배발달배양액인 NCSU-23에 EGF와 IGF-I을 각각 0, 1, 5 및 10 ng/ml 첨가하여 7일간 배양한 결과, 배반포기 도달률은 EGF첨가군에서 각각 $14.0{\pm}1.7$개, $16.2{\pm}1.4$개, $16.9{\pm}1.2$, $23.1{\pm}1.6$개로서 10 ng/ml 첨가군이 유의적으로 높은 결과를 나타냈고, IGF-I첨가군도 각각 $13.6{\pm}1.7$개, $15.7{\pm}4.5$개, $16.0{\pm}0.2$개 및 $25.0{\pm}0.8$개로 10 ng/ml군이 유의적(P<0.05)으로 높은 결과를 나타냈으며, 총세포수에 있어서는 EGF첨가군이 각각 $21.8{\pm}2.9$개, $25.2{\pm}2.8$개, $39.7{\pm}2.7$개 및 $46.2{\pm}3.6$개로 10 ng/ml첨가군이 유의적으로 높은 결과를 나타냈고, IGF-I첨가군도 $20.7{\pm}2.9$개, $26.2{\pm}2.9$개, $24.6{\pm}2.4$개 및 $46.1{\pm}3.5$개로 10 ng/ml 첨가군이 유의적(P<0.05)으로 높은 결과를 나타냈다. 이상의 결과를 종합해 볼 때, EGF와 IGF-I은 돼지 난포란의 체외성숙과 배발달과정에 영향을 미치며 특히, 10 ng/ml의 농도에서 효과적인 것으로 조사되었다.
본 연구는 돼지 난포란의 체외배양액과 배발달배양액에 성장인자인 EGF와 IGF-I을 각각 0, 1, 5 및 10 ng/ml 첨가배양함으로서 돼지 난포란의 체외성숙과 체외배발달에 미치는 영향을 구명하고자 실시하였다. 본 연구에서 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 돼지 난포란을 체외성숙배양액인 NCSU-23 배양액에 EGF와 IGF-I을 각각 0, 1, 5 및 10 ng/ml 첨가배양하여 성숙을 유기한 다음, 체외수정을 실시한 결과, 모든 처리구에서 핵성숙률, 정자침투율, 웅성전핵형성률, 다정자 침입률 및 평균침입정자수에서 유의적인 차이가 인정되지 않았다. 2. 체외수정을 실시한 후, 배발달배양액인 NCSU-23에 7일간 배양한 결과, 배반포형성률은 EGF첨가군이 각각 $11.2{\pm}1.5%$, $15.0{\pm}0.8%$, $16.8{\pm}2.8%$ 및 $21.4{\pm}2.0%$로서 10 ng/ml의 첨가군이 유의적(P<0.05)으로 높은 결과를 나타냈으며, IGF-I첨가군도 $10.7{\pm}1.4%$, $12.8{\pm}2.0%$, $16.0{\pm}2.5%$ 및 $21.9{\pm}2.4%$로서 10 ng/ml의 첨가군이 유의적으로 높은 결과를 나타냈다. 또한, 총세포수에 있어서도 EGF첨가군이 $22.8{\pm}3.7$개, $25.7{\pm}5.5$개, $26.0{\pm}4.2$개 및 $35.1{\pm}4.7$개, IGF-I첨가군은 $21.5{\pm}3.7$개, $25.2{\pm}2.8$개, $26.2{\pm}2.9$개 및 $33.2{\pm}3.6$개로서 각각 10 ng/ml 첨가군이 유의적(P<0.05)으로 높은 결과를 나타냈다. 3. 돼지 난포란을 체외성숙 기본배양액인 함유된 NCSU-23 배양액에 44시간동안 체외성숙을 유기한 다음, 체외 수정용배양액인 mTBM에 정자와 같이 6시간동안 공배양함으로서 체외수정을 유기한 후, 배발달배양액인 NCSU-23에 EGF와 IGF-I을 각각 0, 1, 5 및 10 ng/ml 첨가하여 7일간 배양한 결과, 배반포기 도달률은 EGF첨가군에서 각각 $14.0{\pm}1.7$개, $16.2{\pm}1.4$개, $16.9{\pm}1.2$, $23.1{\pm}1.6$개로서 10 ng/ml 첨가군이 유의적으로 높은 결과를 나타냈고, IGF-I첨가군도 각각 $13.6{\pm}1.7$개, $15.7{\pm}4.5$개, $16.0{\pm}0.2$개 및 $25.0{\pm}0.8$개로 10 ng/ml군이 유의적(P<0.05)으로 높은 결과를 나타냈으며, 총세포수에 있어서는 EGF첨가군이 각각 $21.8{\pm}2.9$개, $25.2{\pm}2.8$개, $39.7{\pm}2.7$개 및 $46.2{\pm}3.6$개로 10 ng/ml첨가군이 유의적으로 높은 결과를 나타냈고, IGF-I첨가군도 $20.7{\pm}2.9$개, $26.2{\pm}2.9$개, $24.6{\pm}2.4$개 및 $46.1{\pm}3.5$개로 10 ng/ml 첨가군이 유의적(P<0.05)으로 높은 결과를 나타냈다. 이상의 결과를 종합해 볼 때, EGF와 IGF-I은 돼지 난포란의 체외성숙과 배발달과정에 영향을 미치며 특히, 10 ng/ml의 농도에서 효과적인 것으로 조사되었다.
The present study was carried out to examine the effect of EGF and IGF-I in vitro maturation (IVM) of porcine oocytes and development of porcine IVM/IVF embryos. The results were summarized as follows : 1. The rates of nuclear maturation, penetrated oocytes, pronuclear formation, polyspermic oocytes...
The present study was carried out to examine the effect of EGF and IGF-I in vitro maturation (IVM) of porcine oocytes and development of porcine IVM/IVF embryos. The results were summarized as follows : 1. The rates of nuclear maturation, penetrated oocytes, pronuclear formation, polyspermic oocytes and mean numbers of the penetrated sperm were not different in NCSU-23 maturation medium with 0, 1, 5 and 10 ng/ml EGF and IGF-I (P>0.05). 2. The rates of blastocyst formation at day 7 after in vitro fertilization in 0, 1, 5 and 10 ng/ml EGF groups were $11.2{\pm}1.5%$, $15.0{\pm}8.3%$, $16.8{\pm}2.8%$ and $21.4{\pm}2.0%$, also 0, 1, 5 and 10 ng/ml IGF-I groups were $11.2{\pm}1.5%$, $15.0{\pm}8.3%$, $16.8{\pm}2.8%$ and $21.4{\pm}2.0%$, respectively. In the total cells case, EGF groups were $22.8{\pm}3.7$, $25.7{\pm}5.5$, $26.0{\pm}4.2$ and $35.1{\pm}4.7$, also IGF-I groups were $21.5{\pm}3.7$, $25.2{\pm}2.8$, $26.2{\pm}2.9$ and $33.2{\pm}3.6$, respectively. Both 10 ng/ml EGF group and 10 ng/ml IGF-I group were significantly higher than those of other treatment groups (P<0.05). 3. The rates of blastocyst formation at day 7 in the NCSU23 culture medium of porcine IVF-produced embryos with 0, 1, 5, and 10 ng/ml EGF groups were $14.0{\pm}1.7%$, $16.2{\pm}1.4%$, $16.9{\pm}1.2%$ and $23.1{\pm}1.6%$, also 0, 1, 5, 10 ng/ml IGF-I groups were $13.6{\pm}1.7$, $15.7{\pm}4.5$, $16.0{\pm}0.2$ and $25.0{\pm}0.8$, respectively. And in the total cells case, EGF grups were $21.8{\pm}2.9$, $25.2{\pm}2.8$, $39.7{\pm}2.7$ and $46.2{\pm}3.6$, also IGF-I groups were $20.7{\pm}2.9$, $26.2{\pm}2.9$, $24.6{\pm}2.4$ and $46.1{\pm}3.5$, respectively. Both 10 ng/ml EGF group and 10 ng/ml IGF-I group were significantly higher than those of any other treatment groups (P<0.05). In conclusion, these results suggested that the addition of 10 ng/ml EGF and IGF-I were effective on the blastocyst formation and total cells of blastocysts.
The present study was carried out to examine the effect of EGF and IGF-I in vitro maturation (IVM) of porcine oocytes and development of porcine IVM/IVF embryos. The results were summarized as follows : 1. The rates of nuclear maturation, penetrated oocytes, pronuclear formation, polyspermic oocytes and mean numbers of the penetrated sperm were not different in NCSU-23 maturation medium with 0, 1, 5 and 10 ng/ml EGF and IGF-I (P>0.05). 2. The rates of blastocyst formation at day 7 after in vitro fertilization in 0, 1, 5 and 10 ng/ml EGF groups were $11.2{\pm}1.5%$, $15.0{\pm}8.3%$, $16.8{\pm}2.8%$ and $21.4{\pm}2.0%$, also 0, 1, 5 and 10 ng/ml IGF-I groups were $11.2{\pm}1.5%$, $15.0{\pm}8.3%$, $16.8{\pm}2.8%$ and $21.4{\pm}2.0%$, respectively. In the total cells case, EGF groups were $22.8{\pm}3.7$, $25.7{\pm}5.5$, $26.0{\pm}4.2$ and $35.1{\pm}4.7$, also IGF-I groups were $21.5{\pm}3.7$, $25.2{\pm}2.8$, $26.2{\pm}2.9$ and $33.2{\pm}3.6$, respectively. Both 10 ng/ml EGF group and 10 ng/ml IGF-I group were significantly higher than those of other treatment groups (P<0.05). 3. The rates of blastocyst formation at day 7 in the NCSU23 culture medium of porcine IVF-produced embryos with 0, 1, 5, and 10 ng/ml EGF groups were $14.0{\pm}1.7%$, $16.2{\pm}1.4%$, $16.9{\pm}1.2%$ and $23.1{\pm}1.6%$, also 0, 1, 5, 10 ng/ml IGF-I groups were $13.6{\pm}1.7$, $15.7{\pm}4.5$, $16.0{\pm}0.2$ and $25.0{\pm}0.8$, respectively. And in the total cells case, EGF grups were $21.8{\pm}2.9$, $25.2{\pm}2.8$, $39.7{\pm}2.7$ and $46.2{\pm}3.6$, also IGF-I groups were $20.7{\pm}2.9$, $26.2{\pm}2.9$, $24.6{\pm}2.4$ and $46.1{\pm}3.5$, respectively. Both 10 ng/ml EGF group and 10 ng/ml IGF-I group were significantly higher than those of any other treatment groups (P<0.05). In conclusion, these results suggested that the addition of 10 ng/ml EGF and IGF-I were effective on the blastocyst formation and total cells of blastocysts.
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문제 정의
본 연구는 돼지 난포란의 체외배양액과 배발달 배양액에 성장인자인 EGF와 IGF-Ⅰ을 각각 0, 1, 5 및 10 ng/ml 첨가배양함으로서 돼지 난포란의 체외성숙과 체외배발달에 미치는 영향을 구명하고자 실시하였다. 본 연구에서 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다.
위에서 보는 바와 같이, 난자의 성숙과 발달에는 다양한 호르몬과 성장인자가 관여한다는 사실은 밝혀졌지만, 난자의 체외배양에서 이들 물질의 첨가수준이나 첨가조합은 연구자에 따라 매우 다양한 결과들을 제시하고 있다. 이에 본 연구는 돼지 미성숙난포란의 체외성숙과 초기배발달에 유효하게 작용하는 것으로 알려진 표피성장인자 (epidermal growth factor, EGF)와 인슐린-양성장인자-Ⅰ(insulin-like growth factor-Ⅰ, IGF-Ⅰ)의 효과를 입증하고, 아울러 이들 성장인자의 적정 첨가수준을 구명하기 위하여 실시하였다.
제안 방법
44시간 동안 체외성숙된 돼지 난포란은 0. 1% hya- luronidase(Sigma, USA)가 함유된 NCSU-23 용액에 넣어 연속적인 피펫팅으로난 구세포를 제거하고, 2.5 mM caffeine과 0.1% BSA가 함유된 mTBM 용액으로 3회 세정하였다. 세정 후 미리 48시간 전배양을 실시한 90 ㎕ 수정용 배양액 소적에 30~40개의 성숙난자를 넣고 매정시까지 배양기 내에서 배양하였다.
EGF와 IGF-Ⅰ의 첨가배양이 돼지 미성숙 난포란의 체외성숙에 미치는 영향을 구명하기 위하여 체외성숙 기본배양액인 NCSU-23에 10%의 돼지난포액(pFF), 0.9 mM의 cysteine, 10 IU/㎖ PMSG, 10 IU/㎖ hCG을 첨가하고 EGF와 IGF-1을 각각 0, 1, 5 및 10 ng/ml을 첨가하여 체외성숙에 미치는 영향을 핵성숙률, 자웅전핵형성률 및 배발달에 미치는 영향을 조사하였다. 또 한 EGF와 IGF-Ⅰ이 초기배 발달에 미치는 영향을 조사하기 위하여 체외성숙 기본배양액인 NCSU-23에 성숙을 유기한 후 체외수정용 배양액인 mTBM배양액에 정자와 같이 6시간동안 공 배양을 통하여 체외수정을 유도한 후, 생산된 수정란을 EGF와 IGF-Ⅰ이 각각 0, 1, 5 및 10 ng/ml이 첨가된 배발달배양액에 넣어 5% 탄산 가스배양기에 배양하면서 배양 2일후에 난할률을, 6일 및 7일에 배발달률 및 이중형광염색을 통한 ICM세포 및 TE세포수를 조사하였다.
각각의 첨가군별 5~6시간 동안 체외수정용 배양액에서 정자와 수정을 유기한 후, pipetting 및 배발달 배양액으로 3회 세척하여 잔류된 난구세포와 투명대부착정자를 제거하였다. 그리고 배발달 배양액에 옮겨 추가로 배양한 다음, 수정후 10~12시간에 1-세포기의 수정란을 Byun 등 (1991)의 방법에 따라 난자급속염색법으로 염색하여 정자의 침입과 자․웅전핵형성을 확인하여 수정여부를 판정하였다.
그리고 slide glass위에 난포란 30~40개를 적하한 다음, cover slip으로 덮고, 난포란의 부피로 생긴 cover slip과 slide glass의 틈으로 고정액(glacial acetic acid : absolute ethanol = 1 : 3)을 흘리는 방법으로 5분간 고정하였다. 고정이 끝난 난포란의 염색은 염색액을 고정액과 같은 방법으로 주입하여 2~3분간 염색을 실시한 후, 탈염제(glacial acetic acid : distilled water : glycerol = 1 : 3 : 1)를 흘려 난세포질 이외의 염색액을 제거시킨 다음, 위상차현미경(400~1,000×)으로 난포란의 핵성숙 단계를 판정하였다. 핵성숙단계의 판정은 Hunter와 Polge(1966)의 방법에 준하여 실시하였다.
공시난포란의 채란은 18-gauge 주사침이 장착된 10 ml 주사기로 직경이 2~5 mm의 포상난포로 부터 난포액과 함께 난포란을 흡인하여 15 ml 원심분리관에 옮겨 38℃로 조정된 정온대(multi-block, USA)에 10분간 정치, 난포란의 침전을 유도한 다음, 상층액을 버리고 pellet만을 취하여 1.5 cm 간격으로 방안을 표시한 87×15 mm 페트리접시에 넣고 1 mg/ml PVA(Sigma, USA)가 첨가된 TL-Hepes와 희석하여 실체현미 경하에서 난구세포가 2~3층 이상 치밀하게 붙어 있고 세포질이 균일한 난포란만을 선별·회수하여 체외성숙 실험에 공시하였다.
3% hyaluronidase(Sigma, USA)용 액에 성숙이 유기된 난자난구세포복합체(Oocytecummulus complexes)를 옮겨 1분간 vortexing하 여 난구세포를 완전히 제거한 다음 1% BSA가 함유된 TL-Hepes로 3회 세척하였다. 그리고 slide glass위에 난포란 30~40개를 적하한 다음, cover slip으로 덮고, 난포란의 부피로 생긴 cover slip과 slide glass의 틈으로 고정액(glacial acetic acid : absolute ethanol = 1 : 3)을 흘리는 방법으로 5분간 고정하였다. 고정이 끝난 난포란의 염색은 염색액을 고정액과 같은 방법으로 주입하여 2~3분간 염색을 실시한 후, 탈염제(glacial acetic acid : distilled water : glycerol = 1 : 3 : 1)를 흘려 난세포질 이외의 염색액을 제거시킨 다음, 위상차현미경(400~1,000×)으로 난포란의 핵성숙 단계를 판정하였다.
각각의 첨가군별 5~6시간 동안 체외수정용 배양액에서 정자와 수정을 유기한 후, pipetting 및 배발달 배양액으로 3회 세척하여 잔류된 난구세포와 투명대부착정자를 제거하였다. 그리고 배발달 배양액에 옮겨 추가로 배양한 다음, 수정후 10~12시간에 1-세포기의 수정란을 Byun 등 (1991)의 방법에 따라 난자급속염색법으로 염색하여 정자의 침입과 자․웅전핵형성을 확인하여 수정여부를 판정하였다.
9 mM의 cysteine, 10 IU/㎖ PMSG, 10 IU/㎖ hCG을 첨가하고 EGF와 IGF-1을 각각 0, 1, 5 및 10 ng/ml을 첨가하여 체외성숙에 미치는 영향을 핵성숙률, 자웅전핵형성률 및 배발달에 미치는 영향을 조사하였다. 또 한 EGF와 IGF-Ⅰ이 초기배 발달에 미치는 영향을 조사하기 위하여 체외성숙 기본배양액인 NCSU-23에 성숙을 유기한 후 체외수정용 배양액인 mTBM배양액에 정자와 같이 6시간동안 공 배양을 통하여 체외수정을 유도한 후, 생산된 수정란을 EGF와 IGF-Ⅰ이 각각 0, 1, 5 및 10 ng/ml이 첨가된 배발달배양액에 넣어 5% 탄산 가스배양기에 배양하면서 배양 2일후에 난할률을, 6일 및 7일에 배발달률 및 이중형광염색을 통한 ICM세포 및 TE세포수를 조사하였다.
정액은 인공수정용 액상정액으로 사용 직전까지 17℃ 항온고에서 최대 4일간 보존하면서 사용하였다. 보존된 정액은 사용직전에 정액세정액 (DPBS)과 함께 1 : 1 비율로 15 ㎖ falcon tube 에 넣고 450g에서 3분간 원심분리를 실시하여 상층액을 제거하는 세정과정을 3회 실시하였다. 마지막으로 하단에 남은 정자 침전물에 정자 세정 용배양액을 넣어 39℃, 5% CO2및 포화습도의 CO2배양기 내에서 10분간 정치하였다.
회수한 양질의 미성숙난자는 TL-Hepes 배양액으로 3회 세정하고, 곧바로 체외성숙용 배양액으로 3회 세정하였다. 세정된 미성숙 난자는 각 well당 40~50개씩 넣어 39℃, 5% CO2, 포화습도 조건의 배양기 내에서 호르몬이 첨가된 배양액에서 22시간, 호르몬이 첨가되지 않은 체외성숙용 배양액에서 22시간, 총 44시간 동안 배양하여 체외성숙을 유도하였다.
이들 수정란은 rabbit anti-pig whole serum이 1 : 5로 희석된 TL-Hepes용액에 서 1시간 처리한 후, TL-Hepes-PVA 용액으로 5분간 3회 세척하였으며, 10 ug/ml Hoechest 33342와 10 ug/ml propidium iodide(1 : 1)이 함유된 Guinea pig complement가 함유된 TLHepes(1 : 10)-PVA에서 1시간 처리하였다. 위의 방법에 의해 면역 외과적인 처리가 끝난 수정란을 slide glass위에 3 ㎕ mounting 용액을 떨어뜨려 소적을 만들고, 이곳에 수정란을 넣은 다음, cover glass를 덮고 매니큐어로 밀봉하여 형광현 미경하(200×)에서 세포수를 조사하였다.
5% pronase에 처리하여 용해시킨 후, TL-Hepes-PVA 배양액에서 3회 세척하였다. 이들 수정란은 rabbit anti-pig whole serum이 1 : 5로 희석된 TL-Hepes용액에 서 1시간 처리한 후, TL-Hepes-PVA 용액으로 5분간 3회 세척하였으며, 10 ug/ml Hoechest 33342와 10 ug/ml propidium iodide(1 : 1)이 함유된 Guinea pig complement가 함유된 TLHepes(1 : 10)-PVA에서 1시간 처리하였다. 위의 방법에 의해 면역 외과적인 처리가 끝난 수정란을 slide glass위에 3 ㎕ mounting 용액을 떨어뜨려 소적을 만들고, 이곳에 수정란을 넣은 다음, cover glass를 덮고 매니큐어로 밀봉하여 형광현 미경하(200×)에서 세포수를 조사하였다.
체외수정이 완료된 수정란은 pipetting 및 배발달 배양액으로 3회 세척하여 잔류된 난구 세포와 투명대부착정자를 제거한 후, 각각의 첨가군별로 4-well dish(Nunc, Denmark)에 500 ㎕ /well의 배발달 배양액을 넣고 well당 40~50개의 수정란을 넣어 39℃, 5% CO₂및 포화습도의 탄산가스배양기 내에서 각각 배양하여 체외배발달을 유도하였다. 체외배양 2일째에 난할률을 조사하였고, 6일 및 7일째 배반포 발달률을 조사하였다. 이상과 같은 모든 실험은 37℃로 조정된 현미경가온판 위에서 실시하였다.
체외성숙 기본배양액인 NCSU-23에 EGF를 각각 1, 5 및 10 ng/ml을 첨가한 배양액에 돼지 난포란을 44시간동안 배양한 후에 체외성숙률을 조사하였고, 이어서 수정배양액인 mTBM에 6시간동안 정자와 함께 배양하여 체외수정을 유도하고, 이에 따른 핵성숙률, 자웅전핵형성률, 다정자 침입률 및 난자당 침투정자수를 조사한 결과는 Table 1과 같다.
체외성숙 기본배양액인 NCSU-23에 IGF-Ⅰ을 각각 1, 5 및 10 ng/ml을 첨가한 배양액에 돼지 난포란을 44시간동안 배양한 후에 체외성숙률을 조사하였고, 이어서 수정배양액인 mTBM에 6시간동안 정자와 함께 배양하여 체외수정을 유도하고, 이에 따른 핵성숙률, 자웅전핵형성률, 다정자 침입률 및 침투정자수를 조사한 결과는 Table 6 과 같다.
4% BSA(A0281, Sigma)가 함유된 NCSU-23을 기본배양액으로 사용하였다. 체외수정이 완료된 수정란은 pipetting 및 배발달 배양액으로 3회 세척하여 잔류된 난구 세포와 투명대부착정자를 제거한 후, 각각의 첨가군별로 4-well dish(Nunc, Denmark)에 500 ㎕ /well의 배발달 배양액을 넣고 well당 40~50개의 수정란을 넣어 39℃, 5% CO₂및 포화습도의 탄산가스배양기 내에서 각각 배양하여 체외배발달을 유도하였다. 체외배양 2일째에 난할률을 조사하였고, 6일 및 7일째 배반포 발달률을 조사하였다.
운동성을 가진 부유된 정자들을 회수하여 450g에서 3분간 원심분리를 실시한 다음, 침전된 정자를 체외 수정용 배양액으로 재차 희석하였다. 희석된 정자는 성숙난자가 들어 있는 소적에 최종농도가 1.5 × 105 sperm/ml이 되도록 각각 10 ㎕씩 주입한 후 39℃, 5% CO2및 포화습도의 CO2배양기 내에서 5~6시간 동안 체외 수정을 실시하였다.
대상 데이터
난포란의 채취를 위한 난소는 도축 직후의 미경산돈(체중 120 ㎏내외)으로부터 적출하여 75 ㎍/㎖ penicillin G와 50 ㎍/㎖ streptomycin sulfate(Sigma, USA)를 첨가한 38℃의 멸균생리 식염수로 2회 세척한 후, 멸균생리식염수가 충만된 보온병에 침지하여 60분 이내에 실험실로 운반하였다. 그리고 재차 신선 멸균생리식염수로 2~3회 세척한 다음, 100 ml 비이커에 담아 38℃로 조정되어 있는 온수조에 넣어 실험에 공시하였다.
돼지 체외수정란의 배양은 0.4% BSA(A0281, Sigma)가 함유된 NCSU-23을 기본배양액으로 사용하였다. 체외수정이 완료된 수정란은 pipetting 및 배발달 배양액으로 3회 세척하여 잔류된 난구 세포와 투명대부착정자를 제거한 후, 각각의 첨가군별로 4-well dish(Nunc, Denmark)에 500 ㎕ /well의 배발달 배양액을 넣고 well당 40~50개의 수정란을 넣어 39℃, 5% CO₂및 포화습도의 탄산가스배양기 내에서 각각 배양하여 체외배발달을 유도하였다.
체외성숙용 배양액은 North Carolina State University(NCSU)-23 (Petters 등, 1993)을 기본 배양액으로 하여 돼지난포액 10%, Pregnant Mare`s Serum Gonadotropin(PMSG) 10 IU/㎖, Human Chorionic Gonadotropin(hCG) 10 IU/㎖ 를 첨가하여 사용하였다. 돼지 난포액은 6 ㎜ 이상 크기의 난포에서 난포액을 채취하여 3,000rpm, 4℃의 저온하에서 30분간 원심분리하고, 0.
체외수정용 배양액은 modified Tris-buffered medium(mTBM)을 기본 배양액으로 2.5 mM caffeine(Sigma, USA)과 0.1% BSA(A7888, Sigma, USA)가 함유된 mTBM용액을 사용하였고 (Abeydeera와 Day, 1997), 정액의 세정액으로는 Dulbecco`s Phosphate-Buffered Saline(DPBS; Gibco, Life Technologies Inc., Grand Island, NY, USA)에 0.1% BSA가 첨가된 배양액을 사용하였다. 44시간 동안 체외성숙된 돼지 난포란은 0.
데이터처리
본 연구에서는 각 첨가군에 대하여 4회이상 반복실험을 실시하였으며, 얻어진 모든 실험결과의 통계처리는 SAS/STAT 6.03 package를 이용하 여 분산분석(ANOVA)을 실시한 후, Duncan`s 다중검정(DMRT)에 의하여 첨가군간 유의성을 검정하였으며, P<0.05 이하의 유의성만을 통계학적 차이가 있는 것으로 인정하였다.
이론/모형
각각의 첨가군별로 44시간 동안 성숙배양시킨 난포란의 일부를 Byun 등(1991)의 방법에 따라 난자급속염색법(Rapid Staining Method)으로 염색하여 핵성숙단계를 비교 판정하였다. 염색방법을 요약하면 0.
체외수정을 실시하여 생산한 돼지 수정란은 Machaty 등(1998)의 이중형광염색방법으로 내부 세포괴(inner cell mass, ICM)세포와 영양배엽 (trophectoderm, TE)세포를 구별하였다. 간단히 요약하면, 수정란의 투명대를 0.
고정이 끝난 난포란의 염색은 염색액을 고정액과 같은 방법으로 주입하여 2~3분간 염색을 실시한 후, 탈염제(glacial acetic acid : distilled water : glycerol = 1 : 3 : 1)를 흘려 난세포질 이외의 염색액을 제거시킨 다음, 위상차현미경(400~1,000×)으로 난포란의 핵성숙 단계를 판정하였다. 핵성숙단계의 판정은 Hunter와 Polge(1966)의 방법에 준하여 실시하였다.
성능/효과
1. 돼지 난포란을 체외성숙배양액인 NCSU-23 배양액에 EGF와 IGF-Ⅰ을 각각 0, 1, 5 및 10 ng/ml 첨가배양하여 성숙을 유기한 다음, 체외수정을 실시한 결과, 모든 처리구에서 핵 성숙률, 정자침투율, 웅성전핵형성률, 다정자 침입률 및 평균침입정자수에서 유의적인 차이가 인정되지 않았다.
2. 체외수정을 실시한 후, 배발달배양액인 NCSU-23에 7일간 배양한 결과, 배반포형성률은 EGF첨가군이 각각 11.2±1.5%, 15.0±0.8%, 16.8±2.8% 및 21.4±2.0%로서 10 ng/ml의 첨가군이 유의적(P<0.05)으로 높은 결과를 나타냈으며, IGF-Ⅰ첨가군도 10.7±1.4%, 12.8±2.0%, 16.0±2.5% 및 21.9±2.4%로서 10 ng/ml의 첨가군이 유의적으로 높은 결과를 나타냈다. 또 한, 총세포수에 있어서도 EGF첨가군이 22.
3. 돼지 난포란을 체외성숙 기본배양액인 함유된 NCSU-23 배양액에 44시간동안 체외성숙을 유기한 다음, 체외 수정용배양액인 mTBM에 정자와 같이 6시간동안 공배양함으로서 체외 수정을 유기한 후, 배발달배양액인 NCSU-23 에 EGF와 IGF-Ⅰ을 각각 0, 1, 5 및 10 ng/ml 첨가하여 7일간 배양한 결과, 배반포기 도달률은 EGF첨가군에서 각각 14.0±1.7 개, 16.2±1.4개, 16.9±1.2개, 23.1±1.6개로서 10 ng/ml 첨가군이 유의적으로 높은 결과를 나타냈고, IGF-Ⅰ첨가군도 각각 13.6±1.7개, 15.7±4.5개, 16.0±0.2개 및 25.0±0.8개로 10 ng/ml군이 유의적(P<0.05)으로 높은 결과를 나타냈으며, 총세포수에 있어서는 EGF첨가 군이 각각 21.8±2.9개, 25.2±2.8개, 39.7±2.7개 및 46.2±3.6개로 10 ng/ml첨가군이 유의적으로 높은 결과를 나타냈고, IGF-Ⅰ첨가군도 20.7±2.9개, 26.2±2.9개, 24.6±2.4개 및 46.1±3.5 개로 10 ng/ml 첨가군이 유의적(P<0.05)으로 높은 결과를 나타냈다.
EGF처리에 따른 돼지난포란의 체외성숙률은 10 ng/ml 첨가군에서 97.2±3.4%로 가장 높은 수치를 나타냈지만, 무첨가 대조군이 93.5±3.2%에 비하여 유의성이 인정되지 않았으며, 첨가군 상호간에도 유의성이 인정되지 않았다.
IGF-Ⅰ처리에 따른 돼지난포란의 체외성숙률은 10 ng/ml 첨가군에서 95.3±2.7%로 가장 높은 수치를 나타냈지만, 무첨가 대조군이 93.0±3.9% 에 비하여 유의성이 인정되지 않았으며, 첨가군 상호간에도 유의성이 인정되지 않았다.
4%의 범위에 있어 유의적인 차이가 인정되지 않았다. 그러나 초기배발달에 있어서는 체외배발달 6일째 배반포기 도달률은 대조군이 13.8±0.6% 처리군은 각각 14.4±2.4%, 15.5±0.8% 및 20.3±1.1%를 나타냈는데 10 ng/ml 첨가군이 유의적(P<0.05)으로 높았으며, 배발달 7일째에도 대조군 14.0±1.7%에 대하여 EGF첨가군은 각각 16.2±1.4%, 16.9±1.2%, 23.1±1.6%로서 6일째와 마찬가지로 10 ng/ml 첨가군에서 유의성(P<0.05)이 인정되었다.
2%로서 유의적인 차이가 인정되지 않았다. 그러나, 초기배발달에 있어서는 체외배발달 6일째 배반포기 도달률은 대조군이 8.6±0.4% 처리군은 각각 9.7±1.9%, 13.4±2.4% 및 19.9±1.7%를 나타냈는데 10 ng/ml 첨가군이 유의적(P<0.05)으로 높았으며, 배발달 7일째에도 대조군 10.7±1.4%에 대하여 IGF-Ⅰ첨가군은 각각 12.8±2.0%, 16.0±2.5%, 21.9±2.4%로서 6일째와 마찬가지로 10 ng/ml 첨가군에서 유의성(P<0.05)이 인정되었다.
따라서 돼지 체외수정란을 체외배양할 때 IGF-Ⅰ 10 ng/ml첨가배양은 배반포에 이르는 초기배발달 및 세포수에 효과적으로 작용하는 것으로 조사되었다.
05)으로 높은 배반포 도달률을 나타냈다. 또한, 배발달 7일째의 배반포기 수정란의 내부세포괴(inner cell mass, ICM)세포, 영양배엽 (trophctoderm, TE)세포 및 총세포수를 조사한 결과, 내부세포괴세포는 10.0±5.0개에서 13.2±2.4 개로서 유의성이 인정되지 않았으나, 영양배엽세포는 대조군 11.5±2.5개에 대하여 첨가군은 각각 13.5±2.8개, 11.9±2.4개, 20.0±3.5개로서 10ng/ml 첨가군이 유의적(P<0.05)으로 높은 수를 나타냈다. 또한 총세포수에 있어서도 첨가군이 각각 25.
05)이 인정 되었다. 또한, 배발달 7일째의 배반포기 수정란의 내부세포괴(inner cell mass, ICM)세포, 영양배엽 (trophctoderm, TE)세포 및 총세포수를 조사한 결과, 내부세포괴세포는 모든 첨가군간 12.6±1.8 개부터 13.8±1.6개의 범위내에 있으면서 유의성이 인정되지 않았으나, 영양배엽세포는 대조군 11.3±2.2개에 대하여 첨가군은 각각 13.1±4.5개, 12.6±3.9개, 21.3±4.0개로서, 10 ng/ml 첨가군이 유의적(P<0.05)으로 높은 수를 나타냈다. 또한 총세포수에 있어서 첨가군이 각각 25.
수정후 48시간째 난할률은 첨가군간 68.2±5.3% 에서 71.4±6.8%로서 유의성이 인정되지 않았으나, 배반포기 도달률에 있어서는 배발달 6일째 대조군의 경우에는 8.9±1.2%, EGF의 첨가군은 각각 12.9±0.9, 14.3±2.6% 및 20.3±1.3%이었고, 배발달 7일째에는 대조군 11.2±1.5%에 비하여 EGF첨가군은 각각 15.0±0.8%, 16.8±2.8% 및 21.4±2.0%로서 높은 배반포도달률을 나타냈는데, 10 ng/ml 첨가군에서는 유의성(P<0.05)이 인정 되었다. 또한, 배발달 7일째의 배반포기 수정란의 내부세포괴(inner cell mass, ICM)세포, 영양배엽 (trophctoderm, TE)세포 및 총세포수를 조사한 결과, 내부세포괴세포는 모든 첨가군간 12.
수정후 48시간째 난할률은 첨가군간 69.2±5.4% 에서 72.4±7.7%로서 유의성이 인정되지 않았으나, 배반포기 도달률에 있어서는 배발달 6일째 대조군의 경우에는 8.6±0.4%, 첨가군이 각각 9.7±1.9%, 13.4±0.9%, 및 19.9±1.7%, 배발달 7일 째에는 대조군의 경우에는 10.7±1.4%으로 나타났고, 첨가군은 각각 12.8±2.0%, 16.8±2.5% 및 21.9±2.4%으로서 모두 10 ng/ml 첨가군이 유의적(P<0.05)으로 높은 배반포 도달률을 나타냈다. 또한, 배발달 7일째의 배반포기 수정란의 내부세포괴(inner cell mass, ICM)세포, 영양배엽 (trophctoderm, TE)세포 및 총세포수를 조사한 결과, 내부세포괴세포는 10.
6개를 나타냈다. 이러한 결과들을 통계분석한 결과는 ICM세포, TE 세포 및 총세포수 모두에서 EGF 10 ng/ml첨가군이 유의적(P<0.05)으로 높은 세포수를 갖는 것으로 나타났다.
5개를 나타냈다. 이러한 결과들을 통계분석한 결과는 ICM세포, TE 세포 및 총세포수 모두에서 IGF-Ⅰ 10 ng/ml 첨가군이 유의적(P<0.05)으로 높은 세포수를 갖는 것으로 나타났다.
이러한 결과를 보면, 돼지 난포란을 체외성숙 시 IGF-Ⅰ의 첨가배양은 핵성숙률이나 자ㆍ웅전핵 형성율에는 영향을 미치지 않았으나, 6~7일 동안 배발달을 유기한 결과 10 ng/ml 첨가군에 서 배반포 도달률 및 총세포수에서 유의적 (P<0.05)으로 높은 결과를 나타내어 체외성숙시에 첨가배양하는 것이 적합한 것으로 조사되었는데, 이러한 결과는 Rieger 등(1998)이 소체외성숙 배양액에 IGF-Ⅰ을 첨가시 높은 배발육을 보였다는 보고와 합치점을 찾을 수 있는 결과라고 사료된다.
이러한 결과를 종합하면, 돼지 난포란을 체외 성숙시킬 때 EGF의 첨가배양은 핵성숙률이나 자ㆍ웅전핵 형성률에는 영향을 미치지 않았으나, 6~7일동안 배발달을 유기한 결과 10 ng/ml 첨가군에서 배반포 도달률 및 총세포수에서 유의적 (P<0.05)으로 높은 결과를 나타내어 체외성숙시 에 EGF를 첨가배양하는 것이 배발달에 효과적인 것으로 확인되었는데, 이러한 결과는 사람 미성숙 난포란의 체외배양에서 EGF를 첨가한 첨가군이 무첨가군에 비하여 높은 배발달률을 나타냈다고 한 보고(Gomez 등, 1993)나 돼지에서 EGF에 의하여 난자핵 성숙이 촉진된다는 보고 (Sommer, 1992)와 합치점을 찾을 수 있는 결과라고 생각된다.
체외수정 후 48시간 째 난할률을 조사한 결과 대조군을 포함한 모든 처리군에서 74.0±7.8%에서 78.9±2.2%로서 유의적인 차이가 인정되지 않았다. 그러나, 초기배발달에 있어서는 체외배발달 6일째 배반포기 도달률은 대조군이 8.
체외수정 후 48시간째에 난할률을 조사한 결과 대조군을 포함한 모든 처리군에서 73.0±7.2%로 부터 79.0±2.4%의 범위에 있어 유의적인 차이가 인정되지 않았다. 그러나 초기배발달에 있어서는 체외배발달 6일째 배반포기 도달률은 대조군이 13.
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