Chicken primordial germ cells (cPGCs) are founder germ cells in embryonic stage of development that eventually give rise to sperms or oocytes. Currently cPGCs are only known cells enabling germline transmission in chicken and their cultivation protocols were recently established. Although genome modifications of chickens are now theoretically possible using cPGCs, there are still several hurdles to overcome to practically use cPGCs as mediators for chicken transgenesis. First, efficiency of gene delivery into cPGCs remains low with current methods. Second, there aregene silencing mechanisms against the expression of foreign genes in cPGCs. In this study, we successfully increased the efficiency of gene delivery in cPGCs by taking advantage of the TTAA-specific $piggybac$ transposon system. Moreover, a pipette-type electroporator significantly enhanced transfection efficiency up to 5-fold compared withcuvette-type methods. Taken together, the technological advances in our study will provide practical benefits for the application to fulfill genetic modifications of chicken genome.
동결 닭 PGCs의 생식계열 키메라를 이용한 생체에의 복원을 실용화 하기 위해서는, 닭 PGCs의 동결보존기술의 향상에 의해 동결 및 융해 후의 많은 생존세포를 확보 하는 것과, 생식계열 키메라의 제작효율을 높이는 것이 반드시 필요하다. 닭 PGCs는 배양 5.5일령의 닭 원시생식선으로부터 채취하고, ACS 방법에 의해서 순수 닭 PGCs를 분리했다. 닭 PGCs의 동결보존실험결과 다음의 4종류의 동결방법을 각각 비교 검토했다. 1. 플라스틱 스트로에 의한 완만동결법 (SF), 동결보호물질은 2M 에틸렌 글리콜 (EG), 2. 스트로에 의한 급속동결법 (RF), 8M EG + 7% PVP, 3. 동결용 Cryotube에 의한 SF, 2M EG, 4. 튜브에 의한 SF, 10% DMSO. 동결 및 융해 후의 PGCs의 생존율은 각각 76.4%, 70.6%, 80.5%, 78.1%로 관찰되었다.
귀중한 한국재래닭 (오계)의 원시생식세포를 냉동보존하고, 키메라 닭을 통한 재래종의 복원을 도모하는 방법을 실용화하기 위해서, 오계의 원시생식세포에 있어 최적의 동결방법에 대해 검토했다. 원시생식세포의 동결은, 세포를 분리한 후, 동결배지의 기초가 되는 혈청으로서 소 태아혈청 (FBS) 그리고 닭 혈청(CS)를 이용하고, 동결보호제로서는 EG 및 DMSO의 첨가량을 2.5, 5, 10, 15%로 설정하고, 300 ${\mu}L$의 동결배지 용량으로 동결 튜브 안에서 $-70^{\circ}C$로 동결했다. 융해 후에는 오계 PGC의 생존율을 확인 및 검토를 했다. 그 결과, FBS 처리군이 CS 처리군 보다 생존 PGC 회수율이 높은 경향을 나타냈다. 또한 항동해제로서 최적의 조건은 10% EG + FBS의 조합을 기초로 한 동결배지에서 가장 높은 오계원시 생식세포의 생존율을 확인했다. 이러한 결과들로부터 한국재래종(오계)의 원시생식세포의 동결보존의 실용화가 보다 더 향상 될 수 있는 또 하나의 방법이 될 수 있음을 시사한다.
Chick embryos from stage 14 to stage 31 were studied by means of serial section and light microscopy in order to learn the relationship between the settlement sites of the primordial germ cells (PGCs) and the forming genital ridge. The results showed that: when embryo hatched for 53-56 h, the PGCs reached the coelomic epithelial tissue where gonad would be formed, meanwhile the epithelial tissue began thicker before the PGCs reached. Before stage 19, the final region the PGCs arrived was the thickened portion of the coelomic epithelium, the glycogen in the PGCs cytoplasm maintenance remained unchanged. However at the 3.5-5th hatching day, the glycogen in the PGCs cytoplasm reduced gradually. On the 6th hatching day, the gonad of the embryo appeared the feature of ovary, and the glycogen in the PGCs cytoplasm reduced further. On the 7th hatching day, the differentiation of ovary or testis was obvious and the glycogen in the PGCs cytoplasm later disappeared.
동결 닭 PGCs의 생식계열 키메라를 이용한 생체에의 복원을 실용화 하기 위해서는, 닭 PGCs의 동결 보존 기술의 향상에 의해 동결 및 융해 후의 많은 생존 세포를 확보하는 것과, 생식계열 키메라의 제작 효율을 높이는 것이 반드시 필요하다. 닭 PGCs는 배양 5.5~6일령의 닭 원시 생식선으로부터 채취하고, MACS 방법에 의해서 순수 닭 PGCs를 분리했다. 15% 각각의 EG와 DMSO를 동결 보호제로 사용한 처리군이 각 군의 농도에 상관없이 유의적(p<0.05)으로 PG 처리군보다 동결 및 융해 후의 세포의 생존율이 높음을 확인하였다. 특히, 10% EG+FBS 조합의 처리군에서 상업용 닭인 한협육종협회3호종(B : 88.7%)이 오계종(A : 85.1%), 아사 브라운종(C : 84.6%) 그리고 화이트 레그혼종(D : 85.9%)의 세 품종보다 동결 및 융해 후의 닭 PGCs의 생존율이 유의적(p<0.05)으로 높음을 확인하였다. 간이 동결에 있어서 가장 높은 생존율을 보인 10% EG이 10% DMSO와 함께 최적의 동결 보호제로서 사용 가능성을 확인하였다.
동결 닭 원시 생식 세포의 생식계열 키메라를 이용한 생체에의 복원을 실용화 하기 위해서는, 닭 원시 생식 세포의 동결 보존 기술의 향상에 의해 동결 및 융해 후의 많은 생존세포를 확보하는 것이 반드시 필요하다. 닭 원시 생식 세포는 배양 5.5일령의 닭 원시 생식선으로부터 채취하고, MACS 방법에 의해서 순수 닭 원시 생식 세포를 분리했다. 15% 각각의 EG를 동결 보호제로 사용한 처리군이 각 군의 농도에 상관없이 유의적(p<0.05)으로 PG 처리군보다 동결 및 융해 후의 세포의 생존율이 높음을 확인하였다. 특히, 동결 보호제로 10% EG를 이용한 유리화 처리군에서 85.63%로 동일한 농도의 PG 처리군(66.81%)보다 유의적(p<0.05)으로 가장 높은 생존율을 보였다. 한편, 10% EG를 이용한 완만 동결 처리군에서 66.14%로 동일한 농도의 PG 처리군(50.11%)보다 유의적(p<0.05)으로 가장 높은 생존율을 보였다. 이상의 결과들로부터 유리화 동결에 있어서 가장 높은 생존율을 보인 10% EG이 최적의 동결 보호제로서 사용 가능함을 확인하였고, 이는 한국재래닭(오계)의 원시 생식 세포의 동결 보존의 실용화가 보다 더 향상될 수 있는 또 하나의 방법이 될 수 있음을 시사한다.
동결 닭 원시생식세포의 생식계열 키메라를 이용한 생체에의 복원을 실용화하기 위해서는, 닭 원시생식세포의 동결보존기술의 향상에 의해 동결 및 융해 후의 많은 생존세포를 확보하는 것과, 생식계열 키메라의 제작효율을 높이는 것이 반드시 필요하다. 닭 원시생식세포는 배양 5.5~6 일령의 닭 원시생식선으로부터 채취하고, MACS 방법에 의해서 순수 닭 원시생식세포를 분리했다. 15% 각각의 EG와 DMSO를 동결보호제로 사용한 처리군이 각 군의 농도에 상관없이 유의적(p<0.05)으로 glycerol 처리군보다 동결 및 융해 후의 세포의 생존율이 높음을 확인하였다. 특히 10% EG + FBS 조합의 처리군에서 상업용 닭(C : $89.4{\pm}0.2%$)과 이사브라운 (A : $87.4{\pm}0.4%$)의 두 품종이 오계(B : $77.6{\pm}1.1%$) 및 화이트레그혼(D : $76.2{\pm}0.9%$의 두 품종보다 동결 및 융해 후의 원시생식세포의 생존율이 유의적(p<0.05)으로 높음을 확인하였다. 이상의 결과들로부터10% EG + FBS와10% DMSO + FBS 조합의 두 처리구 간에 동결 및 융해 후의 세포생존율의 유의적인 차이는 보이지 않았지만, 동결 배지의 농도별 효율이 높음을 확인했다. 또한 네 품종 간의 동결 및 융해 후의 닭 원시생식세포 생존효율의 비교에서는 상업용 닭, 이사브라운, 오계 그리고 화이트레그혼 품종 순으로 생존율이 높음을 확인하였다. 초자화 동결에 있어서 가장 높은 생존율을 보인 10% EG이 10% DMSO와 함께 최적의 동결보호제로서 사용 가능성을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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