한국발생생물학회 20년 회고와 축사

윤용달 한국발생생물학회 2015 한국발생생물학회 학술발표대회 Vol.2015 No.9

한국발생생물학회가 1995년 창립된 지 벌써 20년! 회고담을 준비하게 되니 기쁘고 벅찬 가슴에 힘이 솟습니다. 그 동안 학회를 이끌어 주신 회장님들과 더불어 임원진들 그리고 발생학회의 발전을 위해 많은 노력을 해주신 회원님들의 노력의 결과이기에 여러분들께 충심으로 감사와 치하를 드립니다. 우리 학회의 최초 10년은 기초를 다지는 시기라고 생각됩니다. 우리 한국발생생물학회가 창립된 초기 상황을 약간 소개하려 합니다. 다음 10년은 여러분이 같이 학회의 발전을 만들어온 시기이고, 앞으로 10년은 우리의 운명이 스스로의 결정과 노력으로 우수한 학회, 우수 논문을 싣는 학회지를 가진 학회로 자리잡는 시기가 될 것으로 생각됩니다.

맨 손의 연구, 감동 그리고 봉사의 반세기

조완규 한국발생생물학회 2011 한국발생생물학회 학술발표대회 Vol.30 No.-

우리 세대는 일제강점기에서 해방된 후, 이어진 혼란기에 6․25전쟁을 치루는 등 어려운 기간을 살아 왔다. 과학자가 된다는 것은 상상하기도 어려운 때였다. 그런 때 나는 생물학자를 꿈꾸었다. 다행히 서울대학교 생물학과에 입학하여 생소한 생물학을 배웠다. 세포학, 유전학 혹은 생리학을 배우면서 더욱 더 생물학에 매력을 느꼈다. 그래서 대학원으로 진학했다. 새로 나온 항생제인 스트렙토마이신이 생쥐 백혈구 수 혹은 백혈구의 운동능에 미치는 영향을 관찰한 실험결과를 정리한 논문으로 석사과정을 마쳤다. 1956년이다. 그 때로는 매우 첨단적 과제였다. 그러나 실험실 연구는 더 이상지속하기 어려워, 종이와 연필로 가능한 생물학을 선택했다. 그것이 우리 한국인의 인구문제, 유전형질 그리고 출생성비연구였다. 차차 실험실 사정이 나아짐에 따라 실험실연구로 복귀하였다. 출생성비연구 과정에서 성분화 혹은 성결정기작에 대한 관심을 갖게 되었다. 1964년 미국인구협회 의생물학부 연구장학생으로 선발되어 미국 펜실베이니아대학교 부설생식생물학연구소에서 2년간 보냈다. 이 연구소는 기관배양연구로 독보적인 Biggers 박사가 연구소장이고, Brinster 박사, Whittingham 박사 등이 배양 중인 생쥐배아의 신진대사에 관한 연구를 집중적으로 수행하고 있었다. 나는 배양 중인 생쥐난소로부터 배란을 유도하는 실험으로 소일하였다. 배양중인 생쥐난소로부터 눈이 부실 정도의 관택을 내며 배란되어 나오는 난자를 보며 큰 감동을 느꼈다. 귀국할 때 록페재단으로 부터 약 1만5천 달러의 연구비를 얻었고, 이것으로 실험실에 기관배양시설을 꾸몄다. 시설 완비까지는 1 년여가 걸렸다. 그 사이 생쥐의 안전방을 이용한 난자의 성숙, 배아의 발생에 관한 연구로 시간을 보냈다. 생쥐 안전방이 배양액과 같은 성분이어서 배아발생연구에 매우 적절함을 알았다. 기관배양시설이 완비된 뒤 이를 이용하여 난자성숙 기작, 배아발생 및 분화에 대한 연구를 수행하였다. 1971년부터 2년간 WHO의 연구비로 두 번째 유학을 떠났다. 처음 4개월은 죤스 홉킨스 대학에서, 다음 1년 2개월은 하버드 의과대학의 인간생식생물학연구소에서 그리고 나머지 6개월은 영국 케임브리지대학 생리학연구실에서 보냈다. 하버드에 있는 동안 cAMP가 배양중인 난자의 성숙을 가역적으로 억제한다는 사실을 알았다. 케임브리지대학에서는 원거리 수송이 가능한 난자 혹은 배아의 미세관배양법을 창안하였고, 실제로 발생 중인 배아를 장거리 이송하는데 성공하였다. 나의 연구활동은 이 때가 고비가 된다. 서울대학교가 관악으로 옮긴 뒤 자연과학대학 학장을 맡고, 그 뒤 부총장, 끝내는 총장의 직책에 이른다. 대학의 행정직에 있는 동안 연구실은 그대로 유지되며, 대학원생들이 꾸준히 실험실을 지켰다. 그런 사이 실험결과도 다수 발표할 수 있었다. 교실의 연구 주제도 점차 호르몬과 연관된 분야로 옮겨졌다. 학장 재직동안 AID차관사업을 주관하며 기초과학연구 질을 향상시키는 일에 전력을 쏟았다. 1982년에 유전공학학술협의회 회장으로 선임되어 우리나라 유전공학 및 생명공학 육성에 공헌하였으며, 그 뒤 바이오산업협회 회장으로서 우리나라 바이오산업 발전에 힘썼다. 1993년부터 오늘에 이르기까지 국제백신연구소 사업에 깊숙이 관여하고 있다. 최초 유치단계 때 위원장으로, 유치 된 후에는 연구소 이사로, 혹은 소장특별고문의 직책으로 연구소 운영에 직접 관여했고, 그 뒤 한국후원회 이사장으로 그리고 최근 후원회 상임고문의 직책을 맡고 있다. 그 밖에 대통령과학기술 자문회 위원장으로, 과총회장으로, 그리고 한국과학기술한림원 원장 등으로 과학기술 발전에 헌신하였다. 돌이켜 보면 나의 반생은 발생생물학 분야의 연구에 바쳤고, 나머지 반생은 우리나라 과학 특히 생물학 분야 발전을 위하여 봉사한 기간이다.

멍게 배발생에서 비대칭적인 미토콘드리아 분포와 MEK signaling

백용한,김길중 한국발생생물학회 2013 한국발생생물학회 학술발표대회 Vol.2013 No.8

비대칭 세포분열은 분열장치, 세포 표층의 구조, 세포골격의 역동성, 세포골격 관련 단백질 등이 종합적으로 관련된 현상이다. 비대칭 세포분열은 세포질 결정인자 및 세포 내 특정 인자의 분포에 영향을 미쳐 발생을 조절하며, 크기가 서로 다른 딸세포의 형성을 통하여 형태형성을 뒷받침한다. 본 연구는 척삭동물의 기본형으로 알려진 멍게 배에서 미토콘드리아의 비대칭 분포와 이에 영향을 미치는 신호전달에 대하여 조사하였다. 척삭동물에 속하는 멍게는 모자이크 발생을 하는 대표적 동물로 알려져 있으며 초기 발생에서 개체에 따라 난할 패턴이나 할구의 발생운명에 차이를 보이지 않는 특징을 갖는다. 멍게 64세포기 배아를 구성하는 대부분의 할구는 하나의 조직을 형성하도록 발생운명이 결정된다. 멍게 유생의 주요한 중배엽 조직은 척삭, 근육 및 간충직이다. 멍게의 미토콘드리아를 특이적으로 인식하는 단일클론성 항체를 이용하여 발생 과정에서 미토콘드리아의 분포를 조사하였다. A6.2 세포가 분열하여 형성된 A7.3 척삭 전구세포는 언제나 A7.4 신경삭 전구세포에 비하여 세포 크기가 크며, 미토콘드리아가 적게 분포하였다. 또한, B6.2 세포로부터 형성되는 B7.3 간충직 전구세포도 B7.4 근육전구세포에 비하여 적은 미토콘드리아가 분포하였다. 즉, 멍게 초기 배에서 미토콘드리아는 신경삭과 척삭 및 근육과 간충직 전구세포 사이에서 비대칭적인 분포를 보였다. 이러한 미토콘드리아의 비대칭 분포가 어떻게 조절되는지 연구하기 위하여 MEK 신호전달을 억제한 배아에서 미토콘드리아의 분포를 조사하였다. 척삭과 간충직 세포는 내배엽 세포로부터 방출되는 FGF/Ras/MEK 신호전달에 의해 32세포기부터 64세포기 사이에 유도된다. MEK 신호전달이 억제된 배아에서 간충직과 근육 전구세포 사이의 비대칭적인 미토콘드리아의 분포는 정상 배아와 유사하였다. 그러나 척삭과 신경삭 전구세포 사이의 비대칭적인 미토콘드리아의 분포는 방해를 받아 대칭적인 분포를 나타내었다. 다른 동물이나 세포에서 미토콘드리아의 비대칭적인 분포가 어떤 신호에 의하여 조절되는지 현재 명확하지 않다. 특히 발생 과정에서 미토콘드리아의 비대칭적인 수송에 대하여 거의 알려진 바가 없다. 앞으로 멍게에서 이 과정이 어떠한 신호전달에 의하여 조절되는지 매우 흥미로운 연구주제로 사료된다.

동해방지제별, 농도별 침지에 따른 참전복, Haliotis discus hannai 발생배의 활성평가

정종균,장영진,임한규 한국발생생물학회 2010 한국발생생물학회 학술발표대회 Vol.29 No.-

해양동물의 발생배 냉동보존에 관한 연구는 어류에서 그 결과가 미미한 반면, 패류에서는 Tiersch (2001)의 버지니아굴에 대한 유생 냉동보존을 비롯하여 Choi and Chang (2003)이 진주조개, Pinctada fucata martensii 발생배의 냉동보존 연구 등 대부분 조개류에 대하여 보고되었다. 한편, 고둥류에 대한 발생배 냉동보존 연구는 아직 초보 단계에 멈추어 있으며, 최근 Roux et al. (2008)에 의해 전복 발생배 냉동보존의 기초적인 지식이 얻어지기는 하였으나, 여전히 발생배를 냉동보존하는 데 있어 그 기초자료가 되는 여러 요인들에 관한 연구가 필요하다. 따라서 고둥류 발생배의 냉동보존 기술을 체계적으로 개발하기 위하여는 발생배의 냉동보존 시 초기발생 단계를 포함한 발생단계별 냉동효과, 침지실험에 의한 동해방지제, 평형시간 구명 및 최종적인 냉동보존 효과 파악을 위한 동해방지제별 활성영향, 적정농도 및 냉동실험이 체계적으로 이루어져야 한다. 이를 토대로, 본 연구에서는 고둥류 중 주요 산업종인 참전복, Haliotis discus hannai 발생배의 최적 냉동보존 조건을 파악하기 위하여 동해방지제 침지농도별 활성을 조사하였다. 완도산 참전복을 채란용 모패로 사용하였으며, 수온자극과 자외선조사해수자극을 병행한 산란유발 자극에 의해 수정란을 확보하였다. 동해방지제별, 농도별 침지에 따른 참전복 발생배에 미치는 활성을 파악하기 위해, 인공해수(NaCl 2.7 g, KCl 0.07 g, NaHCO3 0.05 g, CaCl2 0.12 g, MgCl2 0.46 g, Milli-Q water 100 ㎖)를 희석액으로 하고, 여기에 dimethyl sulfoxide (DMSO), ethylene glycol (EG), propylene glycol (PG)를 최종농도가 0.1, 0.5, 1.0, 2.0 M이 되도록 혼합한 다음, 발생배를 침지하였다. 30분 경과 시 발생배로부터 동해방지제를 깨끗이 제거한 후 10분 간격으로 1시간 동안 trochophore, veliger의 생사 여부 및 운동성을 관찰하였다. 이때 광학현미경(×100)의 한 시야에서 움직이는 유생을 다음의 유생운동 평가표에 따라 유생활성지수(larval activity index, LAI)를 산정하였으며, 모든 실험은 3반복으로 실시하였다. 참전복의 발생단계 중 유생의 섬모운동을 시작하는 단계인 trochophore, veliger를 사용하여 동해방지제별, 농도별 침지에 따른 발생배에 미치는 활성을 관찰한 결과, 각 유생의 LAI는 모든 동해방지제의 0.1 M 농도에서 높았으며, 농도가 높을수록 LAI가 낮아짐을 알 수 있었다. 동해방지제 침지농도에 따른 유생의 반응은 농도가 낮은 실험구에서 비대칭 나선운동이 멈추었으나, 농도가 높아질수록 섬모운동을 멈추고 움직이지 않는 채로 심장박동만 관찰되었다. Trochophore보다 veliger를 사용한 실험구에서 전체적으로 LAI가 높아 veliger를 사용한 실험구가 trochophore 실험구보다 동해방지제에 대한 내성이 강한 것으로 나타났다. 각각의 동해방지제 중에서 EG에 침지한 유생의 LAI가 다른 동해방지제보다 유의하게 높아, EG가 참전복 발생배의 활성에 영향을 덜 미치는 것으로 판단된다.

참전복, Haliotis discus hannai 발생배 냉동보존을 위한 결빙억제제의 탐색

정종균,장영진,임한규 한국발생생물학회 2011 한국발생생물학회 학술발표대회 Vol.30 No.-

최근 다세포로 구성된 패류 발생배의 냉동보존에 관한 연구가 이루어진 바 있지만, 대부분 굴과 같은 조개류로서 종 및 연구항목에 있어 다양성이 부족한 실정이다. 특히, 참전복과 같이 수정란의 크기가 큰 고둥류 발생배의 냉동보존은 Roux et al. (2008)에 의해 그 기반지식이 파악되기는 하였으나, 여전히 발생배를 냉동보존하는 데 있어 그 기초자료가 되는 여러 요인들에 관한 조사가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 한국에서 산업적으로 중요한 위치를 점하고 있는 참전복 Haliotis discus hannai 발생배의 적정 결빙억제제 (CPA)를 밝히기 위해 CPA별, 농도별로 침지시간에 따른 발생배의 활성을 조사하였다. 4년생 참전복 (완도산)을 채란용 모패로 사용하였으며, 공기노출과 자외선조사해수 자극을 병행하여 채란·채정된 양질의 발생배로 실험에 사용하였다. CPA의 독성이 참전복의 담륜자와 피면자 유생의 활성에 미치는 영향을 파악하기 위해, 0.2 M sucrose를 희석액으로 하고 여기에 DMSO, EG 및 PG를 최종농도 0.1, 0.5, 1.0, 2.0 M 되도록 혼합한 다음, CPA별, 농도별로 유생을 30분간 침지하였다. 이후 인공해수로 희석하여 CPA를 용출시킨 다음 30분 동안 5분 간격으로 유생의 생사 여부 및 운동성을 관찰하였다. 모든 실험은 3반복으로 실시하였다. 그 결과, CPA농도가 높을수록 유생의 운동성이 떨어짐을 알 수 있었다. 또한 CPA중 EG에서 운동성이 3.0±0.4로 가장 높게 나타났다. CPA침지 시간경과에 따른 배의 활성을 알아보고자, 0.2 M sucrose를 희석액으로 하고, 여기에 DMSO, EG, PG, polyethelene glycol (PEG)을 최종농도 0.1, 0.5, 1.0, 2.0 M되도록 혼합한 다음, 담륜자 및 피면자 유생을 30분간 침지하였다. 30분 경과시 발생배를 인공해수로 옮겨 CPA를 용출시킨 다음, 30분간 배의 운동성을 관찰하였다. 그 결과, CPA침지 직후 모든 실험구에서 CPA농도에 따른 운동성의 차는 있었지만, 운동성이 점차 감소하여, 침지 30분째에는 운동성이 사라졌다. 그러나 CPA 용출후에는 인공해수에서 운동성이 다시 회복됨을 알 수 있었다. CPA별, 침지시간별 참전복 발생배의 발생진행률을 파악하기 위해, 0.2 M sucrose에 DMSO, EG, PG, PEG가 최종 농도 0.1, 0.5, 1.0, 2.0 M되도록 혼합한 다음, 4세포, 상실배, 담륜자 및 피면자 유생을 10, 20, 30분간씩 침지하였다. 침지후 30분 경과시 발생배를 인공해수로 옮겨 CPA를 용출시킨 다음, 각 발생단계의 발생진행률을 조사하였다. 그 결과, CPA별 침지후 발생진행률은 DMSO와 PG에서 발생진행률이 각각 90.8±0.4, 84.6±0.6%로 EG, PEG의 발생진행률인 97.8±1.4, 99.1±0.1%보다 낮았다. 또한, CPA중 PEG에 상실배를 10분간 침지한 후의 발생진행률이 99.1±0.1%로 가장 높았다. CPA침지 시간별 발생진행률을 보면, EG 0.1, 0.5, 1.0 및 2.0 M에서 침지 10분에서 각각 80.8±1.5, 97.8±1.4, 95.1±0.5 및 94.3±1.1%로 나타나, 침지 30분의 60.5±0.4, 80.0±0.9, 75.8±1.1 및 85.4±1.2%보다 높음을 알 수 있었다. 그리고 CPA침지후 발생단계에 따른 발생진행률 결과, PG의 경우 4세포, 상실배, 담륜자 및 피면자 유생의 평균 발생진행률이 각각 51.2±0.8, 79.3±1.3, 84.6±0.6 및 88.7±0.9% 로 발생이 점점 진행될수록 발생진행률이 높았다.

Acute toxicity of Iranian heavy crude oil on the rockfish; feeding exposure disrupt the hepatodetoxification and innate immune system

한국발생생물학회 한국발생생물학회 2012 한국발생생물학회 학술발표대회 Vol.31 No.-

Spilled oil into marine environments are known to induce disturbance not only hepatodetoxification system but also immune function in fish. However, toxic mechanisms on immune system and complex toxicity of crude oil have not been fully investigated. Innate immune response considered on the attractive effect-based monitoring tools due to their capacities to predict population disturbances by modification of disease susceptibility. In the study, to clarify the toxic effects of Hebei sprit spilled crude oil on fish immune system, multiple hepatodetoxific enzymes (Cytochrome P4501A and GST) and cytokines such as Interleukin-1beta (IL-1β), granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF) were evaluated in juvenile Rockfish fed individually the gelatin-capsulated Iranian Heavy Crude Oil (IHCO). At 12 h after treatment, the oil-fed groups were shown higher concentrations of biliary 1-OH pyrene fluorescence metabolite and CYP1A expression than the control group. Cat. L and G-CSF mRNA also increased significantly at initial stage of exposure (from 12 h to 48 h after exposure) but decreased to the level of control group or less. 72 h post-oil injection, fish were intraperitoneallyadministered an LD50 dose of Streptococcus iniae (FP.5228; Korea Fish Diseases Information Center). Host survival was monitored for 7 days and cumulative mortality rate was calculated. Host mortality rate was increased significantly in oil exposure group compared to sham group.

참굴 Crassotrea gigas 유생의 냉동과 해동후 경시별 생존율

김기태,장영진,임한규 한국발생생물학회 2012 한국발생생물학회 학술발표대회 Vol.31 No.-

유용양식 대상종인 참굴 Crassostrea gigas은 연안의 환경오염으로 수질환경의 악화로 인해 어미굴의 생리적 활성과 유생의 건강도가 저하로 인한 대량폐사가 빈번히 발생하고 있다. 이에 대한 대책으로서 자연채묘보다는 인공 종묘생산에 의한 양식용 종패생산 기술개발이 필요하며, 무엇보다 유전적으로 우수한 어미와 우량형질을 지닌 유생의 공급이 이루어져야 한다. 그 방법의 일환으로 발생배의 대량 냉동보존기술을 고려해 볼 수 있으며, 기존의 연구에서 생존율 85%의 좋은 결과를 얻은 바 있다. 그러나 이 결과는 해동직후의 생존율로서, 해동 후 경시별 생존율과 추가적인 발생진행을 조사하지 않아 치패생산을 위한 냉동방법으로 활용하기는 어렵다. 따라서 본 연구에서는 참굴의 유생을 이용하여 냉동․해동 후 발생 및 성장에 관한 기초자료를 얻기 위해 적정 CPA의 농도별 냉동실험을 실시하고, 해동유생의 사육을 통한 경시별 생존율, 활성 및 발생 진행 여부를 조사하였다. 충분히 성숙한 암수의 생식소 부위를 절개하여 각각 채란·채정하고 인공수정 후 발생배의 50%가 도달한 담륜자, D형 유생, 초기 각정기 유생을 실험에 사용하였다. 희석액은 0.2 M sucrose와 CPA는 ethylene glycol(EG)를 인공해수에 첨가하여, 최종농도가 각각 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 M 되도록 하였다. 평형시간은 10분씩 설정하였고, CPA에 유생을 침지한 후 0.5 mL straw에 넣어 봉입하여 프로그램냉동기에 의해 -35℃까지 1차 냉동한 다음 -196℃의 액체질소통에 넣어 2차 냉동하였다. 해동에서는 20℃ 담수로 20초간 급속해동하였다. 이어서 해동한 유생의 생존율 및 유생활성지수(larval activity index, LAI)를 산정하였다. 해동유생의 사육시간별 생존율 및 LAI를 알아보기 위해, 담륜자, D형유생, 및 초기 각정기 유생을 여과해수에 담구어 15분간 CPA를 용출시킨 뒤 2 L비커에 수용하여, 최후의 유생이 생존할 때까지 관찰하였다. 사육수는 1일 1회 전량 환수하였고, 해동유생의 먹이로는 Isochrysis galbana를 1일 2회 주되, 매회 20,000 cells/mL씩 공급하였다. 담륜자유생의 해동직후 생존율은 EG 2.0 M에서 63.8±1.3%로 가장 높았으며, LAI 역시 높았다. D형 유생의 생존율은 2.0 M, 2.5 M에서 각각 84.0±1.9%, 84.1±1.5%로 다른 실험구에 비해 높았으며, LAI 또한 3.3±0, 3.4±0으로 다른 농도에 비해 높았다. 초기 각정기 유생의 해동직후 생존율은 2.0 M과 2.5 M에서 각각 56.3±0.6, 55.1±1.4로 다른 실험구들에 비해 높았으며, LAI는 2.0 M에서 2.8±0.1로 높았다. 해동 후 경시별 담륜자의 생존율은 해동직후 63.3%로부터 시간경과에 따라 낮아지다가 24시간째에 전량 폐사하였다. D형 유생은 75시간까지 생존하였다. 초기 각정기 유생의 사육에서도 D형 유생과 비슷한 경향을 보였으며, 해동직후 생존율 55.5%로부터 57시간째에 모두 폐사하였다. 해동 후 생존한 발생배의 경시별 LAI 또한 생존율 변화와 비슷한 경향을 나타내었다. 모든 실험구에서 해동 후 발생 배는 더 이상의 발생 진행이 관찰되지 않았다.

참굴, Crassostrea gigas 발생배의 동해방지제 침지농도별 활성평가 및 냉동보존 효과

정종균,장영진,임한규 한국발생생물학회 2010 한국발생생물학회 학술발표대회 Vol.29 No.-

동물 생명체의 냉동보존 연구는 정자 및 알과 같은 단세포에서 발생배와 같은 다세포 냉동보존기법개발로 이행되어 왔다. 동물 배우자의 냉동보존에 대한 연구는 Polge and Roson (1952)의 가축배우자 냉동보존과 Shemen (1953)의 인간 배우자 냉동보존 시도가 그 효시였다. 한편, 발생배 냉동보존에 관하여는 Whittingham (1971)의 생쥐 발생배 냉동보존 연구가 최초로 이루어진 다음, 2~4세포기에서 포배에 이르기까지 발생배에 대한 냉동보존(Otoi et al., 1995; Carvalho et al., 1996; Dinnyes et al., 1996; Naitana et al., 1996; Im et al., 1997)과 쥐(Shaw et al., 1995), 소(Niemann, 1984; Im et al., 1997)의 발생배에 다양한 냉동률을 적용한 냉동보존 결과가 보고된 바 있다. 그러나 해양생물에 있어 어류나 무척추동물 발생배에 대한 냉동보존 연구는 아직 초기단계로 미미한 실정이다. 특히, 패류발생배의 냉동보존의 연구는 종 다양성이나 연구항목에 있어 부족한 부분이 많다. 더욱이, 참굴과 같은 패류의 양식에서는 발생배의 대량 냉동보존에 의해 연중 종묘생산을 꾀하거나 선발 육종한 굴의 종 보존을 하기 위해 발생배의 냉동보존 기술개발이 절대적으로 필요한 실정이다. 최근 Tiersch (2001)의 버지니아굴에 대한 유생 냉동보존을 위시하여 Choi and Chang (2003)의 진주조개, Pinctada fucata martensii 유생의 냉동보존 연구 등이 있으나, 적정 동해방지제를 찾기 위한 동해방지제 침지실험 등이 이루어지지 않아 체계적으로 연구되었다고 보기 어렵다. 따라서 조개류 발생배의 냉동보존기술을 체계적으로 개발하기 위하여는 발생배의 냉동보존 시 초기발생 단계를 포함한 발생단계별 냉동효과, 침지실험에 의한 동해방지제, 평형시간 구명 및 최종적인 냉동보존 효과 파악을 위한 동해방지제에 따른 활성영향, 적정농도 및 냉동실험이 체계적으로 이루어져야 한다. 본 연구에서는 참굴, Crassostrea gigas 발생배의 최적 냉동보존 조건을 파악하기 위하여 발생배의 동해방지제 침지농도별 활성평가 및 냉동보존 효과를 조사하였다. 2년생 양식산 참굴을 채란용 모패로 사용하였으며, 생식소절개법으로 채란․채정하여 얻은 수정란으로 실험하였다. 동해방지제별, 농도별 침지에 따른 참굴 발생배에 미치는 활성영향을 평가하기 위해, 인공해수(NaCl 2.7 g, KCl 0.07 g, NaHCO3 0.05 g, CaCl2 0.12 g, MgCl2 0.46 g, Milli-Q water 100 ㎖)를 희석액으로 하고, 여기에 dimethyl sulfoxide (DMSO), ethylene glycol (EG), propylene glycol (PG)를 최종농도가 0.1, 0.5, 1.0, 2.0 M이 되도록 혼합한 다음, 발생배를 침지하였다. 10분 경과 시 발생배로부터 동해방지제를 깨끗이 제거한 다음, 5분 간격으로 20분 동안 trochophore, D형유생의 생사 여부 및 운동성을 관찰하였다. 이때 광학현미경(×100)의 한시야에서 움직이는 유생을 다음의 유생운동 평가표에 따라 유생활성지수(larval activity index, LAI)를 산정하였으며, 모든 실험은 3반복으로 실시하였다. 동해방지제별, 농도별 침지에 따른 참굴 발생배의 냉동-해동 후 생존율을 평가하기 위해, 전술한 인공해수를 이용하여 만든 0.2 M sucrose 용액을 희석액으로 사용하였으며, dimethyl sulfoxide (DMSO), ethylene glycol (EG), propylene glycol (PG)을 동해방지제로 사용하여 최종농도가 0.1, 0.5, 1.0, 2.0 M이 되도록 한 다음 실험하였다. 참굴의 trochophore 및 D형유생을 선택하여, 준비한 각 용액에 유생을 실온에서 10분 동안 침지한 후 0.5 ㎖ straw (FHK, Japan)에 넣고, 최초 온도가 0℃로 설정되어 있는 프로그램냉동기(삼원냉열엔지니어링, Korea)에서 냉동속도 -1℃/분으로 -12℃까지 냉각하였다. 이후 -12℃에서 식빙(seeding)한 다음, 다시 냉동속도 -1℃/분으로 또 -35℃까지 냉각하였다. -35℃에 30분 유지한 후, 유생은 즉시 -196℃의 액체질소통(MVE, USA)에 옮겨 보관하였다. 냉동보관 24시간 후 25℃의 담수에서 유생을 급속해동하여 여과해수로 희석한 다음, 광학현미경(×100)에 의해 섬모운동에 의한 유영과 심작박동 여부로 생존율을 조사하였으며, 모든 실험은 3반복으로 실시하였다. 참굴의 발생단계 중 유생의 섬모운동을 시작하는 단계인 trochophore, D형유생을 사용하여 동해 방지제별, 농도별 침지에 따른 발생배에 미치는 활성을 관찰한 결과, 각 유생의 LAI는 모든 동해방지제의 0.1 M 농도에서 높았으며, 농도가 높을수록 LAI가 낮아짐을 알 수 있었다. 동해방지제 침지농도에 따른 유생의 반응은 농도가 낮은 실험구에서 비대칭 나선운동이 멈추었으나, 농도가 높아질수록 섬모운동을 멈추고 움직이지 않는 채로 심장박동만 관찰되었다. Trochophore보다 D형유생을 사용한 실험구에서 전체적으로 LAI가 높아 D형유생을 사용한 실험구가 trochophore 실험구보다 동해방지제에 대한 내성이 강한 것으로 나타났다. 각각의 동해방지제 중에서 EG에 침지한 유생의 LAI가 다른 동해방지제보다 유의하게 높아, EG이 참굴 발생배의 냉동실험에 가장 적합하였다. 동해방지제별, 농도별 희석액 0.2 M에서 참굴 trochophore 및 D형유생의 냉동-해동후 생존율은 2.0 M EG에서 가장 높았으며, 유생의 생존율은 각각 63.0±12.3%, 88.8±4.3%였다.

페놀이 말똥성게, Hemicentrotus pulcherrimus의 수정 및 초기 배아 발생과 metallothionein 및 nodal 발현에 미치는 영향

황운기,류향미,최용환,박종수,강한승 한국발생생물학회 2011 한국발생생물학회 학술발표대회 Vol.30 No.-

페놀류는 석유정제, 섬유산업, 도로포장 및 광산산업 등의 폐수에 다량 함유되어 있는 내분비계장애 및 독성 물질로서 연안해역으로 유입 시 해양 서식 생물의 생식세포 및 배아 발생 등에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. Metallothionein은 금속결합단백질로서 세포내 중금속이 존재할 경우 결합하여 유해중금속을 제거하는 기능을 하며, Nodal은 척추동물에서 TGF-β의 activin subfamily로 중배엽 및 축 형성에 관여한다고 알려져 있다. 성게는 수정 및 배아 발생과 같은 초기생활사 연구에 중요한 생물 종으로서 유해물질 위해 평가에 유용하게 이용되고 있다. 본 연구는 우리나라 조간대 암반 지역에 서식하는 말똥성게 (Hemicentrotus pulcherrimus)를 이용하여 페놀 (phenol)이 말똥성게 (H. pulcherrimus)의 수정 및 배아 발생에 미치는 영향에 대하여 관찰하였다. 성숙한 말똥성게 (H. pulcherrimus) 체강에 0.5 M KCl를 주입하여 방란 및 방정을 유도하였다. 수집한 정자는 phenol 농도 (0, 10, 100, 500, 1,000, 5,000, 10,000 ppb)에서 30분간 노출시킨 후, 정상 난자와 인공수정을 시켰다. 수정 10분 후 수정막의 형성 여부를 관찰하여 수정률을 조사하였다. 정상적인 배아발생률은 정자와 난자를 인공수정시킨 후, phenol 농도 (0, 10, 100, 500, 1,000, 5,000, 10,000 ppb)에서 64시간 배양한 후, 플루테우스 유생 (pluteus larva)을 정상과 비정상으로 구분 관찰하여 정상적인 배아발생률을 조사하였다. Metallothionein 및 nodal mRNA 유전자 발현은 phenol 노출 64시간째 플루테우스 유생에서 total RNA를 추출한 후, oligo (dT)와 역전사 효소를 이용하여 cDNA를 합성하였다. 합성한 cDNA는 metallothionein과 nodal mRNA 유전자 프라이머를 이용하여 annealing온도 50℃에서 중합효소연쇄반응 (PCR) 방법으로 발현을 관찰하였다. 연구 결과, 수정률은 phenol 농도에 유의적인 영향을 받지 않았다. 정상적인 배아발생률은 phenol 농도가 높을수록 정상적으로 발생하는 개체가 감소하는 농도 의존성을 나타냈다. Metallothionein mRNA 유전자는 phenol 농도가 증가할수록 발현이 높게 나타났으나, nodal mRNA 유전자는 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 말똥성게 (H. pulcherrimus) 배아 발생에 미치는 phenol의 영향을 독성치로 나타낼 때, 무영향농도 (NOEC)는 <10 ppb, 최소영향농도 (LOEC)는 100 ppb를 나타냈으며, 반수영향농도 (EC50)는 1,565.86 ppb를 나타내었다. 본 연구 결과, 연안 해역에 유입되는 phenol이 무영향농도 (NOEC) 10 ppb를 초과할 경우, 성게를 비롯한 조간대 암반에 서식하는 생물종의 생식 및 발생에 유해한 영향을 미칠 것으로 판단된다.

Possibility of placenta-derived mesenchymal stem cells in reproductive medicine

Gi Jin Kim 한국발생생물학회 2017 한국발생생물학회 학술발표대회 Vol.2017 No.8

Ovarian function and implantation of embryo are critical factors in pregnancy. So, their optimal conditions and tightly regulated networks are necessary in pregnancy as well as fetal development. However, there are limit approach to cure ovarian dysfunction or improve implantation rate despite of the development of associated reproductive technologies. Recently, translational studies have been explored the therapeutic effect of stem cells in reproductive medicine. Placenta derived mesenchymal stem cells (PD-MSCs) have been reported as alternative cell source capable of overcoming the limitation of bone marrow derived MSCs (BM-MSCs) and adipose-derived MSCs (AD-MSCs), which have stemness dependent by donor age as well as invasive procedure. In addition, their activities for self-renewal and immunomodulation were higher than those of others. In this section, we will review the stem cell therapy in reproductive medicine and introduce feasibilities of PD-MSCs on a rat model with ovarian failure as well as on trophoblast invasion activity. Finally, we introduce new insights into further understanding of stem cell-based therapeutic mechanisms for reproductive system as well as new avenues to develop more efficient therapies in degenerative medicine.