Effects of Sucrose Treatment on the Morphology and Integration of foreign DNA into Bovine Oocytes

소 난자에서 형태와 외래 DNA Integration에 관한 Sucrose 처리의 효과

The microinjection of retroviral vectors into the perivitelline spaces of MII-stage oocytes increased production of transgenic bovine embryos. However, oocytes have various sizes of perivitelline space, and there is the tendency that the oocyte membranes are damageable by micropipettes during the injection of retroviral vectors into perivitelline spaces or oocytes. Thus, it was not always possible to stably inject retroviral vector into perivitelline spaces of oocytes. Here we used sucrose to minimize the damage of the oocyte membrane. When the oocytes were suspended in 0.5% sucrose, poor quality oocytes showed rough cytoplasmic membranes, while good quality oocytes maintained smooth membranes. However, when the tatters were subjected to in vitro fertilization, no significant differences were observed in cleavage rates (82% of control Vs. 84% of sucrose treated oocytes). The Same trends were obtained from the oocytes fertilized after microinjection of LN$\beta$-EGFP and LNC-hGH genes into the perivitelline spares. The rates of cleavage and blastocyst from microinjection of LN$\beta$-EGFP genes were 81 and 25%, and from microinjection of LNC-hGM genes were 53 and 30%, respectively. The result indicated that microinjected oocytes could develop to the blastocyst stages after in vitro fertilization with no significant difference from control group. Moreover, the integration of hGH-gene (by PCR analysis) was detected in 52% of infected cleaved embryos and the expression of EGFP-gene (under a fluoresrence microscope) was also observed in 34% of infected blastocyst. These results indicated that 0.5% sucrose treatment could be an efficient method not only to select good quality embryos but also to inject retroviral vectors into perivitelline spares without any harm and hence improving developmental rates.

MII단계 난자의 위란강에 retroviral vector를 주입하여, 형질전환 난자의 생산하려는 연구가 수행되고 있다. 그러나 이러한 난자의 위란강의 크기는 매우 다양하므로, 외래유전자를 위란강에 미세주입을 할 때, 난자의 세포질에 손상을 줄 수가 있다. 이에 본 연구에서는 외래유전자 주입시 발생할 수 있는 난자세포의 손상을 최소화하기 위하여 sucrose처리법을 채택하였다. 즉 난자를 0.5%의 sucrose가 첨가된 배양액으로 처리함으로써 일정한 형태의 세포질을 유지하지 못하는 난자와 일정한 형태의 세포질을 유지하는 난자로 분류할 수 있었으며, 후자의 경우 세포질의 큰 손상 없이 retroviral vector를 난자의 위란강내에 주입할 수 있었다. 그러나 sucrose처리에 의해 선별된 난자의 수정율과 대조군의 그것 사이에는 유의차가 없었다. 또 sucrose처리에 의해 선발된 난자에 있어서 retroviral vector (LN$\beta$-EGFP and LNC-hGH) 주입 후의 분할율과 배반포발달율 같은 양상을 보였다. LN$\beta$-EGFP이 주입된 경우, 분할율과 배반포율이 81 및 25% 보였으며, LNC-hGH이 주입된 경우, 83 및 30%를 보였다. 그 결과 미세주입된 난자는 대조군과 유의적인 차이 없이 발달할 수 있었다. 게다가, hGH-gene의 결합율이 PCR 분석에 의하여 분할된 난자에서 52%를 보였으며, 또한 EGFP-gene의 발현율이 현광현미경을 총해 배반포난자 에서 34%가 관찰되었다. 이상의 결과를 종합할 매, 0.5%의 sucrose처리는 우량난자의 선발을 가능하게 하였으며, 주입유전자의 발현율이 낮아지지 않았을 뿐만 아니라, 외래유전자의 위란강내 주입시 난자에 대한 물리적 손상을 줄일 수 있으므로 발달율을 개선할 수 있는 것으로 사료된다.