KR102293384B1 - Preparation of recipient model for donor testicular germ cell - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정원세포 이식을 위한 수여동물 제조방법에 관한 것으로, 정원세포 수여동물 대상에 알킬화제를 분할 주입함으로써, 내인성 생식세포를 고갈시켜 특히 종마에게 효과적으로 수여동물을 제조할 수 있다.The present invention relates to a method for preparing a donor animal for spermatogonial cell transplantation, and by dividingly injecting an alkylating agent into a spermatogonial cell recipient animal, endogenous germ cells are depleted and, in particular, a donor animal can be effectively prepared for a stallion.
Description
본 발명은 정원세포 이식을 위한 수여동물 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing a recipient animal for spermatocyte transplantation.
일반적으로 유전자 변형 동물은 수정란의 마이크로 인젝션에 의해 제작되어 왔다. 수정란의 전핵 내에 이종 또는 동종의 DNA 또는 하이브리드 DNA를 마이크로 인젝션한다. 다음은 마이크로 주입한 수정란을 동물의 성기에 이입하여 유전자 변형동물을 생산한다.In general, genetically modified animals have been produced by micro-injection of fertilized eggs. Heterologous or homologous DNA or hybrid DNA is micro-injected into the pronucleus of the fertilized egg. Next, a micro-injected fertilized egg is transferred to the animal's genitalia to produce a genetically modified animal.
그러나 이러한 유전자 변형 동물 제조는 대량의 수정란을 필요로 하고, 마이크로 주입시 수정란의 손실률이 높다. 게다가, 조작된 배아는 자궁에 착상하여 생존할 가능성이 낮다. 따라서, 이러한 유전자 변형 동물에 제조는 효율이 낮은 이유로 높은 번식력을 가진 마우스에서 주로 이용되고 있다. 마우스와 같은 작은 동물은 특정 질환에 적합한 모델임이 증명되고 있으나 그 가치는 제한적이다.However, the production of such genetically modified animals requires a large amount of fertilized eggs, and the loss rate of fertilized eggs is high during micro-injection. Moreover, engineered embryos are less likely to implant and survive in the uterus. Therefore, the production of these genetically modified animals is mainly used in mice with high fertility due to low efficiency. Small animals such as mice have been proven to be suitable models for specific diseases, but their value is limited.
대부분의 수컷 동물은 사정 1회에 정자가 적어도 1억개를 생산하고, 이것은 배란 유도 물질에 의한 조치 후의 마우스에서 난자 10 내지 20개를 생산하는 것과는 대조적이다. 이러한 이유로 남성 생식 세포인 정자는 단순한 자연 교배 후에 효율이 증가될 수 있다.Most male animals produce at least 100 million sperm per ejaculation, as opposed to 10 to 20 eggs in mice after treatment with an ovulation inducer. For this reason, sperm, which are male reproductive cells, can be more efficient after simple natural mating.
정원줄기세포(spermatogonial stem cells)는 정자형성과정에 있어서 토대가 되는 세포로서, 다른 종류의 성체줄기세포들과 마찬가지로 자가증식 능력과 분화 능력을 갖는 줄기세포이며, 이들로부터 최종적으로 분화가 완료된 생식세포인 정자가 생산된다. 정원줄기세포는 성체줄기세포들 중 유일하게 다음 세대에 유전물질을 전달할 수 있는 생식세포로서의 특성을 지니고 있다. 이러한 장점 때문에 형질전환을 위한 완벽한 세포이며, 세계적으로 정원줄기세포를 이용한 형질전환동물 생산 분야의 기술개발에 대한 관심이 집중되고 있다.Spermatogonial stem cells are the cells that are the foundation for the spermatogenesis process, and are stem cells that have the ability to self-renew and differentiate, like other types of adult stem cells, from which the final differentiation is completed. phosphorus sperm is produced. Sperm stem cells are the only adult stem cells that have the characteristics of a germ cell that can transmit genetic material to the next generation. Because of these advantages, they are perfect cells for transformation, and worldwide attention is focused on technology development in the field of transgenic animal production using garden stem cells.
정원세포의 이식 기술은 염소를 포함한 다양한 가축으로부터 기증자 유래의 정자를 생산하는 것으로 알려지고 있다. 특히 1994년 Brinster 연구팀은 불임마우스에 기증 마우스의 정원줄기세포를 이식하면 기증자의 유래 자손이 생기는 것을 보인바 있다. 수여동물(recipient)에 정원세포를 이식하여 포유동물의 정소에 정원줄기세포가 존재한다는 것과 동시에 정원줄기세포의 이식 가능성을 보인 것이다. 이후 정원줄기세포의 수여동물 정소 내 이식 기법은 정원줄기세포의 생물학적인 특성 규명과 활용법 개발에 있어서 필수적이고 가장 핵심적인 기술로 사용되고 있다.Sperm cell transplantation technology is known to produce donor-derived sperm from a variety of livestock, including goats. In particular, in 1994, Brinster's research team showed that donor-derived progeny were produced when spermatogonial stem cells from donor mice were transplanted into infertile mice. By transplanting spermatogonial cells to a recipient animal, the existence of spermatogonial stem cells in the testis of a mammal and the possibility of transplantation of spermatogonial stem cells were demonstrated. Since then, the transplantation technique of spermatogonial stem cells into the testis of a recipient animal has been used as an essential and most essential technique in the identification of biological characteristics of garden stem cells and the development of utilization methods.
최근까지 연구를 통하여 정원줄기세포의 순수도를 증진시킬 수 있는 방법과 유전자 조작기법 및 체외배양 기법들이 개발되어 정원줄기세포의 활용도가 증가되고 있다. 또한 정원줄기세포로부터 다분화능 세포 생산 기술이 개발됨에 따라 세포치료제 개발을 위한 자원으로 정원줄기세포의 활용이 제안되고 있다.Until recently, methods for improving the purity of garden stem cells, genetic manipulation techniques, and in vitro culture techniques have been developed through research, and the utilization of garden stem cells is increasing. In addition, as the technology for producing pluripotent cells from garden stem cells has been developed, the use of garden stem cells has been proposed as a resource for the development of cell therapy products.
정원줄기세포의 생물학적 활성도 분석과 형질 전환 동물의 생산 등에 필수적인 정소 내 이식기법을 적용하기 위해서는 효율적인 수여동물의 준비가 선행되어야 한다. 이식을 위한 효율적인 수여동물의 정소는 이식된 정원줄기세포가 수여동물 정소의 정세관 내에 자리 잡고, 이후 자가재생 및 분화된 세포의 생산과 같은 기능을 이상 없이 수행할 수 있는 환경을 제공하여야 한다. 이를 위하여 우선적으로 수여동물의 정소 내에 자체적으로 가지고 잇는 정원줄기세포와 분화된 다양한 단계의 생식세포들이 제거된 정소 상태가 유지되어야 한다. 실험쥐의 경우 수여동물을 준비를 위하여 항암치료제의 일종인 부슬판을 복강 주사하는 방법이 상용되고 있다. 이외에도 국소 조사, 저온 허혈, 고열 치료 및 글리세린 등의 알킬화제 주사를 포함한 다양한 처리가 적용되고 있다. 그러나 글리세린 치료법은 돼지와 개 같은 가축에서 독성을 보일 수 있으며, 설치류에서는 심한 골수 우울증으로 인해 조혈을 억제하여 치명적일 수 있다. 이에 따라서 알킬화제 투여량과 처리 후 수여동물로 사용할 수 있는 적정 시기 등은 수여동물 종 간에 큰 차이를 나타낸다. In order to apply the intratestis transplantation technique, which is essential for the analysis of the biological activity of spermatogonial stem cells and the production of transgenic animals, efficient preparation of the recipient animal must be preceded. Efficient testis of a recipient animal for transplantation should provide an environment in which the transplanted spermatogonial stem cells are located in the seminiferous tubules of the testes of the recipient animal, and then perform functions such as self-renewal and production of differentiated cells without any abnormality. To this end, first, the testis state in which the spermatogonial stem cells and differentiated germ cells of various stages have been removed in the testis of the recipient animal should be maintained. In the case of experimental mice, the intraperitoneal injection of Busulpan, a kind of anticancer drug, is commonly used to prepare the recipient animals. In addition, various treatments have been applied, including topical irradiation, treatment of low temperature ischemia, hyperthermia, and injection of an alkylating agent such as glycerin. However, glycerin therapy can be toxic in livestock such as pigs and dogs, and can be fatal in rodents by suppressing hematopoiesis due to severe bone marrow depression. Accordingly, the dosage of the alkylating agent and the appropriate time for use as a recipient animal after treatment show significant differences between recipient animal species.
말의 경우 유전적 능력이 우수한 거세말의 후대를 생산할 수 있는 기술로 정원줄기세포기술개발이 절실한 상황이다. 하지만 아직까지 수여동물로서 말의 정소내 자기정소세포를 제거하는 기술 개발은 이뤄지지 않고 있다. In the case of horses, there is an urgent need to develop garden stem cell technology as a technology that can produce progeny of castrated horses with excellent genetic ability. However, as a recipient animal, the technology to remove the testis cells in the testis of horses has not yet been developed.
따라서, 본 발명자들은 말을 대상으로 한 이상적인 알킬화제 처리방법을 위해 알킬화제의 정맥 주사를 통한 내인성 생식세포를 제거, 정자 형성, 고환의 특성, 정자의 운동성 및 수여말 대상에 미치는 영향을 평가하여 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors evaluated the effect on the removal of endogenous germ cells through intravenous injection of the alkylating agent, spermatogenesis, testicular characteristics, sperm motility and the target of the present invention for an ideal treatment method for an alkylating agent for horses. was completed.
(특허문헌 1) KR10-2013-0075228 A (Patent Document 1) KR10-2013-0075228 A
따라서, 본 발명의 목적은 정원줄기세포의 이식을 위한 안전하고, 효과적인 말 정원줄기세포 수여동물 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a safe and effective method for preparing a horse garden stem cell recipient animal for transplantation of spermatogonial stem cells.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수여동물 제조방법은 정원세포 수여동물 대상에 알킬화제를 분할 주입하는 것을 특징으로 한다.The method for preparing a recipient animal according to the present invention for achieving the above object is characterized in that an alkylating agent is dividedly injected into a subject of a spermatogonial recipient animal.
여기서 알킬화제는 부슬판(busulfan), 클로람부실(chlorambucil), 글리세린(glycerin), 시클로포스파미드(cyclophosphamide), 멜파란(melphalan) 또는 에틸술폰산(ethylsulfonic acid) 중에 하나를 이용할 수 있다.Here, the alkylating agent may be one of busulfan, chlorambucil, glycerin, cyclophosphamide, melphalan, or ethylsulfonic acid.
여기서 수여동물은 인간 이외의 영장류, 말, 개, 쥐, 햄스터, 토끼, 양, 소, 고양이 또는 돼지 중에 선택되는 포유류 또는 오리, 거위, 칠면조, 닭, 타조, 비둘기 또는 메추라기 중에 선택되는 조류일 수 있다.Here, the recipient animal may be a mammal selected from non-human primates, horses, dogs, rats, hamsters, rabbits, sheep, cattle, cats, or pigs, or birds selected from ducks, geese, turkeys, chickens, ostriches, pigeons or quails. have.
또한, 알킬화제는 15mg/kg이 총 주입량일 수 있다.Also, the total injection amount of the alkylating agent may be 15 mg/kg.
또한, 알킬화제는 수여동물 대상의 정맥에 주입할 수 있다.In addition, the alkylating agent may be injected intravenously in the recipient animal subject.
또한, 알킬화제는 균등 분할 또는 점진적으로 상승되게 분할할 수 있다.In addition, the alkylating agent can split equally or progressively escalate.
또한, 알킬화제는 분할 주입량은 1회 주입량을 수여가능까지의 기간으로 나눈 것일 수 있다.In addition, the divided dose of the alkylating agent may be a single dose divided by the time period until conferable.
또한, 알킬화제는 처리할 수여동물 대상의 체질량의 15mg/kg의 용량인 분말상 알킬화제를 용매 50 ml에 희석한 것일 수 있다.Further, the alkylating agent may be a powdered alkylating agent having a dose of 15 mg/kg of the body mass of the recipient animal to be treated diluted in 50 ml of a solvent.
본 발명에 따르면 부슬판을 포함한 알킬화제의 정맥 주사가 내인성 생식세포를 고갈시켜 특히 말에게 효과적인 수여동물 제조방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, intravenous injection of an alkylating agent including busulpan depletes endogenous germ cells, thereby providing an effective method for preparing a recipient animal, particularly for horses.
또한, 본 발명에 따르면 수여동물 대상의 알킬화제의 독성에 의한 사망을 방지할 수 있으며, 효율적인 고환 내에서 정원세포를 제거시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 고환의 손상이나 파괴를 최소화하여 수여동물의 정자 생산능을 보호할 수 있다.In addition, according to the present invention, death due to the toxicity of the alkylating agent in the recipient animal can be prevented, and spermatogonial cells can be efficiently removed from the testis. In addition, it is possible to protect the sperm production ability of the recipient animal by minimizing damage or destruction of the testes.
이상에서의 본 발명에 따른 효과는 상기에 한정되는 것은 아니며, 기타 본 발명의 효과들은 후술할 실시예 및 청구범위에 기재된 사항을 통하여 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 분명하게 이해될 수 있을 것이다.The effects according to the present invention in the above are not limited to the above, and other effects of the present invention can be clearly identified by those of ordinary skill in the art through the examples and claims to be described later. can be understood
도 1은 부슬판 제제를 이용한 정맥 주사 유형에서의 종마의 생존율을 나타낸 것이다.
도 2는 부슬판 처리군과 대조군의 고환 무게(g)를 나타낸 것이다.
도 3은 반 거세한 고환 정세관 단면에서의 정자 형성 유형을 나타낸 것이다.
도 4는 11주 후에 반 거세한 후 정세관의 단면에서 정자 형성에 대한 비율(%)을 나타낸 것이다.1 shows the survival rate of stallions in the intravenous injection type using the busulpan formulation.
Figure 2 shows the testes weight (g) of the Buseulpan-treated group and the control group.
Figure 3 shows the type of spermatogenesis in semi-castrated testicular seminiferous tubules.
Figure 4 shows the ratio (%) of spermatogenesis in the cross section of semi-castration after 11 weeks.
이하, 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 정원세포 이식을 위한 수여동물 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing a recipient animal for spermatocyte transplantation.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 수여동물 제조방법은 정원세포 수여동물 대상에 알킬화제를 분할 주입하는 것을 포함하여 구성된다.A method for preparing a recipient animal according to a preferred embodiment of the present invention comprises injecting an alkylating agent into a spermatogonial recipient animal by divided injection.
여기서 수여동물이라 함은 인간 이외의 영장류, 말, 개, 쥐, 햄스터, 토끼 양, 소, 고양이, 돼지 중에서 선택되는 포유류 이거나, 오리, 거위, 칠면조, 닭, 타조, 비둘기 또는 메추라기 중에서 선택되는 조류일 수 있다.Here, the recipient animal is a mammal selected from non-human primates, horses, dogs, rats, hamsters, rabbits, sheep, cattle, cats, and pigs, or birds selected from ducks, geese, turkeys, chickens, ostriches, pigeons, or quails. can be
또한, 알킬화제는 부슬판(busulfan), 클로람부실(chlorambucil), 글리세린(glycerin), 시클로포스파미드(cyclophosphamide), 멜파란(melphalan) 또는 에틸술폰산(ethylsulfonic acid) 중에 하나를 이용할 수 있으며, 바람직하게는 부슬판(busulfan)을 이용할 수 있다.In addition, the alkylating agent may use one of busulfan, chlorambucil, glycerin, cyclophosphamide, melphalan or ethylsulfonic acid, preferably For example, busulfan can be used.
본 발명에서 알킬화제는 체질량의 15mg/kg을 총 주입량으로 수여동물 대상에 주입된다.In the present invention, the alkylating agent is injected into the recipient animal subject in a total injection amount of 15 mg/kg of body mass.
또한, 알킬화제는 수여동물 대상의 정맥에 주입할 수 있다.In addition, the alkylating agent may be injected intravenously in the recipient animal subject.
본 발명에 따르면 고환 생체에서 분리된 생식세포가 고환에 재정착 할 수 있도록 수여동물의 정소에 이식하기 전에 유전자 조작을 할 수도 있고, 조작하지 않아도 가능하다.According to the present invention, genetic manipulation may or may not be performed prior to transplantation into the testis of a recipient animal so that the germ cells isolated from the testis living body can be resettled in the testis.
본 발명에 따르면 생식세포를 이식받은 수여동물을 자연 교배 시키거나 생식 보조 기술의 도움으로 원하는 형질을 가진 자손을 선택하여 제조할 수 있다. 뿐만 아니라, 유전자 변형 동물의 제작 및 유전자 추가, 변경에 의한 동물 모델의 게놈 수정에 적용 가능하다.According to the present invention, it is possible to produce by naturally mating a recipient animal transplanted with germ cells or by selecting progeny having a desired trait with the help of reproductive assistance technology. In addition, it is applicable to the production of genetically modified animals and the modification of the genome of animal models by adding or altering genes.
본 발명은 동물의 생식 세포 유전자 조작 및 형질 전환 동물의 생산을 위한 기존의 방법을 개선하고자 하는 것으로, 기존의 방법은 시험관내 또는 생체내에서 생산한 DNA를 직접 주사하거나 미분화 배아 세포 유래의 줄기세포를 이용하여 키메라 배아를 생산하는 것으로 알려져 있다. 그 후 처리된 배아를 자궁이나 나팔관에 이식하는 것으로, 이와 같은 방법은 시간과 비용이 소요되고, 형질 전환된 자손의 생산은 매우 낮은 확률로 생산될 수 있어 예측이 어렵다.The present invention aims to improve the existing methods for genetic manipulation of animal germ cells and the production of transgenic animals, and the existing methods include direct injection of DNA produced in vitro or in vivo, or stem cells derived from undifferentiated embryonic cells. It is known to produce chimeric embryos using Thereafter, the treated embryo is transplanted into the uterus or fallopian tube, and this method is time consuming and costly, and the production of transformed progeny is difficult to predict because it can be produced with a very low probability.
본 발명을 통하여 유전자 변형 동물이나 원하는 형질의 동물을 얻기 위하여 더 낮은 비용으로 신속하고 효율적인 방법을 확인하였다.Through the present invention, a fast and efficient method at a lower cost to obtain a genetically modified animal or an animal of a desired trait was identified.
내인성 남성 생식 세포의 이식을 위하여는 고환의 정밀 구조를 파괴하거나 심각한 손상을 가하지 않아야 한다. 만약 정관 형성의 과정이 붕괴되면 외인성 정원 세포가 고환에서 다시 증식할 수 없게 될 수 있다. 또한, 정관이 붕괴하여 정액 수송에 장애가 발생하면 번식 불능이 될 수 있으므로, 작은 고환의 손상이나 파괴를 일으키지 않도록 하여야 한다 본 발명에서는 부슬판을 정맥 주사하여 고환에 직접 투여하는 방식에 비해 고환 파괴의 위험성을 줄일 수 있도록 하였다.Transplantation of endogenous male germ cells should not destroy or seriously damage the precise structure of the testes. If the process of vasculogenesis is disrupted, exogenous spermatogonial cells may become unable to reproduce in the testis. In addition, if the vas deferens collapse and the semen transport is impaired, reproduction may become impossible, so damage or destruction of small testicles should not be caused. to reduce the risk.
알킬화제는 부슬판(busulfan), 클로람부실(chlorambucil), 글리세린(glycerin), 시클로포스파미드(cyclophosphamide), 멜파란(melphalan) 또는 에틸술폰산(ethylsulfonic acid) 중에 하나를 이용할 수 있다.The alkylating agent may be one of busulfan, chlorambucil, glycerin, cyclophosphamide, melphalan, or ethylsulfonic acid.
특히, 부슬판(1,4- 부탄디올 디 메탄 설포 네이트; Myleran)은 수여동물의 고환 내의 남성 생식세포 및 정원 세포를 제거시키기 위하여 투여되는 것으로 알려져 있다. 이외에도 다양한 알킬화제의 고환내 정원 세포 사멸이 알려져 있다. 알려진 바에 의하면 알킬화제는 정원세포 사멸을 위해 충분한 양으로 투여하되, 세포 독성에 의한 수여동물의 사멸이 문제가 되어 적정한 농도와 양이 설정되어 왔다.In particular, busulfan (1,4-butanediol dimethane sulfonate; Myleran) is known to be administered to eliminate male germ cells and spermatogonial cells in the testes of recipient animals. In addition, various alkylating agents are known to kill spermatogonial cells in the testis. It is known that the alkylating agent is administered in an amount sufficient for the death of spermatogonial cells, but an appropriate concentration and amount has been established because the death of the recipient animal due to cytotoxicity has become a problem.
본 발명에서 알킬화제의 바람직한 용량은 체중량의 1kg 당 10 내지 20mg으로 더욱 바람직하게는 체중량의 1kg 당 15mg의 용량으로 이용한다.A preferred dose of the alkylating agent in the present invention is 10 to 20 mg per 1 kg of body weight, more preferably 15 mg per 1 kg of body weight.
본 발명에서 알킬화제의 투여는 복강 주사, 근육주사, 경피 전달, 경구 투여를 포함할 수 있으나, 일정한 속도로 균일 투여하기 위하여 정맥 주사 방식이 가장 바람직하며, 카테터를 이용한 정맥주사 방식이 더욱 바람직하다.Administration of the alkylating agent in the present invention may include intraperitoneal injection, intramuscular injection, transdermal delivery, or oral administration, but for uniform administration at a constant rate, the intravenous injection method is most preferable, and the intravenous injection method using a catheter is more preferable.
본 발명에 따르면 수여동물 대상의 알킬화제 독성에 의한 사망을 방지할 수 있으며, 효율적인 고환 내에서 정원세포를 제거시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 고환의 손상이나 파괴를 최소화하여 수여동물의 정자 생산능을 보호할 수 있다.According to the present invention, death due to the toxicity of the alkylating agent in recipient animals can be prevented, and spermatogonial cells can be efficiently removed from the testes. In addition, it is possible to protect the sperm production ability of the recipient animal by minimizing damage or destruction of the testes.
따라서 본 발명에 의하면 정원세포 이식을 위한 안전하고 효율적인 수여동물을 제공할 수 있다.Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a safe and efficient recipient animal for spermatocyte transplantation.
본 발명에서 알킬화제를 분할하는 방식에 따르면 알킬화제의 총 주입양을 균등으로 분할 하거나, 주입량이 점진적으로 상승되게 분할할 수 있다. 이는 수여동물 대상의 생존율을 향상시키면서 고환내의 정원 세포를 효과적으로 제거하기 위함이다.According to the method of dividing the alkylating agent in the present invention, the total injection amount of the alkylating agent can be divided equally or divided so that the injection amount is gradually increased. This is to effectively remove spermatogonial cells in the testis while improving the survival rate of the recipient animal.
구체적으로 알킬화제의 분할 주입량은 1회 주입량이나, 총 주입량을 정원세포 수여가능까지의 기간으로 나눌 수 있다.Specifically, the divided injection amount of the alkylating agent is a single injection amount, but the total injection amount can be divided by the period until the spermatogonial cells can be conferred.
본 발명에서 알킬화제는 수여동물 대상의 체질량의 15mg/kg의 용량인 분말상 알킬화제를 용매 50 ml에 희석한 알킬화제 용액을 이용할 수 있다.In the present invention, an alkylating agent solution obtained by diluting a powdery alkylating agent having a dose of 15 mg/kg of the recipient animal's body mass in 50 ml of a solvent may be used as the alkylating agent in the present invention.
바람직하게는 본 발명에서 용매는 수여동물 대상의 주사를 위한 용매로서 부슬판 용액을 제조하기 위한 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁용제로는 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 정맥 주사시 약제 전달에 용이한 디메틸술폭시드(Dimethyl Sulfoxide,DMSO)를 사용할 수 있다.Preferably, the solvent in the present invention includes a sterile aqueous solution, a non-aqueous solvent, a suspension, an emulsion, a freeze-dried preparation, and a suppository for preparing a busulpan solution as a solvent for injection of a recipient animal subject. Non-aqueous solvents and suspensions may include propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oils such as olive oil, and injectable esters such as ethyl oleate. Preferably, dimethyl for easy drug delivery during intravenous injection. Dimethyl Sulfoxide (DMSO) may be used.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명하도록 한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 구체화 하기 위한 것일 뿐, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아닐 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the following examples are only for specifying the contents of the present invention, and the present invention will not be limited thereby.
<실시예 1><Example 1>
1-1 동물의 준비1-1 Animal Preparation
본 발명은 경북에서 가축을 위한 연구 시설에서 수행되었으며, 경북국립대학교의 동물 실험 및 사용위원회의 승인을 받았다(2017-0030). 총 9마리의 서러브레드(Thoroughbred) 종마를 이용하였고, 이 종마의 평균 연령은 6.16± 2.38 세이고, 3세 내지 18세 연령의 종마였다.The present invention was carried out in a research facility for livestock in Gyeongbuk, and was approved by the Animal Experimentation and Use Committee of Kyungpook National University (2017-0030). A total of 9 Thoroughbred stallions were used, and the average age of these stallions was 6.16±2.38 years, and they were between 3 and 18 years of age.
모든 종마는 3m x 4.5m의 개별공간, 20m x 30m의 회전식 방목장에 수납되었다. 9 마리의 종마는 3마리씩 총 3그룹으로 나누었으며 그중 한 그룹은 대조군으로 사용하였다. 본 발명에서 정소 샘플은 일반적인 현장 거세를 통해 수집하였다. 종마 1마리당 체중의 5%의 사료로 건초와 물을 제공하였다.All stallions were housed in a 3m x 4.5m individual space and a 20m x 30m revolving paddock. The nine stallions were divided into three groups of three each, and one group was used as a control group. In the present invention, testis samples were collected through general in situ castration. Hay and water were provided as feed at 5% of body weight per stallion.
1-2 실험 설계1-2 experimental design
9마리의 순종 종마는 처리군과, 대조군으로 나누었으며, 1그룹의 3마리 종마에 부슬판을 체중량(BM)의 15mg/kg로 주입하였다.Nine thoroughbred stallions were divided into a treatment group and a control group, and the busulpan was injected at 15 mg/kg of body weight (BM) to three stallions in group 1.
대조군인 3그룹의 종마에는 PBS(Phosphate buffersaline)를 1그룹 및 2그룹의 부슬판 총량과 동일하게 주입하였다.Phosphate buffersaline (PBS) was injected to the stallions of group 3 as a control group, in the same amount as the total amount of sulphate in groups 1 and 2.
주입된 기간 및 횟수, 용량은 아래의 표 1과 같다.The injection period, number, and dose are shown in Table 1 below.
부슬판(15 mg/kg BW)1 injection
Blastpan (15 mg/kg BW)
부슬판(15 mg/kg BW)in split injection
Blastpan (15 mg/kg BW)
PBS(15 mg/kg BW)control
PBS (15 mg/kg BW)
SEMMean ±
SEM
SEMMean ±
SEM
SEMMean ±
SEM
본 발명에서 모든 종마는 1주일에 3회씩 짚 모형에 사정하여 3~ 6주간 정액을 수집하였다.In the present invention, all stallions were ejaculated on the straw model 3 times a week, and semen was collected for 3 to 6 weeks.
정액은 부슬판 처리 전과 후에 1주, 4주, 8주에 수집하였다. 종마의 고환은 반거세(hemi-castrated) 및 고환 무게는 처리 후 11주 경과시 수행하였다.Semen was collected at 1, 4, and 8 weeks before and after crushing plate treatment. The testes of the stallion were hemi-castrated, and the testes were weighed 11 weeks after treatment.
1-3 종마의 부슬판 처리1-3 Stallion slab treatment
종마는 부슬판을 정맥 주사하였다. 부슬판 정맥 주사는 1주간 1회로 체중량(BM) 당 15mg/kg을 주사(1그룹), 체중량당 15mg/kg을 5주 내지 6주 간 분할하여 1주를 주기로 주사(2그룹)하는 유형으로 나누었다.The stallion was given an intravenous injection of the squirrel plate. Intravenous injection of bisulpan is a type of injecting 15 mg/kg per body weight (BM) once a week (group 1), dividing 15 mg/kg per body weight for 5 to 6 weeks, and injecting it once a week (group 2) divided by
부슬판 정맥 주사 방법은 부슬판을 DMSO(Dimethyl sulfoxide) 50ml에 용해시켜 2 μm 주사기 필터(Chromdisc, 대구, Gyeongsanbuk, 한국)에 여과하였다.For the intravenous injection method, Buseulpan was dissolved in 50ml of DMSO (dimethyl sulfoxide) and filtered through a 2 μm syringe filter (Chromdisc, Daegu, Gyeongsanbuk, Korea).
이후, 종마의 종아리에 16 게이지 IV 카테터 (1.7 x 45 mm, Becton Dickinson, NJ, USA)로 고정한 후, 50ml의 용해 및 여과된 부술판 용액을 5ml/min으로 용융 접촉 주입기 (Model Fusion 720 , Chemyx Inc , Stafford , TX)로 주사하였다.Then, after fixing with a 16 gauge IV catheter (1.7 x 45 mm, Becton Dickinson, NJ, USA) to the calf of the stallion, 50 ml of the dissolved and filtered busulfan solution was injected at 5 ml / min with a melt contact injector (Model Fusion 720, Chemyx) Inc, Stafford, TX).
본 발명에서 부슬판(246.30g / mol , Sigma , St , Louis, MO, USA)을 DMSO (디메틸 술폭 시드 , 99.7 %, Sigma) 50 ml로 용해시켜, 멸균상태로 만들기 위해 0.22 um PVDF membrane을 활용하여 필터링하였다.In the present invention, bisulpan (246.30 g / mol, Sigma, St, Louis, MO, USA) is dissolved in 50 ml of DMSO (dimethyl sulfoxide, 99.7%, Sigma), and 0.22 um PVDF membrane is used to make it sterile. was filtered.
이후, 카테터를 수말 정맥에 고정 후, 주입 펌프를 활용해 부슬판 용액 50 ml을 5 cc/min의 속도로 주입하였다.Thereafter, after fixing the catheter to the male vein, 50 ml of the busulpan solution was injected at a rate of 5 cc/min using an infusion pump.
1-4 정자 형성 패턴의 정량화1-4 Quantification of Spermatogenesis Patterns
실시예의 종마를 반 거세(hemi-castration) 후, 고환을 4 ° C 아이스 박스에서 실험실로 옮겨졌다. 제거된 고환 조직을 1cm의 크기로 잘라 내고 실온에서 적어도 24 시간 동안 4 % 파라포름알데히드에 담궜다.After hemi-castration of the stallion of the example, the testes were transferred to the laboratory in a 4 °C icebox. The removed testicular tissue was cut to a size of 1 cm and immersed in 4% paraformaldehyde at room temperature for at least 24 hours.
정소로부터의 정자양을 정하는 방법은 정소 고환 조직을 절편한 세정관의 단면에서 Hematoxylin & Eosin (H & E) 염색 절차에 따라 염색하였다.The method of determining the amount of sperm from the testis was stained according to the Hematoxylin & Eosin (H & E) staining procedure in the section of the lavage tube in which the testis testis tissue was sectioned.
정자 형성의 형태 학적 상태는 3 가지 다른 패턴으로 분류되었다. 이후 정세관으로부터 수득된 정자중에 세르톨리 세포를 Leica DMIL LED 현미경(Leica , Wet-zlar , Germany)을 사용하여 카운트하였다.Morphological states of spermatogenesis were classified into three different patterns. Sertoli cells were then counted in sperm obtained from seminiferous tubules using a Leica DMIL LED microscope (Leica, Wet-zlar, Germany).
1-5 정액 수집 및 평가1-5 Semen Collection and Assessment
종마의 정액은 부슬판 처리 1 주일 전과 8 주 후에 말 모형 CSU 모델(Animal Reproduction System, Chino, CA)을 사용하여 수집하였다.Stallion semen was collected using a horse model CSU (Animal Reproduction System, Chino, CA) 1 week before and 8 weeks after the treatment of the stilts.
사정된 정액은 수집병 상부에 마련된 일회용 나일론 메쉬 젤 필터를 이용하여 걸러내었다.The ejaculated semen was filtered using a disposable nylon mesh gel filter provided on the top of the collection bottle.
수집 후, 정액을 37℃의 water bath (한국 충청시 공주시 JS 리서치)에서 예열하고, INRA96 (IMV 기술, L' Aigle, France) 증량제로 정액을 희석(1:20)시켰다. After collection, the semen was preheated in a 37°C water bath (JS Research, Gongju-si, Chungcheong-si, Korea), and the semen was diluted (1:20) with INRA96 (IMV technology, L'Aigle, France) extender.
희석된 정액은 컴퓨터 보조 운동 분석 시스템(MICROPTIC, Sperm Class Analyzer 5.4, Barcelona, Spain)과 광학 현미경(Nicon, E200, Konan, Minato-ku, Tokyo)을 사용하여 운동성을 평가하였다.Diluted semen was assessed for motility using a computer-assisted movement analysis system (MICROPTIC, Sperm Class Analyzer 5.4, Barcelona, Spain) and an optical microscope (Nicon, E200, Konan, Minato-ku, Tokyo).
정자의 전체 /진행성 운동을 위상차 현미경(Nikon)으로 100 배율로 조사하고 BASLER 카메라(BASLER, Ahrensburg, Germany)로 촬영하였다.The total/progressive movement of sperm was investigated with a phase-contrast microscope (Nikon) at 100 magnification and photographed with a BASLER camera (BASLER, Ahrensburg, Germany).
정자 농도를 계산하기 위해 사정 된 정액을 1 : 20으로 희석하여 4 % 파라 포름 알데히드 (Formalin 10 Equine 정액 희석액, Animal Reproduction Systems)로 고정시키고 위상차 현미경으로 100 배율로 혈구 계 (MARIENFELD, Lauda-konigshofen, Germany)를 사용하여 계수 하였다(Nicon).To calculate sperm concentration, ejaculated semen was diluted 1:20, fixed with 4% paraformaldehyde (
1-6 성적 충동성(Libido)1-6 Sexual Impulsivity (Libido)
내인성 생식세포가 제거되면 기증자 배아세포와 수여자의 성욕을 유지하는 것이 중요하다. 모든 종마를 모니터링하여 번식 지역에서 발기까지의 시간(분), 세정 과정 후 사정까지의 시간(분), 수면에서의 사정까지의 시간(분), 모형에 올라타 사정하기까지의 시간을 카운트 하였다. 각각의 성 행동들의 시간은 전자 타이머 (Electronics Tomorrow Limited, Cheung Street, Hung Hom, Hong Kong)로 측정하였다. 종마의 성 행동을 시험하기 위해 동일한 사이클링으로 암말을 놀리는 것과 같은 모형을 움직여 성 행동 환경을 제공하였다.When endogenous germ cells are removed, it is important to maintain the sex drive of the donor embryos and the recipient. All stallions were monitored and counted the time from breeding area to erection (minutes), time from washing to ejaculation (minutes), time from surface to ejaculation (minutes), and time from mounting on the model to ejaculation. . The time of each sexual activity was measured with an electronic timer (Electronics Tomorrow Limited, Cheung Street, Hung Hom, Hong Kong). In order to test the sexual behavior of the stallion, a sexual behavioral environment was provided by moving a model such as teasing a mare with the same cycling.
<실시예 2><Example 2>
2-1 부슬판 처리후의 종마 생존율(%)2-1 Stallion survival rate (%) after treatment
부슬판의 일회 주입 및 분할 주입하는 부슬판 처리에 대한 결과로 종마의 생존율을 모니터링 하였으며, 그 결과를 도 1에 나타내었다.The survival rate of the stallion was monitored as a result of the single-injection and split-injection of the bustle plate, and the results are shown in FIG. 1 .
그 결과 1그룹에서 3마리 중 2마리의 종마가 체중량의 15mg/kg의 부슬판을 처리 후 사망하였다.(생존율=33%)As a result, in group 1, 2 of 3 stallions died after treatment with 15 mg/kg of body weight busulpan (survival rate = 33%).
그러나 2그룹에서 체중량의 15mg/kg의 부슬판을 분할하여 주입한 3마리의 종마는 생존하였다.(생존율=100%)However, in group 2, three stallions injected with 15 mg/kg of body weight divided and injected survived (survival rate = 100%).
2-2 고환의 부피2-2 Testicular volume
부슬환 처리 후 11주 째에 거세된 종마의 고환 무게를 측정하였으며, 그 겨로가를 도 2에 나타내었다.The weight of the testicles of the castrated stallion was measured at 11 weeks after the treatment with the beesulhwan, and the weight of the testicles is shown in FIG. 2 .
부슬판 처리 종마의 고환 무게(g) 평균치(224 ± 22)는 PSB를 처리한 대조군 종마의 고환 무게(g) 평균치(203 ± 9.4)와 유의한 차이가 없었다.The average weight (g) of testicles (224 ± 22) of the horseshoe plate treated stallions was not significantly different from the average weight (g) of testes (203 ± 9.4) of the control stallions treated with PSB.
2-3 부슬판 처리가 정자 형성에 미치는 영향2-3 Effect of shatterboard treatment on spermatogenesis
종마의 반 거세(Hemi-castration)는 처리후 11 주째에 시행되었다.Hemi-castration of the stallions was performed 11 weeks after treatment.
부슬판 처리에 의한 정세관 단면에서의 정자 형성의 형태학적 상태를 정량화 하기 위하여 H & E 염색법을 수행하였으며 그 결과를 도 3과 도 4에 나타내었다. 도시된 바와 같이 정자 형성의 상태는 정상적인 정자 형성, 오로지 Sertoli 세포, 및 파괴 된 정자 형성 패턴으로 나타났다.H & E staining was performed to quantify the morphological state of spermatogenesis in the seminiferous tubule cross-section by the processing of the sesame plate, and the results are shown in FIGS. 3 and 4 . As shown, the state of spermatogenesis appeared normal spermatogenesis, only Sertoli cells, and a disrupted spermatogenesis pattern.
정상적인 정자가 형성된 횡단면의 평균 백분율(%)은 13.8 ± 4.7, Sertoli 세포는 65.8 ± 13, 파괴 된 것은 20.3 ± 8.8이었다. 세르톨리 세포와 파괴 된 정자 형성의 평균 백분율은 대조군(0, 1.4 ± 0.7)보다 유의하게 높았다(p <.05).The average percentage (%) of the cross section in which normal sperm was formed was 13.8 ± 4.7, that of Sertoli cells was 65.8 ± 13, and that of destroyed was 20.3 ± 8.8. The mean percentages of Sertoli cells and disrupted spermatogenesis were significantly higher (p <.05) than that of the control group (0, 1.4 ± 0.7).
2-4 정액의 운동성 평가2-4 Evaluation of semen motility
종마들의 정액은 부슬판 처리 1주일 전 및 부슬판 처리 후의 4주 및 8주 후 전체/진행성 정자 운동성을 분석하기 위하여 수집하였다.The semen of the stallions was collected for analysis of total/progressive sperm motility 1 week before and 4 and 8 weeks after the treatment with the stilt.
종마들의 사정된 정자의 총 운동성은 부슬판과 PBS 처리후 1주일 째와 2주 및 4 주 째 간에서 유의 한 차이는 없었다(P> .05).The total motility of ejaculated sperm of stallions was not significantly different between 1 week, 2 weeks, and 4 weeks after treatment with saphenous and PBS (P> .05).
그러나 처리 후 8 주 경과된 군에서의 총 정자 수는 처리 1주일 전과 비교하여 유의하게 감소 하였다(P> .05).However, the total sperm count in the group 8 weeks after the treatment was significantly decreased compared to the one week before the treatment (P> .05).
총 정자는 대조군에서 PBS 치료 전과 후에 유의 한 차이가 없었다(P> .05).There was no significant difference in total sperm count before and after PBS treatment in the control group (P > .05).
부슬판 처리군에서 수집 된 정자의 전체 / 진행성 운동은 대조군과 차이가 없었다 (P> .05).The total/progressive motility of sperm collected in the saline treatment group was not different from that of the control group (P > .05).
1 그룹에서는 체중량 1 kg 당 15 mg의 부슬판을 1 회 주사 한 결과 3 마리의 종마 중 2 마리의 종마가 사멸했기 때문에 정자 데이터 또는 통계 분석을 수행 할 수 없었다.In group 1, no sperm data or statistical analysis could be performed, because one injection of 15 mg of fusulpan per kg of body weight resulted in the death of two of the three stallions.
2-5. 성적 충동성(Libido)2-5. sexual impulsivity (Libido)
본 실험에서 종마의 리비도는 사정 전까지의 번식 지역에서의 발기 시간, 세정 단계 이후의 사정 시간 및 사정전 까지의 발작 횟수에서 PBS 처리군과 부슬판 처리군의 사이간 유의한 차이는 없었으며, 성욕 감소가 나타나지 않는 것으로 확인되었다.In this experiment, the libido of the stallion did not differ significantly between the PBS-treated group and the Bu-seulpan-treated group in the erection time in the breeding area before ejaculation, the ejaculation time after the washing step, and the number of seizures before ejaculation, and decreased libido. was found not to appear.
<실시예 3><Example 3>
3-1 Discussion3-1 Discussion
본 발명자들은 종마의 정원줄기세포 이식을 위한 수여 말을 준비하기 위해 부슬판을 분할해 정맥 주사하여 내인성 정원세포 제거 가능성을 확인하였다.The present inventors confirmed the possibility of removing endogenous spermatogonial cells by intravenous injection by dividing the spleen plate to prepare a recipient horse for transplantation of spermatogonial stem cells in a stallion.
본 발명에서 부슬판의 분할 주사는 조혈 또는 독성 및 기증자 정자 발달 억제로부터 안전하게 수행될 수 있음을 확인하였다.In the present invention, it was confirmed that the split injection of the saphenous pancreas can be safely performed from hematopoiesis or toxicity and suppression of donor sperm development.
결과적으로 부슬판을 정맥 주사한 종마의 생존율은 1회 주사 투여와 분할 주사 투여 보다 상승되는 것으로 나타났다. 부슬판을 1회에 정맥 주사한 그룹에서 3마리 중에 2마리의 종마가 죽었으나, 분할하여 정맥 주사한 그룹의 종마는 모두 생존했다. 이는 1회 주사시 부슬판의 농도가 과다하면 정맥 주사 투여에서 종마의 사망률이 높아지며, 분할 투여를 통해 사망률을 감소 시킬 수 있음을 나타낸다.As a result, it was shown that the survival rate of the stallions injected with the buseulpan intravenously was higher than the single injection administration and the divided injection administration. Two of the three stallions in the group injected intravenously with a single injection of mussel plate died, but all the stallions of the group that were divided and injected intravenously survived. This indicates that, if the concentration of musulpan is excessive during one injection, the mortality rate of the stallion increases in intravenous administration, and the mortality rate can be reduced through divided administration.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 정원세포 이식을 위한 수여동물 제조방법은 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명되었으나, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As described above, specific embodiments of the present invention have been described in detail for the method for preparing a recipient animal for spermatogonial cell transplantation according to the present invention. Through addition, change, deletion, etc., other degenerative inventions or other embodiments included within the scope of the spirit of the present invention may be easily proposed. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims described later rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are included in the scope of the present invention. should be interpreted as
Claims (9)
상기 수여동물은 말인 것을 특징으로 하고,
상기 알킬화제는 부슬판(busulfan)인 것을 특징으로 하며,
상기 부슬판(busulfan)은 수여동물 대상의 정맥에 주입하는 것을 특징으로 하고,
상기 분할 주입은 부슬판(busulfan)의 총 주입량을 균등 분할하여 수여가능까지의 기간 동안 1주 간격으로 주 1회 주입하는 것이며,
상기 균등 분할은 부슬판(busulfan)의 총 주입량을 수여가능까지의 기간으로 나누는 것이고,
상기 부슬판(busulfan)의 총 주입량은 15 mg/kg인 것을 특징으로 하며,
상기 수여가능까지의 기간은 5 내지 6주인 것을 특징으로 하는, 인간을 제외한 수여동물 제조방법.A method for preparing a recipient animal other than a human, comprising the step of dividingly injecting an alkylating agent into a spermatogonial cell recipient animal,
The recipient animal is characterized in that the horse,
The alkylating agent is characterized in that busulfan (busulfan),
The busulfan is characterized in that it is injected into the vein of the recipient animal,
The divided injection is to divide the total injection amount of busulfan equally and inject it once a week at intervals of 1 week for the period until it is conferable,
The equal division is to divide the total injection amount of busulfan by the period until awardable,
The total injection amount of the busulfan is characterized in that 15 mg / kg,
The method for producing a recipient animal other than a human, characterized in that the period until the award is 5 to 6 weeks.
상기 부슬판은 처리할 수여동물 대상의 체질량의 15 mg/kg의 용량인 분말상 부슬판을 용매 50 ml에 희석한 것인, 인간을 제외한 수여동물 제조방법.According to claim 1,
The buseulpan is a method for preparing a recipient animal other than a human, wherein a powdered buseulpan having a dose of 15 mg/kg of the body mass of the recipient animal to be treated is diluted in 50 ml of a solvent.
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