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돼지 난자의 체외성숙에서 Caffeine 처리가 난자 성숙과 체세포 핵이식 배아의 체외발육에 미치는 영향
Caffeine treatment during in vitro maturation improves developmental competence of morphologically poor oocytes after somatic cell nuclear transfer in pigs 원문보기

Journal of embryo transfer = 한국수정란이식학회지, v.32 no.3, 2017년, pp.131 - 138  

이주형 (강원대학교 동물의학종합연구소) ,  유진영 (강원대학교 수의과대학) ,  이한나 (강원대학교 수의과대학) ,  신혜지 (강원대학교 수의과대학) ,  이근식 (강원대학교 수의과대학) ,  이승태 (강원대학교 동물생명과학대학) ,  이은송 (강원대학교 동물의학종합연구소)

초록
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본 연구에서는 체외성숙 배양액caffeine 첨가가 돼지 난자의 성숙과 단위발생체세포 핵이식 후 배 발육에 미치는 영향을 조사하였다. 난세포질 및 난구세포 부착정도의 형태학적 특징에 따라 MGCOCs와 MPCOCs로 구분된 미성숙난자를 각각 무처리군(대조군)과 2.5 mM caffeine이 첨가된 배양액에서 체외성숙 22-42(20시간), 34-42(8시간), 38-42(4시간)동안 처리하는 군으로 나누어 체외성숙을 유도하였다. 또한 체외성숙 난자를 단위발생 및 체세포 핵이식에 공여하여 배아를 생산한 후 7일 동안 체외배양하여 체외성숙 동안 caffeine 처리가 분할률, 배반포 형성률 및 배반포의 세포수에 미치는 영향을 조사하였다. 연구 결과, 분할률 및 배반포 세포 수는 caffeine의 처리 시간에 따라 유의적인 영향을 받지 않았다. 그러나 MPCOCs 유래 난자에서 체외성숙 후기 4시간 동안 caffeine 처리는 체세포 핵이식 배아의 배반포 형성률을 유의적으로 증가시켰다. 이 결과는 caffeine 처리가 체외성숙 동안 난자의 MPF 수준의 감소를 억제시킴으로써 체세포 핵의 리모델링이나 리프로그래밍에 영향을 미쳐 핵이식 배아의 발육능에 영향을 미친 것으로 사료된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In most mammals, metaphase II (MII) oocytes having high maturation promoting factor (MPF) activity have been considered as good oocytes and then used for assisted reproductive technologies including somatic cell nuclear transfer (SCNT). Caffeine increases MPF activity in mammalian oocytes by inhibit...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 뿐만 아니라 카페인이 세포 중심체의 완전성을 회복하고 노화된 돼지 난자에서 방추사를 유지할 수 있음도 발견되었다(Miao 등, 2009). 본 연구에서는 난자의 체외성숙 과정에서 caffeine 처리 시간이 난자성숙에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 그 결과 체외성숙 후기 22시간 동안 caffeine 처리는 무처리 및 4시간 처리군에 비해 유의적으로 낮은 성숙률을 보였다.
  • 체내에서 자연적으로 일어나는 난자의 성숙 과정과 달리 미성숙 난자의 체외성숙에서는 여러 가지 요인에 의해 난자의 성숙 여부가 결정된다. 본 연구에서는 체세포 핵이식 배아의 생산 효율성을 개선하기 위하여 우선적으로 수핵 난자의 품질 향상에 초점을 두고, 다수의 고품질의 체외성숙 난자를 생산하는 것을 목표로 연구를 수행하였다. 일반적으로 돼지 난소에서 채취된 미성숙 난자는 난포의 크기에 따라 난자의 발육 정도가 다르게 분포한다.
  • 본 연구에서는 체외성숙 배양액 내 caffeine 첨가가 돼지 난자의 성숙과 단위발생 및 체세포 핵이식 후 배 발육에 미치는 영향을 조사하였다. 난세포질 및 난구세포 부착정도의 형태학적 특징에 따라 MGCOCs와 MPCOCs로 구분된 미성숙난자를 각각 무처리군(대조군)과 2.
  • 체외성숙 과정에서 caffeine 처리가 난자 내 MPF 활성에 미치는 영향을 검토하였다. 체외성숙 후기 38-42시간에 난자를 2.

가설 설정

  • 뿐만 아니라 체세포 핵이식 배아의 발달과정에서 MPF 및 mitogen-activated protein kinase (MAPK)를 인위적으로 증가시키기 위하여 널리 이용되고 있다(Lee와 Campbell, 2006; Kwon 등, 2008). 본 연구에서는 돼지 미성숙 난자의 체외성숙 과정에서 caffeine 처리가 난세포질 내 MPF의 활성화를 인위적으로 유도함으로써 난자의 품질을 개선할 수 있으며 이로 인해 체세포 핵이식 배아의 발육능을 증가시킬 수 있다는 가설을 설정하였다. 이 가설 검증을 위하여 체외성숙배양 동안 난자를 caffeine으로 처리한 후 핵 성숙, 난자 내 glutathione (GSH) 함량과 MPF 활성도를 측정하였으며, 단위발생 및 핵이식 후 배 발육에 미치는 영향을 검토하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
돼지에서 다수의 배아를 생산하기 위해서 어떻게 해야하는가? 특히, 돼지의 경우 복제돼지를 생산하기 위해 대리모에 이식되는 배아의 수는 100~300개에 달한다(Bang 등, 2013; Li 등, 2013). 돼지에서 다수의 배아를 생산하기 위해서는 도축된 난소로부터 회수된 난자를 체외에서 성숙을 유도한 후 보조생식술에 이용하는 것이 일반적이며, 이 경우 체외수정 또는 체세포 핵이식 후약 20~50%의 난자가 배반포 단계까지 발육되고 있는데 이는 체내 수정 배아의 발육능에 비해 현저히 낮은 수준으로, 여전히 난자의 체외성숙 및 배아의 체외생산 체계에는 개선되어야 할 부분이 남아 있다.
인공번식 기술의 성공 여부는 무엇에 의해 결정되는가? 가축에서 인공번식 기술의 발달과 함께 체세포 복제 동물 또는 유전자 도입을 통한 형질전환 동물의 생산 효율을 증가시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 인공번식 기술의 성공 여부는 체외에서 생산된 난자 또는 배아의 품질, 대리모의 발정주기와 배아 발육단계와의 일치 여부 및 이식된 배아의 수 등 다양한 요인에 의해 결정된다(Polge와 Day, 1977;Pope 등, 1986; Hyun 등, 2006). 현재까지 인공 번식기술은 자연번식에 비해 낮은 동물생산 효율을 보이고 있는데 이러한 낮은 효율을 극복하기 위하여 체외생산 난자 및 배아의 발육능을 개선하기 위한 다양한 연구가 수행되어 왔다(Hyun 등, 2003; Im 등, 2004; Lee 등 2017).
caffeine 첨가가 돼지 난자의 성숙과 단위발생 및 체세포 핵이식 후 배 발육에 미치는 영향을 조사한 결과는 어떠한가? 또한 체외성숙 난자를 단위발생 및 체세포 핵이식에 공여하여 배아를 생산한 후 7일 동안 체외배양하여 체외성숙 동안 caffeine 처리가 분할률, 배반포 형성률 및 배반포의 세포수에 미치는 영향을 조사하였다. 연구 결과, 분할률 및 배반포 세포 수는 caffeine의 처리 시간에 따라 유의적인 영향을 받지 않았다. 그러나 MPCOCs 유래 난자에서 체외성숙 후기 4시간 동안 caffeine 처리는 체세포 핵이식 배아의 배반포 형성률을 유의적으로 증가시켰다. 이 결과는 caffeine 처리가 체외성숙 동안 난자의 MPF 수준의 감소를 억제시킴으로써 체세포 핵의 리모델링이나 리프로그래밍에 영향을 미쳐 핵이식 배아의 발육능에 영향을 미친 것으로 사료된다.
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