보고서 정보
주관연구기관 |
강원대학교 Kangwon National University |
연구책임자 |
이은송
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2018-05 |
과제시작연도 |
2017 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
등록번호 |
TRKO201900023276 |
과제고유번호 |
1711052162 |
사업명 |
개인기초연구(미래부) |
DB 구축일자 |
2020-08-01
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키워드 |
발육초기난포.난자 체외성숙.체세포 핵이식.난자의 체외발육.돼지.early antral follicles.oocyte maturation.somatic cell nuclear transfer.in vitro growth.pig.
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초록
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□ 연구의 목적 및 내용
최신 인공번식생명공학 기법을 이용한 동물생산은 고품질의 체외성숙 난자의 대량 확보가 필요하다. 또한 사람 불임의학에서 고품질 난자의 확보는 불임 해결을 위한 체외수정란이나 현미경 수정을 통한 정상 수정란 확보에 필수적이다. 본 연구는 한정된 유전자원 (난소)으로부터 보다 많은 수의 고품질 난자를 체외에서 대량 확보할 수 있으며 나아가 번식생명공학 관련 기술의 발전에 기여할 수 있다는 점에서 매우 유용하다. 본 과제에서 수행된 연구의 내용은 돼지에서 발생능력이 낮은 것으로 알려진 발육초기 난포 (earl
□ 연구의 목적 및 내용
최신 인공번식생명공학 기법을 이용한 동물생산은 고품질의 체외성숙 난자의 대량 확보가 필요하다. 또한 사람 불임의학에서 고품질 난자의 확보는 불임 해결을 위한 체외수정란이나 현미경 수정을 통한 정상 수정란 확보에 필수적이다. 본 연구는 한정된 유전자원 (난소)으로부터 보다 많은 수의 고품질 난자를 체외에서 대량 확보할 수 있으며 나아가 번식생명공학 관련 기술의 발전에 기여할 수 있다는 점에서 매우 유용하다. 본 과제에서 수행된 연구의 내용은 돼지에서 발생능력이 낮은 것으로 알려진 발육초기 난포 (early antral follilcles, EAF) 유래 난자를 체외에서 발육-성숙시킬 수 있는 체계를 개발함으로써 기존에 폐기되었던 다수의 유전자원을 효율적으로 이용할 수 있는 난자의 체외발육-성숙 체계를 확립하는 것이다.
□ 연구결과
본 연구에서는 cAMP regulator, 에너지원, 저농도 NaCl 배양액을 In vitro growth (IVG)-in vitro maturation (IVM) 단계에서 적용하여 미성숙난자의 발육을 유도하는 배양체계 검토하였다.
먼저, IVG 배양액 dbcAMP를 첨가하여 난자의 핵상 변화 및 단위발생 후 배발육률을 검토하였다. 그 결과, dbcAMP처리는 단위발생 이후 배반포 발달율을 증가시키는 효과를 확인하였다.
cAMP regulator 인 cilostazol, cilostamide, forskolin을 단독 또는 병행 처리하여 미성숙 난자의 발육을 유도하였다. 그 결과, 핵성숙 억제 또는 난세포질 내 cAMP, GSH에 영향을 주어 난자의 발육을 돕는 배양체계를 확립할 수 있었다. 또한 cilostazol, cilostamide, forskolin 와 같은 cAMP를 조절하는 물질들을 이용하여 체외발달 및 체외성숙을 거친 난자는 단위발생 및 체세포 핵이식 이후에 배반포 발달률을 증가시키는 효과를 확인할 수 있었다. IVG 배양액 내 에너지원 (glucose, Fructose)의 난자 발육에 대한 영향 검토하였다. 그 결과, 체외성숙 과정에서 Glucose 및 Fructose 첨가는 난세포 성장의 주요 에너지원으로 사용할 수 있고 fructose 또한 glucose를 대체할 주요 에너지원임을 확인하였다. 저농도 NaCl 배양액을 이용한 IVG 배양법에 의한 난자의 성숙 및 배 발육능 개선효과 조사하였다. 저농도 NaCl 배양액을 이용하여 체외발달을 거친 난자는 단위발생 이후에 배반포 발달률을 증가시키는 효과를 확인하였다. IVG-IVM 난자를 이용한 단위발생 및 체세포 핵이식란의 생산, 이식에 의한 체내발육능 조사하였다. 총 2두의 대리모돈에 IVG-IVM 시스템 유래 성숙난자를 이용한 체세포 핵이식란을 이식하여 임신여부 및 수태가능성을 조사하였으며 1두가 임 신 유지 40일경 유산하였다. 최종적으로 대리모의 수태율, 유산율, 분만율, 생산 자돈수 등을 조사하여 IVG-IVM 시스템의 실용성 검토하였다. 총 2두의 대리모에 IVG-IVM 난자를 이용한 체세포 핵이식란을 이식하여 임신여부 및 수태가능성을 조사하였으며 50%의 임신률을 확인하였고 이에 대한 추가적인 연구를 통해 실용성을 검토할 필요성이 있을 것으로 생각된다.
□ 연구결과의 활용계획
본 연구 과제를 통하여 early antral follicle 유래 난자의 품질을 높여 IVM 후 고품질의 난자의 사용을 가능하게 하였다. 체외수정이나 체세포 핵이식을 통한 형질전환 복제돼지 및 특수 목적 동물의 생산효율을 증가시킬 수 있으며, 유전자원의 이용효율을 증가시킬 수 있을 것으로 생각된다.
(출처 : 한글요약문 5p)
Abstract
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□ Purpose&Contents
Production of animals using assisted reproductive technologies requires a large number of mature oocytes with high-quality. Even in human infertility medicine, it is essential to secure high-quality oocytes for production of embryos by in vitro fertilization (IVF) and intracyto
□ Purpose&Contents
Production of animals using assisted reproductive technologies requires a large number of mature oocytes with high-quality. Even in human infertility medicine, it is essential to secure high-quality oocytes for production of embryos by in vitro fertilization (IVF) and intracytoplasmic sperm injection. The goal of this research proposal was to develop a novel in vitro growth (IVG)-maturation (IVM) system for production high-quality oocytes from early antral follicles (EAFs) in pigs. To this end, an IVG system utilizing cyclic AMP (cAMP) regulators was designed and examined for its ability to support IVG of EAF-derived oocytes. In addition, practical applicability was tested by examining the efficiency of piglet production after transfer of IVF or somatic cell nuclear transfer (SCNT) embryos produced by the newly developed IVG-IVM system in this study.
□ Results
In this study, we designed a culture system using cAMP regulators, energy substrates, and reduced NaCl concentration in medium and tested its efficiency in IVG and IVM of EAF-derived oocytes. In the first, the effect of various IVG culture durations under the dibutyryl cyclic AMP (dbcAMP) treatment on oocyte growth, maturation, and subsequent parthenogenetic embryonic development was investigated. The dbcAMP in IVG medium influenced oocyte growth and maturation and improved embryonic development to the blastocyst stage after parthenogenetic activation. When the cAMP regulators such as cilostazol, cilostamide, and forskolin were supplemented to IVG medium individually or in combinations, cilostamide and cilostazol effectively induced oocyte growth and maturation by inducing better synchronization of nuclear and cytoplasmic maturation by increasing intra-oocyte cAMP level. IVM oocytes derived from this culture system involving cAMP regulators increased in vitro blastocyst formation of SCNT embryos. In the second, when the effect of energy substrates (glucose and fructose) during IVG culture on oocyte growth, maturation and embryonic development was examined, fructose was comparable to glucose in supporting oocyte maturation and embryonic development after PA and could be used as an alternative energy source to glucose for IVM of pig oocytes. In the third, an IVG culture system using medium with reduced NaCl concentration was tested. Reducing the NaCl concentration from 108 mM to 61.6 mM stimulated oocyte maturation and subsequent embryonic development after PA and SCNT. Finally, the newly developed IVG-IVM system in this study was evaluated for its practical applicability by transferring SCNT embryos derived from the system to surrogated pigs. A total of two surrogates transplanted with SCNT embryos and pregnancy was established in a surrogate. Further field study through more embryo transfers would be needed to determine the effect of the newly development IVG system on in vivo developmental potential of IVG-IVM oocytes derived from EAFs.
□ Expected Contribution
The IVG culture system enabled to produce a large number of mature oocytes in pigs by improving the quality of EAF-derived oocytes. Our results will be used to increase the production efficiency of pigs with special purpose via assisted reproductive technologies such as IVF, intracytoplasmic sperm injection, and SCNT. Moreover, the IVG culture system can be tested, optimized, and applied to human medicine to produce competent oocytes that are needed for ARTs to overcome infertility.
(출처 : SUMMARY 6p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 목차 ... 3
- 연구계획 요약문 ... 4
- 연구결과 요약문 ... 5
- 한글요약문 ... 5
- SUMMARY ... 6
- 연구내용 및 결과 ... 7
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9
- 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 9
- 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 23
- 5. 연구결과의 활용계획 ... 25
- 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 26
- 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 26
- 8. 참고문헌 ... 27
- 9. 연구성과 ... 28
- 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 31
- 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 31
- 12. 기타사항 ... 34
- [별첨1] 대 표 연 구 실 적 ... 35
- 끝페이지 ... 65
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