Effect of Cryoprotectant Kinds and Cell Stages on the Viability of Mouse Embryos Cryopreserved by OPP Vitrification

동결보호제의 종류 및 배발달단계가 OPP Vitrification 동결보존시 생쥐수정란의 생존성에 미치는 영향

This study was designed to determine effect of cryoprotectant kinds and cell stages on OPP vitrification method in mouse embryos. The freezing speed, cryoprotectants and cell stage could affect of embryo viability following various vitrification methods. The vitrification solution used were consisting of 40% (v/v) ethylene glycol, 18% (w/v) Ficoll, 0.3 M sucrose solution in holding medium (D-PBS supplemented with 5% FCS: HM) (EFS) or 16.5% ethylene glycol , 16.5% dimethyl sulfoxide, 0.5 M sucrose in HM (EDS). The embryos were collected from oviduct at 18 h after hCG injection and then washed and cultured in mHTF medium until use. In experiment 1, the blastocysts were vitrified by OPP straw to determine the optimal vitrification solution of EFS or EDS. The post-thaw survival rates at re-expanded stage rates were significantly different between EFS and EDS (95.0 vs 100%), but at hatching stage was not different between EFS and EDS (90.0 vs 95.0%). respectively. In experiment 2, zygotes, 2-, 4-cell, morula and blastocysts were vitrified by OPP method to determine the acceptable of early stage embryos. The development rates to expanded blastocyst in zygote (70.0%) were significantly lower rather than those in 2-, 4- 8-cell, compacted morula or blastocyst (89.7, 90.0, 92.8, 97.6 or 97.5%), respectively. However, the cell number of post-thaw developed to expanded blastocyst in blastocyst and control blastocyst stage (39.6$\pm$2.81, 35.7$\pm$2.98) were significanty higher than those in zygote, 2-, 4-, 8-cell, compacted morula (29.8$\pm$3.21, 31.3$\pm$3.83, 29.3$\pm$3.58, 28.9$\pm$3.21 or 30.8$\pm$2.93). In experiment 3, the zygotes were exposed in VSl for 1, 2, and 3 min to the optimal exposed time. The cleavage rates (91.6, 88.5, 88.9%) and develop mental rates to blastocyst (83.3, 74.3 and 69.4%) depends on the exposed time in VSl were not significantly different among 1, 2, or 3 min, respectively. The cell number also were not significantly different among exposed time in VS1. respectively. These results indicate that OPP method could be useful for vitrification either EFS or EDS vitrification solution. The post-thaw survival rates at zygote were significantly lower than those at 2-, 4-, 8-cell, morula or blastocyst, respectively. The zygote stage were more sensitive rather than late stage embryos. The exposing time in VS1 for 1 min was better than that for 2 or 3 min, even it was not significantly different. The OPP vitrification method could be useful of mouse embryos either with EFS or EDS vitrification solution.

본 연구는 동결동결보호제의 종류와 배발달단계가 생쥐의 OPP vitrification 동결방법에 미치는 영향을 알아보고자 실시하였다. 동결속도, 동결보호제 및 배발달단계는 vitrification 방법에 따른 수정란의 생존성에 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에 사용된 동결보존액은 40% (v/v) ethylene glycol, 18% (w/v) Ficoll, 0.3 M sucrose와 5% FCS가 첨가된 D-PBS (EFS) 및 16.5% ethylene glycol, 16.5% dimethyl sulfoxide, 0.5 M sucrose 와 5% D-PBS (EDS)을 이용하였다. 배반포기배는 hCG 처리후 90시간째에 자궁으로부터 채취하여 실험 1에 이용하였고, 실험 2와 3에서는 zygote 를 hCG 처리후 18시간에 난관에서 채취하여 mHTF 배양액에 5% $CO_2$, 37$^{\circ}C$ 조건하에 배양하면서 2-, 4-, 8-cell, compacted morula, 또는 blastocyst를 이용하였다. 실험 1에서 배반포기배의 적당한 동결보존액을 결정하기 위하여 EFS 또는 EDS로 OPP vitrification 을 실시하였다. 재확장배반포기에 의한 생존율은 대조군과 EDS 처리군 (100, 100%) 이 EFS 군 (95.0%) 보다 유의적 (P＜0.05)으로 높게 나타났으나, 부화배반포기에서는 EFS 군 (90.0%) 이 대조군 (100%) 및 EDS 군 (95.0%) 보다 유의적으로 낮은 발달율을 보였다. 실험 2에서는 zygote, 2-, 4-, 8-cell, 상실배 빛 배반포기 등의 초기배에서도 OPP vitrification 동결방법이 적당한지를 판단하기 위하여 실시하였다. Zygote (70.0%) 는 동결융해 후 배발달율이 2, 4, 8, 상실배 및 배반포기배에 비하여 유의적으로 낮은 발달율을 보였다 (89.7, 90.0, 92.8, 97.6 및 97.5%) (P＜0.05). 또한 동결융해란의 할구수에서는 대조군 및 배반포기배 (35.7$\pm$2.98 및 39.6$\pm$2.81)에서 zygote, 2-, 4- 8-cell, 상실배 (29.8$\pm$3.21, 31.3$\pm$3.83, 29.3$\pm$3.58, 28.9$\pm$3.21 및 30.8$\pm$2.93) 보다 유의적으로 높게 나타났다 (P＜0.05) 실험 3에서는 zygote의 VS1 에 노출시간에 따른 생존율을 조사한 결과 융해후 2-cell (91.6, 88.5 및 88.9%) 및 배반포기 (83.3, 74.3 및 69.4%) 까지 배발달율은 1,2 및 3분간의 노출시간에 따른 유의적인 차이를 보이지 않았다. 또한 융해후 노출시간에 따른 할구수에서도 유의적인 차이를 보이지 않았다 (36.4$\pm$4.76, 32.4$\pm$4.67 및 27.6$\pm$4.52). 이상의 결과에서 OPP vitrification 방법은 EFS 또는 EDS 동결보존액에 따른 유의적인 차이 없이 이용될 수 있는 것으로 판단된다. 배발달단계에 따른 생존율은 zygote 의 초기배는 2, 4, 8, 상실배 및 배반포기보다 유의적으로 저조한 생존율을 보였다. Zygote의 VS1에 노출시간에 따른 생존율도 1 분간의 노풀시간에서 높은 배발달율을 보였다. OPP vitrification 동결보존방법으로 생쥐수정란의 동결보존에 유용하게 이용가능한 것으로 판단된다.