• 제목/요약/키워드: Human blastocyst

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Stem Cell Biology, 최근의 진보 (Recent Advancement in the Stem Cell Biology)

  • 한창열
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제33권3호
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    • pp.195-207
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    • 2006
  • Stem cells are the primordial, initial cells which usually divide asymmetrically giving rise to on the one hand self-renewals and on the other hand progenitor cells with potential for differentiation. Zygote (fertilized egg), with totipotency, deserves the top-ranking stem cell - he totipotent stem cell (TSC). Both the ICM (inner cell mass) taken from the 6 days-old human blastocyst and ESC (embryonic stem cell) derived from the in vitro cultured ICM have slightly less potency for differentiation than the zygote, and are termed pluripotent stem cells. Stem cells in the tissues and organs of fetus, infant, and adult have highly reduced potency and committed to produce only progenitor cells for particular tissues. These tissue-specific stem cells are called multipotent stem cells. These tissue-specific/committed multipotent stem cells, when placed in altered environment other than their original niche, can yield cells characteristic of the altered environment. These findings are certainly of potential interest from the clinical, therapeutic perspective. The controversial terminology 'somatic stem cell plasticity' coined by the stem cell community seems to have been proved true. Followings are some of the recent knowledges related to the stem cell. Just as the tissues of our body have their own multipotent stem cells, cancerous tumor has undifferentiated cells known as cancer stem cell (CSC). Each time CSC cleaves, it makes two daughter cells with different fate. One is endowed with immortality, the remarkable ability to divide indefinitely, while the other progeny cell divides occasionally but lives forever. In the cancer tumor, CSC is minority being as few as 3-5% of the tumor mass but it is the culprit behind the tumor-malignancy, metastasis, and recurrence of cancer. CSC is like a master print. As long as the original exists, copies can be made and the disease can persist. If the CSC is destroyed, cancer tumor can't grow. In the decades-long cancer therapy, efforts were focused on the reducing of the bulk of cancerous growth. How cancer therapy is changing to destroy the origin of tumor, the CSC. The next generation of treatments should be to recognize and target the root cause of cancerous growth, the CSC, rather than the reducing of the bulk of tumor, Now the strategy is to find a way to identify and isolate the stem cells. The surfaces of normal as well as the cancer stem cells are studded with proteins. In leukaemia stem cell, for example, protein CD 34 is identified. In the new treatment of cancer disease it is needed to look for protein unique to the CSC. Blocking the stem cell's source of nutrients might be another effective strategy. The mystery of sternness of stem cells has begun to be deciphered. ESC can replicate indefinitely and yet retains the potential to turn into any kind of differentiated cells. Polycomb group protein such as Suz 12 repress most of the regulatory genes which, activated, are turned to be developmental genes. These protein molecules keep the ESC in an undifferentiated state. Many of the regulator genes silenced by polycomb proteins are also occupied by such ESC transcription factors as Oct 4, Sox 2, and Nanog. Both polycomb and transcription factor proteins seem to cooperate to keep the ESC in an undifferentiated state, pluripotent, and self-renewable. A normal prion protein (PrP) is found throughout the body from blood to the brain. Prion diseases such as mad cow disease (bovine spongiform encephalopathy) are caused when a normal prion protein misfolds to give rise to PrP$^{SC}$ and assault brain tissue. Why has human body kept such a deadly and enigmatic protein? Although our body has preserved the prion protein, prion diseases are of rare occurrence. Deadly prion diseases have been intensively studied, but normal prion problems are not. Very few facts on the benefit of prion proteins have been known so far. It was found that PrP was hugely expressed on the stem cell surface of bone marrow and on the cells of neural progenitor, PrP seems to have some function in cell maturation and facilitate the division of stem cells and their self-renewal. PrP also might help guide the decision of neural progenitor cell to become a neuron.

배양액에 첨가하는 에너지원이 생쥐 배 발생 능력에 미치는 영향 (Effects of Energy Substrates in Culture Media on Developmental Capacity of Mouse Embryos)

  • 박기상;이현정;박성백;김지철;이택후;전상식
    • Reproductive and Developmental Biology
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    • 제31권1호
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    • pp.35-41
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    • 2007
  • 본 연구는 인간 난관액 또는 자궁액 내에 존재하는 에너지원이 생쥐 2-세포기 배의 체외 발달에 미치는 영향을 조사하기 위하여 실시하였다. ICR 암 생쥐에 5 IU hCG 주사 후 $46{\sim}50$ 시간에 2-세포기 배를 회수하였다. 회수된 배는 3가지 배양 조건 [대조군: 0 mM Group A: glucose(G) 0.5 mM + pyruvate(P) 0.32 mM + lactate(L) 10.5 mM, Group B: G 3.15 mM + P 0.1 mM + L 5.83 mM]에서 72시간 배양하였다. 배양 24 시간에 상실배 출현율은 group A (72.3%)와 group B (56.6%)가 대조군(34.9%)보다 유의하게 높았다.(p<0.05). 그러나 48시간에 배반포기 배 출현율은 대조군(51.8%)이 group A (39.8%)와 group B (25.9%)보다 유의하게 (p<0.05) 높았다. 72시간에 투명대 부착 ($ZiB,\;41.0{\sim}51.8%$), 투명대 탈출 ($ZeB,\;18.1{\sim}32.5%$) 및 총 배반포기 배 출현율 ($68.7{\sim}73.5%$)은 실험군 간에 통계적인 차이가 없었다. 배반포기 배의 평균 세포수와 ICM 세포수는 group A (70.8, 13.4)와 group B (64.4, 11.8)가 대조군 (53.1, 5.7)보다 유의하게(p<0.05) 많았고, 통계적인 유의차는 없었으나 group A가 group B보다 많은 경향이었다. 총 세포수에 대한 ICM 비율은 group A(22.9%)와 group B(23.7%)가 대조군(14.2%)보다 유의하게(p<0.05) 높았다. 영양배엽(TE) 세포수($34.1{\sim}45.1$)는 실험군 간에 통계적인 차이가 없었다. ICM에 대한 TE 비율(ICM:TE ratio)은 대조군(1:6.0)이 group A(1:3.4)나 group B(1:3.4)보다 유의하게(p<0.05) 높았다. 생쥐 2-세포기 배를 배양하여 72시간까지의 배 발달율을 살펴보면 배양액에 에너지원을 첨가하는 것이 효과적이었으며, 자궁액 농도보다는 난관액 농도로 에너지원을 조절했을 때 배 발생 능력이 높은 경향을 보였다.

수정란 이식시 생쥐 완전탈출 배반포기배의 유용성 검토 (Study on The Usability of Mouse Hatched Blastocysts in Embryos Transfer)

  • 이봉경;김은영;남화경;이금실;윤산현;박세필;임진호
    • 한국가축번식학회지
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    • 제22권1호
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    • pp.11-17
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    • 1998
  • 본 연구는 생쥐 완전탈출 배반포기배의 체내 발달율을 조사하기 위해 실시하였다. 공시된 완전탈출 배반포기배는 체내에서 생산된 전핵기 수정란을 5일과 6일동안 체외배양하여 얻었으며, 완전탈출 배반포기배의 직경을 기준으로 small(S-HBs), medium(M-HBs), large(L-HBs)로 구분하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 체외배양 4일째에 얻어진 배반포기배를 $24\sim48$시간동안 추가배양했던 바, 배양 5일과 6일째에 완전탈출 배반포기배의 발달율은 29.1%와 22.8%였다. 2) 또한, 완전탈출 배반포기배의 총 세포수를 조사하였던 바, S-HBs ($77.7\pm5.3$, $59.6\pm4.4$), M-HBs ($83.7\pm4.0$, $66.8\pm3.5$), L-HBs ($100.7\pm2.6$, $88.9\pm3.8$)로 나타나, 완전탈출 배반포기배의 크기가 증가함에 따라 총 세포수도 증가한다는 것을 알 수 있었다. 특히, S-HBs와 L-HBs의 총 세포수간에는 유의적인 차이가 있었다.(p<0.01). 3) 분류된 완전탈출 배반포기배를 가임신 3일된 대리모의 자궁에 이식하였을 때, 배양 5일째의 임신율과 착상율이 S-HBs (28.6%, 15.7%), M-HBs (44.4%, 30.9%), L-HBs (62.5%, 49.1%)로서 완전탈출 배반포기배의 크기가 커질수록 증가하였던 반면, 배양 6일째에는 이러한 양상을 볼 수 없었다. 그러나, 전체 착상율에 대한 정상산자율을 조사하였던 바, 배양 5일째의 S-HBs (87.5%)가 다른 군에 비하여 유의하게 높게 나타났다. (p<0.01). 따라서, 이러한 결과로 미루어 볼 때, 체외에서 배양된 건강한 완전탈출 배반포기배는 높은 임신율과 착상율 및 정상산자율을 얻을 수 있음을 확인하였던 바, 이는 인간포배기 배아이식시 잉여의 완전탈출 배반포기배의 유용성 검토를 위한 기초자료로서 이용될 수 있음을 시사한다고 하겠다.

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미세주입을 이용한 난자로의 분리된 미토콘드리아 전달 (Transfer of Isolated Mitochondria to Bovine Oocytes by Microinjection)

  • 백상기;변준호;김보규;이아람;조영수;김익성;서강미;정세교;이준희;우동균
    • 생명과학회지
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    • 제27권12호
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    • pp.1445-1451
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    • 2017
  • 미토콘드리아는 산화적 인산화와 연결된 전자전달을 통하여 에너지 생산에 중추적인 역할을 갖는다. 이 외에도 미토콘드리아는 신진대사, 세포자멸, 신호전달 그리고 활성산소 생성 등의 다양한 기능을 수행한다. 따라서, 미토콘드리아의 기능장애는 여러 인체질환에 영향을 준다는 것이 명백하다. 또한, 미토콘드리아 DNA의 돌연변이는 에너지 신진대사에 결함이 있는 여러 유전성 질환의 원인을 제공한다. 불행하게도 아직 이러한 유전성 미토콘드리아 DNA 질환의 치료법은 전무한 상태이다. 이러한 관점에서, 결함 미토콘드리아를 정상 미토콘드리아로 치환하는 최근의 시도는 큰 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 녹색형광단백질로 표지된 미토콘드리아를 원심분리에 기반하여 생화학적으로 분리하고, 분리된 미토콘드리아를 동물복제에 쓰이는 미세주입 기법으로 소 난자에 전달 하였다. 이러한 미토콘드리아가 미세주입된 난자에서 단위발생을 유도하여 배반포 단계까지의 초기 발생과정에서 미토콘드리아 미세주입의 영향을 분석하였다. 미토콘드리아에 표지된 녹색형광단백질을 형광현미경으로 분석함으로써 미세주입으로 난자에 전달된 미토콘드리아는 빠르게 세포질에서 분산되고, 이 후 발생되는 딸세포에게 전달됨이 확인되었다. 따라서, 본 연구에서 수행된, 미세주입을 이용한 미토콘드리아의 전달은 최근 활발히 연구되는 미토콘드리아 치환 기법, 유전성 미토콘드리아 DNA 질환 치료법 및 동물복제 등에 유용한 모델로의 기여가 기대된다.