• 대한생식의학회:학술대회논문집
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• 대한불임학회 1996년도 추계 학술대회 및 정기총회
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• pp.64.2-65
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• 1996

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제12권1호
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• pp.19-30
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• 2008

수정란이 포배로 분화하는 것은 착상을 통하여 개체 발생이 성립되는 포유동물의 발생에 있어서 핵심적인 현상이다.. 초기 배아 발생 시기동안 배아는 생존을 위한 에너지원을 공급받아야 한다. 포유동물의 난자는 보통의 경우 난자 형성 동안 많은 양의 에니지원을 세포질에 비축하지 않기 때문에 발생 동안 수란관과 자궁으로부터 물질대사와 관련돼 여러 물질, 특히 에너지원을 획득해야 한다. 탄수화물은 착상전 배아의 주 에너지원으로 알려져 있다. 포도당, 젖산염, 피르브산염은 착상 전배아 배양액에서 없어서는 않될 성분으로, 초기 배아는 그 발생 단계에 따라 이들 물질에 대한 선호도를 각기 다르게 갖고 있다. 포도당수송체(glucose transporter)와 수소이온-단당류 동향수송체($H^+$-monocarboxylate cotransporter)는 탄수화물을 수송하는 주된 매개자로 이들의 발현 수준은 일차적으로 내인성 또는 인슐린이나 포도당과 같은 외인성 요인에 동시적으로 조절을 받는다. 비록 1960년대 이후 화학적으로 규명된 BWW와 같은 배양액을 이용하여 수정란이 성공적으로 포배로 발생되고 이식 후 정상적인 새끼가 태어났어도, 발생조절에 있어서 이들 탄수화물 물질대사 산물의 역할은 잘 알려져 있지 않다. 포도당은 밀착이 진행되는 상실배에서 물질대사 관련 효소와 수송체의 발현을 조절하고, 포배강 형성에 필요로 하는 에너지를 생산하는데 관련된 것으로 인식되고 있다. 다른 한편으로 cytokine은 배아에서 탄수화물의 대사율, 그리고 물질대사율 조절을 통하여 배아 발생을 조절할 수 있는 것으로 제안되어 왔다. 또한, 근래 들어 본인 등은 젖산염이 착상 전 배아의 발생을 조절할 수 있는 물질임을 밝히고 있다. 이러한 결과들은 탄수화물의 물질대사물이 초기 배아 시기에 에너지원으로서 뿐만이 아니라 생합성 경로 및 다른 조절경로에 참여하고 있음을 의미한다. 따라서 초기 배아 발생 동안 탄수화물 대사와 대사물질은 에너지원으로서 뿐만이 아니라 수정란이 착상할 수 있는 능력을 갖춘 포배로 발생하는 것을 조절하는 조절물질로 그 중요성이 있다.

• 한국동물학회지
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• 제29권1호
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• pp.13-22
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• 1986

특정 계통의 생쥐 초기 배아의 체외 배양때에 나타나는 "In Vitro 2-Cell Block" 현상을 규명할 것을 목적으로 하고 본 실험이 행해졌다. 먼저 이 현상이 발생하는 ICR 계통의 생쥐의 수정란 또는 2세포기의 배아를 일정시간 대 (배란을 유도하기 위한 hCG주사시간을 기준)를 두고 수란관으로부터 회수한 뒤 이를 3-4일간 배양하면서 배낭으로까지의 발생능력을 알아보았다. 그 결과 hCG주사 후 약 30시간이 지난 뒤 수란관에서 회수한 수정란이나 2세포기의 배아의 일부가 배낭으로까지 발생하였으며 만일 48시간이 지나면 수란관 내에서 회수된 배아는 대부분이 2세포기 배아이며 이것들은 거의 배낭으로 발생하였다. HCG 주사 후 27시간이 지난 수란관으로부터 회수한 수정란을 2시간에서 24시간을 배양한 뒤 이들을 다시 수란관에 이식하여 기관배양법에 의해 72시간 배양하고 다시 수란관 밖에서 배아를 24시간 배양해 본 결과, 배아들이 수란관 밖의 환경에서 배양된 시간이 길수록 이것들을 다시 수란관내에 되돌려 준다 하더라도 배낭으로까지 발생할 능력을 크게 상실하였다. 이같은 실험 결과로 보아 생쥐의 수정란이 "2-Cell Block" 현상을 극복하기 위해서는 수정후 일정시간 이상을 수란관이라는 환경내에 머물러 있어야 한다는 것을 알게 되었다. 즉, 배아는 수란관에 오래 머물러 있을수록, 그리고 수란관으로부터 축출되더라도 다시 수란관으로 돌려보내질 때까지 밖에 머물러 있는 시간이 짧을수록, 수정란 혹은 2세포기 배아의 배낭으로의 발생능력은 정상에 가깝게 유지되는 것이다. "2-Cell Block"에 걸려있는 2세포기의 배아는 배양 후 24시간까지에는 광학현미경적인 관찰 결과 정상적인 형태를 보여주고 있었으나 48시간이 되면 핵의 이상응축이 나타나며 72시간이 경과하면 세포질 내에 비정상적인 공포들이 나타나고 있었다.

• 한국동물학회지
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• 제35권4호
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• pp.526-533
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• 1992

포유류 배아의 착상기작을 규명하고자 본 연구에서는 착상시기에 수정된 배아가 착상부위를 어떻게 인식하는 지 그리고 착상부위의 분화유발요인이 무엇인지를 조사하였다. 착상시기(임신 제6일)와 착상후 초기배아 발생기간(임신 제9일)중 혈청내 estradiol (E2)과 Progesterone(P4)의 농도를 측정하였으며, 자궁내막 조직을 착상부위 (antimesome trium)와 비 착상부위(mesometrium)로 분리하여 P4의 수용체 농도를 측정하였다. 혈청내 E2의 농도는 임신 제6일군에서 E2처리군에서 가장 높았으며, 임신 제9일에서는 intact 대조군에서 가장 높고 제9일의 모든 실험군의 농도는 임신 제6일군보다 높았다. 혈청내 P4 농도는 임신 제6일과 9일에서 다같이 대조군에서 가장 높으며 처리군 중에서는 P4처리군에서 높아지고 있다. P4 농도 역시 임신 제9일의 모든 실험군에서 제6일의 실험군보다 높았다. P4수용체 농도는 착상부위가 비 착상부위보다 높으며, 대조군(P < 0.01)과 P처리 군(P < 0.05)에서는 유의한 차이로 비 착상부위보다 높았다. 자궁내막조직 착상을 위한 분화에는 P4의 영향이 크며 P4의 혈청내 농도와 핵의 수용체 농도는 모든 실험군에서 상응하는 관계를 나타내었다. 이 결과는 앞서 일차적으로 발표한 알카리성 phosphatase (ALPase) 활성과도 상응하는 것이다.

• 한국수정란이식학회:학술대회논문집
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• 한국수정란이식학회 2002년도 국제심포지엄
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• pp.105-105
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• 2002

염색체의 구조적 이상으로 인한 습관성 유산과 기형아의 출산을 예방하기 위해 착상전 배아에서 할구를 분석하여 정상적인 핵형을 가진 배아만을 이식하는 착상전 유전자 진단 (preimplantation genetic diagnosis, PGD)의 성공적인 임상 적용이 보고되고 있으며, 그 적용 범위가 확대되고 있다. 그러나 일반적인 간기의 핵상을 이용한 PGD에서는 형광직접보합법 probe의 제약으로 보인자와 정상적인 핵형을 구분할 수 없는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 보다 정확한 PGD를 위해 생쥐 배아를 이용하여 분리한 할구에서 중기 염색체상을 획득하기 위해 미세소관 (microtubule) 형성 저해제를 처리하였으며, 이를 통해 확립된 방법을 인간의 PGD에 적용하고자 하였다. 과배란이 유도된 ICR 생쥐에서 4- 또는 8-세포기 배아를 수획하여 colcemid, nocodazole, vinblastine을 각각 0.1, 0.5, 1.0, 5.0$\mu$M을 처리하고, hoechst 33342로 염색하여 핵상을 관찰하여 최적의 농도를 결정하였다. 또한 각 미세소관 형성 저해제를 혼합 처리하여 가장 높은 중기 염색체상을 획득할 수 있는 혼합 처리를 결정하였다. 이렇게 결정된 혼합 처리 방법을 인간의 체외 수정 및 배아 이식술에서 획득된 3PN 배아에 처리하여 중기 염색체를 획득하였다. Colcemid, nocodazole, vinblastine 모두 1 $\mu$M이 최적 농도임을 확인할 수 있었다 (각각 96.3%, 92.0%, 98,4%). 미세소관 형성저해제를 혼합 처리하였을 경우 nocodazole과 vinblastine (각각 1$\mu$M)을 혼합 처리했을 때 중기 염색체 획득률(97.3%)이 가장 높았다. 인간의 3PN 배아에 1$\mu$M의 nocodazole과 vinblastine을 혼합 처리한 후, 113개의 할구를 분석하여 44개(38.9%)의 할구에서 중기 염색체를 확인할 수 있었다. 본 실험 결과를 통해 중기 염색체를 획득하기 위하여 미세소관 형성 저해제를 처리하는 방법은 생쥐의 배아에서는 효과적이지만, 인간의 배아에서는 그 효율이 다소 낮음을 알 수 있었다. 그러나 이 방법을 개선하여 인간의 할구에서 중기 염색체의 획득률을 높이고, 이를 염색체의 구조적 이상에 대한 착상전 유전자 진단에 적용한다면, 보인자와 정상의 핵상을 구분하여 정상의 핵상만을 갖는 배아의 이식을 통하여 더욱 정확한 착상전 유전자 진단을 시행할 수 있으리라 사료된다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제10권2호
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• pp.105-113
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• 2006

세포의 대사과정에서 생성되는 활성산소종(reactive oxygen species : ROS)은 세포의 성숙과 발생 과정을 저해하며, 인간의 생식 수관에서 불임의 원인이 된다. 많은 세포생물학적 연구를 통해 ROS에 대한 세포 내의 보호 기작이 밝혀지고 있다. Activating transcription factor 4(ATF4)는 세포 내에서 산화적 스트레스를 비롯한 여러 스트레스 요인으로부터 세포를 보호하는 기작에 관여하는 중요한 인자로서, 스트레스에 의한 세포 사멸을 유도하는 유전자의 활성화와 관련이 있다고 알려져 있다. 본 연구에서는 착상 전 초기 배아의 발생 단계에서 ROS에 의한 산화적 스트레스가 배아의 발생에 영향을 준다는 보고와 관련하여 생쥐 초기배아에 산화적 스트레스 요인인 $H_2O_2$(hydrogen peroxide)를 처리한 후 ATF4 유전자의 발현 변화를 추적하였으며, ROS 방어에 관여하는 SOD1 유전자와 apoptosis 유전자인 Bax의 발현 양상을 함께 비교하였다. 또한 면역형광염색법을 이용하여 착상전 초기배아의 ATF4 단백질 발현 부위를 조사하였다. $H_2O_2$를 0.1 mM 농도로 처리한 2-세포기 배아에서는 처리 8시간 후인 4-세포기 단계부터 발생율이 감소하기 시작하였으며, 0.5 mM과 1.0 mM 농도에서는 배아의 발생이 진행되지 않았다. RT-PCR결과 SOD1 유전자의 발현은 $H_2O_2$를 처리한 모든 그룹에서 처리 1시간째인 2-세포기 배아단계에서 대조군보다 증가하였으며, ATF4 유전자 역시 2-세포기 배아단계에서 발현이 증가하였다. Bax 유전자도 통일한 시기에 발현이 증가하였다. ATF4 단백질의 배아 세포 내 발현부위는 스트레스 방어 기작이 주로 일어나는 세포질에서 많이 발현이 되었으며 포배기 배아에서는 내세포괴(inner cell mass)부위 보다는 영양외배엽(trophectoderm)에서 발현됨을 확인하였다. 2-세포기 배아에서 ATF4 immunoreactivity는 모든 $H_2O_2$농도 처리군에서 대조군보다 증가하였다. 이상의 결과에서, 착상 전 초기 배아에서 ROS에 의해 ATF4 발현이 유도됨을 확인하였다. 따라서 산화적 스트레스에 대해 배아를 보호하기 위한 방어 기작에 ATF4가 관여하는 것으로 사료되며, 세포 사멸 유전자의 발현과도 밀접한 관련이 있는 것으로 사료된다.

• Clinical and Experimental Reproductive Medicine
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• 제36권4호
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• pp.311-319
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• 2009

목 적: 인간 배아줄기세포 (human embryonic stem cells; hESCs)는 미분화 상태로 무한 증식할 수 있는 자가 증식(self-renewal) 능력과 인체의 모든 세포로 분화할 수 있는 전분화능 (pluripotency)의 특징을 가진 세포로, 손상된 세포를 건강한 세포로 대체하고자 하는 세포치료 (cell therapy) 연구에 활용하기 위한 세포 공급원 (cell source)으로 제시되고 있다. 그러나 인간 배아줄기세포는 확립된 초기에 세포를 안정적으로 배양하고 유지하는 과정이 쉽지 않으며, 특히 동결보존되어 있던 세포를 해동한 후 배양할 때 자연 발생적 분화가 높기 때문에 세포주의 유지에 많은 어려움이 따른다. 본 연구에서는 동결보존되어 있던 초기 계대의 인간 배아줄기세포를 해동하여 다시 배양할 때 자연 발생적 분화 부분을 기계적 분리 방법으로 제거하여 미분화 상태의 세포를 보다 빠르게 확보하기 위한 효율적인 방법에 대해 알아보고자 하였다. 연구방법: 인간 배아줄기세포를 계대 배양한지 4일이 되는 날, 50% 이상의 자연 발생적 분화가 나타난 세포군에서 분화된 부분만을 절개용 유리 피펫 (drawn-out dissecting pasture pipette)을 사용하여 기계적인 방법으로 제거하였다. 이후 지속적으로 배양액을 교환해 주며 세포군의 제거된 부분을 7일째 되는 날까지 관찰하였다. 결 과: 기계적 분리 방법을 사용하여 인간 배아줄기세포의 자연 발생적인 분화 부분을 제거한 빈 공간에 미분화상태의 인간 배아줄기세포가 분열하여 채워지는 것을 관찰하였다. 또한, 이 실험 방법을 연속 두 번 적용하여 배양했을 때 미분화 세포로 회복되는 세포군의 비율이 조금 더 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 결 론: 동결되어 있던 초기 계대 인간 배아줄기세포의 해동 후, 자연 발생적 분화에 의해 미분화 상태를 유지하는 세포의 수가 적어 계대를 유지 하기가 어려울 때 이와 같은 기계적 분리 방법을 사용하여 자연 발생적 분화 부분을 제거한 후 배양을 지속하는 것이 단기간 내에 미분화 상태를 유지하는 인간 배아줄기세포의 양적 확보를 위한 효율적인 방법이라고 사료된다.

• 한국발생생물학회:학술대회논문집
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• 한국발생생물학회 1998년도 제4차 학술발표대회 및 정기총회
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• pp.32-33
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• 1998

생물체에서 유전외적 변형의 하나인 DNA 메틸화는 cis-acting factor의 조성변화를 통하여 세포특이 유전자의 발현과 virus latency, genomic imprinting, mutagenesis등과 같은 생물학적 효과를 나타내는 것으로 알려져 있다.(reviewed by Olle Heby, 1995). 5-azaCR, 5-azaCdR 그리고 6-azaCR의 처리결과는 배아자체의 DNA 메틸화의 유지가 정상발생에 필수적임을 알 수 있으며, 메틸화에 의한 배아발생 조절기작이 존재함을 암시하고 있다. 이러한 과정에서 5-azaCR과 5-azaCdR은 서로다른 경로를 통하여 배아발생에 관여함을 보여주었다. 즉, 5-azaCdR은 주로 DNA에 incorporation되어 작용하는 것으로 여겨지며, 5-azaCR은 DNA 보다는 RNA에 incorporation되어 작용하는 것으로 나타났다. 그리고, 비록 소수의 유전자만이 조사되었지만, 5-azaCdR의 incorporation에 의한 cis-acting factor의 변화는 전사인자인 c-myc proto-oncogene과 fluid 수송에 관여하는 $Na^{+}$, $K^{+}$-ATPase 유전자의 전사를 억제하지 않았다. 반면, 5-azaCR의 RNA로의 incorporation은 전사인자인 c-myc proto-oncogene의 전사를 억제하였으며, 연이어 fluid 수송에 관련되어있는 $Na^{+}$, $K^{+}$-ATPase 유전자의 전사를 억제하였다. 이것은 아마도 RNA로 incorporation된 5-azaCR은 RNA의 post-transcriptional processing에 영향을 주어 trans-acting factor의 조성을 변화, 전사적 repression을 유발한 것으로 사료된다. 생쥐 착상전 초기배아에서 DNA 메틸화는 short-term하게는 cis-acting factor로써 전사적 수준에서 유전자발현 조절하며, 그리고 유전자발현을 통하여 long-term하게는 배아발생에 관여 할 것이라고 사료된다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제5권1호
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• pp.17-21
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• 2001

생쥐 초기배아의 체외배양 시 부화에 관련된 단백질 분해효소의 발현 시기와 존재부위를 알아보고 trypsin억제제 benzamidine을 배양액에 첨가하여 부화효소의 역할을 살펴보았다. 부화 효소로 제안되고 있는 trypsin 유사효소의 발현부위를 확인하기 위해 rhodamine이 부착되어 있는 Trypsin subsfrate probe를 이용하여 형광염색하였다. 생쥐 배아의 발생과정에서 trypsin 유사효소의 발현은 후기 상실 배아에서부터 관찰되었으며, 포배기 배아에서는 영양배엽 표면에서 전체적으로 관찰되었다. 특히, 부화가 진행되고 있는 배아의 부화 개시 부위 (blebbing)에서 그 염색 정도가 상대적으로 강함을 확인할 수 있었다. 생쥐 4-세포기 배아의 체외배양 시 배양액에 trypsin 억제제인 benzamidine을 ImM 농도로 첨가하였을 때 포배기로의 발생률은 영향을 받지 않았지만, 부화율은 15.8%로 대조군의 83.0%에 비해 유의하게 (p<0.02) 낮게 나타났다. 배아의 발생단계에 따라 5mM의 benzamidine을 12시간 동안 처리한 경우 부화율이 8.7%로 대조군의 83.0%에 비해 유의하게(p<0.01)낮았다. 결론적으로, trypsin 유사효소는 초기 포배기에서부터 발현되기 시작하며 특히, 후기 포배기에서 그 효소의 작용이 부화 과정에 커다란 영향을 미치는 것이 확인되었다. 또한 배양중 부화 과정에서는 배아 자체에서 분비되는 trypsin 유사효소의 역할만으로도 부화할 수는 있지만 생체 내에서는 배아와 자궁내막 상피와의 상승적 상호 작용에 의해 부화과정이 더 활발히 진행되는 것으로 생각된다.

• 한국발생생물학회:학술대회논문집
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• 한국발생생물학회 2005년도 제5회 발생공학 국제심포지엄 및 학술대회
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• pp.49-49
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• 2005