The present study was performed to investigate the effect of Hh-Ag1.5, a small-molecule chemical agonist of SMOothened receptor, on the in vitro maturation and development of in vitro fertilized (IVF) embryos in pigs. Oocytes or fertilized embryos were cultured in a maturation or embryo culture medium supplemented with 0 (control), 25, 50 or 100 nM of Hh-Ag1.5, respectively. Although the maturation rate were not different among treatment groups, the blastocyst formation rate in the group treated with 25 nM Hh-Ag1.5 was significantly increased compared to other groups (P<0.05). While the highest dose of Hh-Ag1.5 (100 nM) did negatively affect to the embryo development and cell number in blastocysts compared to other groups (P<0.05), the apoptotic cell index in blastocysts was significantly lower in 25 and 50 nM groups than in control and 100 nM groups (P<0.05). The mRNA expression of the proapoptotic gene Bax and the ratio of Bax/Bcl-XL decreased in among treatment groups compared to control (P<0.05). The embryo quality related genes, Tert and Zfp42, were significantly decreased in 50 and 100 nM groups compared with control and 25 nM groups (P<0.05). In conclusion, the addition of 25 nM Hh-Ag1.5 to in vitro maturation and culture medium can enhance the developmental potential as well as quality of IVF embryos in pig.
Lee, Eun Ji;Ji, Kuk Bin;Lee, Ji Hye;Oh, Hyun Ju;Kil, Tae Young;Kim, Min Kyu
Journal of Animal Science and Technology
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v.63
no.2
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pp.281-294
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2021
Although somatic cell nuclear transfer (SCNT) is frequently employed to produce cloned animals in laboratories, this technique is expensive and inefficient. Therefore, the handmade cloning (HMC) technique has been suggested to simplify and advance the cloning process, however, HMC wastes many oocytes and leads to mitochondrial heteroplasmy. To solve these problems, we propose a modified handmade cloning (mHMC) technique that uses simple laboratory equipment, i.e., a Pasteur pipette and an alcohol lamp, applying it to porcine embryo cloning. To validate the application of mHMC to pig cloning, embryos produced through SCNT and mHMC are compared using multiple methods, such as enucleation efficiency, oxidative stress, embryo developmental competence, and gene expression. The results show no significant differences between techniques except in the enucleation efficiency. The 8-cell and 16-cell embryo developmental competence and Oct4 expression levels exhibit significant differences. However, the blastocyst rate is not significantly different between mHMC and SCNT. This study verifies that cloned embryos derived from the two techniques exhibit similar generation and developmental competence. Thus, we suggest that mHMC could replace SCNT for simpler and cheaper porcine cloning.
The objective of this study was to examine the effect of in vitro culture media on embryonic development of in vitro-matured (IVM) oocytes after parthenogenetic activation (PA) in pigs. Immature pig oocytes were matured in TCM-199 supplemented with porcine follicular fluid, cysteine, pyruvate, EGF, insulin, and hormones for the first 22 h and then further cultured in hormone-free medium for an additional 22~26 h. IVM oocytes were activated by electric pulses and cultured in porcine zygote medium-3 (PZM-3) and North Carolina State University-23 supplemented with essential and non-essential amino acids (NCSU-23aa). These media were further modified by supplementing 2.77 mM myo-inositol, 0.34 mM trisodium citrate, and $10{\mu}M$${\beta}$-mercaptoethanol (designated as mPZM-3 and mNCSU-23aa, respectively). Culture of PA embryos in mPZM-3 significantly increased development to the blastocyst stage than culture in NCSU-23aa (36.2% vs. 24.8%, p<0.05). Modified PZM-3 showed a significantly higher blastocyst formation than NCSU-23aa in both groups of embryos that were activated at 44 h and 48 h of IVM (51.0% vs. 35.5% and 49.0% vs. 34.2% in oocytes activated at 44 h and 48 h of IVM, respectively). Irrespective of the follicle diameter where oocytes were collected, embryonic development to the blastocyst stage was increased (p<0.05) by the culture in mPZM-3 compared to culture in NCSU-23aa (25.9% vs. 34.2% and 32.9% vs. 44.8% in embryos derived from small and medium size follicles, respectively). Our results demonstrated that culture media had significant effect on preimplantation development PA embryos and that mPZM-3 was superior to mNCSU-23 in supporting development to the blastocyst stage in pigs. This beneficial effect of mPZM-3 on embryonic development was not impaired by other factors such as time of oocyte activation and origin of immature oocytes (small and medium size follicles).
Kim, Sang-Hwan;Kang, Hyun-Ah;Park, Yong-Su;Yoon, Jong-Taek
Journal of Embryo Transfer
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v.29
no.1
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pp.83-90
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2014
The main purpose of this study is to estimate the effect of adding Tea-N-Tris (TES) to the freezing buffer for miniature pig sperm. In particular, we attempted to identify the association between the MMPs expression and the fertility and viability of frozen sperm from each extender (LEY (Lactose Egg-Yolk), TLE (TES + LEY), TFGE (TES + Fructose + Glucose Egg-Yolk)). In accordance with this, Hypoosmotic Swelling Test (HOST) respond test was the lowest among sperms frozen in LEY while the highest HOST respond was observed among sperms frozen in TLE. Furthermore, we observed MMPs expression in all sperm groups, with pro-MMP showing lower expression than active MMPs. The expression of MMP-9 and MMP-2 was the highest in sperms frozen in LEY, Meanwhile, sperms from the TFGE and TLE group showed lower level of MMP-9 and MMP-2 expression in the order of TLE being the lowest. LEY group showed lower rate of blastocyst development than the TES supplement group, although the difference was not statistically significant. Meanwhile the rate of blastocyst development appeared similar when sperms from TLE and TFGE group were used for IVF. Together, these results indicate that adding Tea-N-Tris to the sperm freezing buffer only suppresses MMPs protein activation but also maximize in-vitro fertility, providing a means to improve the success rate in the in vitro manipulation of miniature pig sperm.
We developed a polymerase chain reaction (PCR)-based molecular method for sexing and identification using sexual dimorphism between the Zinc Finger-X and -Y (ZFX-ZFY) gene and polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) for mitochondrial DNA (mtDNA) cytochrome B (CYTB) gene in meat pieces and commercial sausages from animals of different origins. Sexual dimorphism based on the presence or absence of SINE-like sequence between ZFX and ZFY genes showed distinguishable band patterns between male and female DNA samples and were easily detected by PCR analyses. Male DNA had two PCR products appearing as distinct two bands (ZFX and ZFY), and female DNA had a single band (ZFX). Molecular identification was carried out using PCR-RFLP of CYTB gene, and showed clear species classification results. The results yielded identical information on the sexes and the species of the meat samples collected from providers without any records. The analyses for DNA isolated from commercial sausage showed that pig was the major source but several sausages originated from chicken and Atlantic cod. Applying this PCR-based molecular method was useful and yielded clear sex information and identified the species of various tissue samples originating from livestock.
In this experiment, we determined the effect of curcumin supplementation in freezing buffer for miniature pig sperm cryopreservation. Each ejaculate was diluted with modified Modena B extender and mixed with lactose-egg yolk (LEY extender, 80% v/v lactose solution [310 mM], 20% v/v egg yolk, and $100{\mu}g/mL$ kanamycin sulfate) and LEY-glycerol Orvus ES Paste (LEYGO, 89.5% v/v LEY, 5% v/v glycerol, 1.5% v/v Orvus ES Paste), 100 mM trehalose supplemented with 0, 10, 50, 100, and $500{\mu}M$ of curcumin from turmeric, respectively. Following equilibration, the 0.5 mL French straws were frozen and plunged into $LN_2$ tank for 7 days at least. Sperm parameter and oxidative byproducts were determined by the computer assisted sperm motility analysis (CASA) and fluorescence-activated cell sorting (FACS) as compared with each groups. Supplementation of curcumin had no effect on sperm motility, progressive motility and curvilinear velocity. However, average-path velocity and straight-line velocity were significantly higher in $10{\mu}M$ curcumin group ($100.9{\pm}8.8{\mu}m/s$, $61.7{\pm}2.9{\mu}m/s$, respectively) than control group ($77.8{\pm}3.9{\mu}m/s$, $46.4{\pm}3.0{\mu}m/s$, respectively) (p < 0.05). In addition, the level of the O2 radical and H2O2 were comparatively decreased in curcumin groups by evaluation of ethidium and DCF fluorescence. According to the results, curcumin can improve sperm kinetic variables and alleviate ROS induced cryoinjury to pig sperm.
The objective of this study was to examine the effect of in vitro maturation (IVM) medium, cytochalasin B (CB) treatment during intracytoplasmic sperm injection (ICSI), and electric activation on in vitro development ICSI-derived embryos in pigs. Immature pig oocytes were matured in vitro in medium 199 (M199) or porcine zygote medium (PZM)-3 that were supplemented with porcine follicular fluid, cysteine, pyruvate, EGF, insulin, and hormones for the first 22 h and then further cultured in hormone-free medium for an additional 21~22 h. ICSI embryos were produced by injecting single sperm directly into the cytoplasm of IVM oocytes. The oocytes matured in PZM-3 with 61.6 mM NaCl (low-NaCl PZM-3) tended to decrease (0.05
Kim, Tae-Shin;Yang, Cao;Lee, Young-Seung;Park, Soo-Bong;Park, Chun-Keun;Lee, Dong-Seok
Reproductive and Developmental Biology
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v.32
no.2
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pp.81-87
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2008
Production of transgenic animals for studying specific gene has been limited due to a low efficiency, lack of skilled researchers and the need for expensive equipment. Currently, the boar spermatozoa as a vector to deliver exogenous DNA into the oocyte were used to improve the efficiency of transfection rate. In this study, we revealed that the optimal conditions for DNA uptake in spermatozoa by liposome were to 90 min of incubation, $17^{\circ}C$, $10^5$ spermatozoa, 4 ng/ml of exogenous DNA and 0.5% (v/v) liposome, without damage to fertility. In addition, the developmental rate to the blastocyst stage of embryo in control group was significantly higher than those embryos with exogenous DNA and liposome, whereas there were no significant differences in embryo development between the liposome and type of DNA. The transfection rates of embryo using treated spermatozoa with both liposome and circular DNA were higher than those using linear DNA. These findings raise the possibility thattreated spermatozoa with liposome/DNA complexes could be used in in vitro fertilization, and the exogenous DNA transferred into the oocytes. Taken together, we demonstrated that liposome a vector for the uptake of exogenous DNA in boar spermatozoa could improve the efficiency of sperm-mediated gene transfer in creating transgenic pig and the other domestic transgenic animals.
Kim, Hwa-Young;Lee, Sang-Hee;Hwangbo, Yong;Lee, Seung Tae;Lee, Eunsong;Park, Choon-Keun
Journal of Embryo Transfer
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v.31
no.3
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pp.207-213
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2016
The objective of this study was to investigate to influence of glutathione (GSH) on development and antioxidant enzyme activity in tetraploid porcine embryos. Tetraploid embryos were produced using parthenogenetic 2-cell embryo by electrofusion method. Tetraploid embryo development was observed every 24 hours and intracellular antioxidant enzyme activity was measured at 120 hours after electrofusion. The 4-cell to 16-cell stage tetraploid embryos was increased in 100 and $500{\mu}M$ GSH-treated groups compared control group at 48 hours (P < 0.05) but cleavage rates were not significantly different among the GSH treatment groups at 48, 72, 96, and 120 hours. Blastocyst formation was significantly increased by 300 and $500{\mu}M$ GSH at 120 hours in tetraploid embryos (P < 0.05). But blastocyst cell number were not significantly different among the GSH treatment groups ($16.4{\pm}0.8$, $16.8{\pm}2.6$, $18.5{\pm}2.8$ and $17.5{\pm}1.8$). The intracellular antioxidant enzyme level was increased in $500{\mu}M$ GSH compared to 0 and $100{\mu}M$ GSH (P < 0.05). We suggest that GSH may be improve development of tetraploid embryo in pigs.
The purpose of this study was undertaken to compare ability of frozen-thawed sperm characteristics between two strains (miniature pig and Duroc). The semen was collected by gloved-hand method into a pre-warmed ($37^{\circ}C$) thermos bottle. The semen was diluted with same volume extender and added to LEY solution for freezing. The diluted semen was placed in 0.5 ml straws, and freezing was initiated by exposing the straws to liquid nitrogen ($LN_2$) vapours for 10 min before placing them into $LN_2$ for cryopreservation. The frozen-semen straw were thawed at 20, 37 and $50^{\circ}C$ for 1 min, 45 sec and 10 sec within water-bath. The semen sample were evaluated at 0, 3, 6, 9, and 12 h after incubation at $37^{\circ}C$ for analysis of sperm ability. Abnormality of spermatozoa in miniature pig was significantly (p<0.05) higher than that in Duroc at 0, 9 and 12 h of post-thawing incubation after frozen-thawing. The percentage of F-patterned spermatozoa in miniature pig was significantly (p<0.05) lower, while the percentage of AR (acrosome reacted spermatozoa) pattern was higher in the miniature than in the Duroc. On the other hand, there was no significant difference in the viability of spermatozoa thawed at different temperature ($20^{\circ}C\;and\;37^{\circ}C$) between two species, but the viability in miniature pig was higher (p<0.05) than in Duroc when sperm was thawed at $50^{\circ}C$. In conclusion, this study suggest that suitable freezing method for miniature pig semen is required for increasing post-thawing viability and fertilization capacity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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