KR102096522B1 - Primordial follicle culture medium under hormone-free conditions and in-vitro culture method using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 분리된 원시 난포 (primordial follicle)를 인슐린, KO-SR (knockout serum replacement) 및 bFGF (basic fibroblast growth factor)를 포함하는, 원시난포 체외 배양용 조성물을 포함하는 배지에서 체외 배양하는 단계를 포함하는, 원시 난포 초기 발달용 배양 방법, 상기 난포를 이용한 성숙 난자 제조방법 및 이에 이용되는 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 원시 난포 초기 배양방법을 이용하면, 비호르몬 또는 호르몬 배제 (hormone-free) 조건에서도 원시 난포를 배양할 수 있고, 이로부터 난자를 수득할 수 있어 호르몬 저반응군 환자, 조기폐경 또는 호르몬-비반응성 난포만이 남아있는 고령환자의 체외수정 및 불임 연구 등에 유용하게 이용될 수 있다.The present invention comprises the steps of culturing the isolated primordial follicle (primordial follicle) in vitro in a medium containing a composition for primitive follicular in vitro culture, comprising insulin, knockout serum replacement (KO-SR) and basic fibroblast growth factor (bFGF). Including, culturing method for early development of primitive follicles, relates to a method for producing a mature egg using the follicle and a composition used therefor.
Using the initial method of culturing the primitive follicles of the present invention, primitive follicles can be cultured even under non-hormonal or hormone-free conditions, from which eggs can be obtained, resulting in low-hormone patients, early menopause or hormones -It can be useful for in vitro fertilization and infertility studies in elderly patients with only non-reactive follicles.
Description
본 발명은 분리된 원시 난포 (primordial follicle)를 인슐린, KO-SR (knockout serum replacement) 및 bFGF (basic fibroblast growth factor)를 포함하는, 원시난포 체외 배양용 조성물을 포함하는 배지에서 체외 배양하는 단계를 포함하는, 원시 난포 초기 발달용 배양 방법, 상기 난포를 이용한 성숙 난자 제조방법 및 이에 이용되는 조성물에 관한 것이다.The present invention comprises the steps of culturing the isolated primordial follicle (primordial follicle) in vitro in a medium containing a composition for primitive follicular in vitro culture, comprising insulin, knockout serum replacement (KO-SR) and basic fibroblast growth factor (bFGF). Including, culturing method for early development of primitive follicles, relates to a method for producing a mature egg using the follicle and a composition used therefor.
난포의 체외배양은 여러 다른 단계의 난자발달을 조절하는 인자를 연구하기 위한 중요한 방법이며 가임력 보존을 위한 대안이기도 하다(Khosravi et al., 2013;30(11):1397-406; Kim YJ et al., 2013;28(11):3050-61). 그러나 현재 기초 및 임상에서 사용되고 있는 난포의 체외배양 방법은 과배란 주사 투여 후 여러 난포를 채취하여 수정 및 배양하여 배아를 자궁 내로 이식하는 방법을 주로 이용한다. 이러한 과배란 유도를 바탕으로 한 현재의 보조생식술은 과배란 유도 호르몬에 반응한 난포가 여러 개 자라서 그로부터 난자를 채취하는 방식이다.In vitro culture of follicles is an important method for studying factors that control the development of oocytes at different stages and is also an alternative to preserving fertility (Khosravi et al. , 2013; 30 (11): 1397-406; Kim YJ et al. , 2013; 28 (11): 3050-61). However, in vitro culture methods of follicles, which are currently used in basic and clinical studies, mainly use a method of transplanting embryos into the uterus by collecting, fertilizing, and culturing various follicles after administration of superovulation injection. The current assisted reproductive technique based on the induction of hyperovulation is a method in which a number of follicles in response to the hyperovulation inducing hormone are grown and an egg is collected.
그러나, 상기한 방법은 호르몬 저반응군 환자, 조기폐경 또는 호르몬-비반응성 난포만이 남아있는 40세 이상의 고령환자의 경우 적용이 어렵다는 한계점을 가지고 있다. 사회적인 변화에 따라 만혼 및 임신평균 연령은 계속 증가하는 추세이며 또한, 항암치료 후 생존율이 증가하고 있어 항암치료 후 생존 환자의 가임력 보존 또한 새로운 이슈로 부상하고 있다. However, the above method has a limitation in that it is difficult to apply to a patient with a low hormone group, an early menopause, or an elderly patient aged 40 years or older with only hormone-reactive follicles remaining. Due to social changes, the average age of maternity and pregnancy continues to increase, and the survival rate after chemotherapy is also increasing, so preserving the fertility of surviving patients after chemotherapy is also emerging as a new issue.
여성의 생식 기관인 난소 (ovary)는 세포독성 약물에 매우 예민하여, 항암제로 쓰이는 사이클로포스파마이드 (cyclophosphamide)와 같은 약물은 난자와 과립막 세포 (granulosa cell)에 손상을 주는 것이 잘 알려져 있다. 복부 방사선 치료와 약물 치료 요법을 병행하여 실시하는 경우 난소 조기부전이 유발되어 거의 대부분의 환자들에게 불임이 유발되는 것으로 알려져 있다. 청소년기 여성은 생리주기를 시작하지 않은 경우 또는 결혼 전인 경우가 대부분이기 때문에 현재의 보조생식술을 이용해 난자 또는 배아를 항암치료 전에 동결보존법 등을 이용해 난자를 보존할 수 없으며, 치료 전 생식능력 보존이 선행되어야 하고, 항암 치료 시작 전 최소 2-3주 전에는 시행이 되어야 하는 한계점이 있기 때문에 현재의 보조생식술로 치료가 어려운 상기한 환자군을 위한 새로운 보조생식술의 개발은 또한 매우 필요한 실정이다.The female reproductive system, the ovary, is very sensitive to cytotoxic drugs, and it is well known that drugs such as cyclophosphamide, which is used as an anticancer drug, damages the egg and granulosa cells. It is known that in combination with abdominal radiation therapy and drug therapy, ovarian premature insufficiency is induced, leading to infertility in most patients. Because adolescent women do not start their menstrual cycle or are pre-marriage, most of them cannot preserve eggs or embryos using cryopreservation before chemotherapy using current assisted reproduction, and preservation of reproductive ability before treatment Development of a new adjuvant reproductive technique for the above-mentioned patient group, which is difficult to treat with current adjuvant reproductive technique, is also very necessary because there are limitations that should be performed and at least 2-3 weeks before the start of chemotherapy.
난자는 난자의 주변을 둘러싸고 있는 복합단위체인 난포에 둘러싸여 있고 성장·발달단계를 거쳐 배란에 이르게 되는데, 이는 뇌하수체에서 분비되는 성선자극호르몬 (gonadotropin)의 자극을 받아 이루어진다. 난포 (복합단위체)는 난자와 난자를 둘러싼 과립막 세포와 난포막 세포 (theca cell)로 구성되며, 과립막 세포와 난포막 세포는 각각 난포자극호르몬 (Follicle Stimulating Hormone, FSH) 수용체와 황제형성호르몬 (Luteinizing Hormone, LH) 수용체가 위치하여 에스트로겐 농도에 따른 자극과 연합하여 복합단위체의 발달 및 난자의 성숙을 조절하는 역할을 한다. The egg is surrounded by the follicle, a complex unit that surrounds the egg, and undergoes growth and development to reach ovulation, which is achieved by the stimulation of gonadotropin secreted by the pituitary gland. The follicle (composite unit) consists of an egg and a granular membrane cell surrounding the egg and a follicle membrane cell (theca cell), and the granular membrane cell and the follicular membrane cell are each a follicle stimulating hormone (FSH) receptor and an emperor-forming hormone. (Luteinizing Hormone, LH) Receptor is located and is associated with stimulation according to estrogen concentration, and plays a role in controlling the development of complex units and maturation of the egg.
난포의 발달단계는 원시, 일차, 이차, 배란전 난포 등으로 구분되며, 크게 호르몬-비의존적 (gonadotropin-independent) 시기와 호르몬-의존적 (gonadotropin-dependent) 시기로 나누어지며, 난포발달의 전반부는 호르몬의 영향을 받지 않으므로 외부에서 호르몬을 투여하여 그 발달을 조절할 수 없다. The stage of follicle development is divided into primitive, primary, secondary, and pre-ovulation follicles, and is largely divided into hormone-independent periods and hormone-dependent periods, and the first half of follicular development is hormones. Because it is not affected by, it is impossible to control its development by administering hormones from the outside.
한편, 호르몬을 이용한 난임치료에 반응하는 난포발달 단계는 후반부 호르몬-의존적 단계이므로, 가임력이 감소하는 시기에는 후반부 발달단계의 난포가 상당수 소실되어 월경기능이 약해지고 호르몬을 이용하는 현재 난임 치료로도 임신이 어려운 실정이다. On the other hand, the follicular development stage in response to hormonal fertility treatment is a hormone-dependent stage in the second half, so during the period of fertility reduction, the follicles in the late stages of development are lost a lot and the menstrual function weakens, and pregnancy is also possible with current fertility treatment using hormones. This is a difficult situation.
이에 본 발명자들은 호르몬을 이용하지 않고 원시 난포를 체외 배양하고자 예의 연구 노력한 결과, 비호르몬 또는 호르몬 배제 (hormone-free) 조건에서 원시 난포를 체외 배양하는 조건을 확인하고 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the inventors of the present invention, as a result of diligent research efforts to culture the raw follicles in vitro without using hormones, confirmed the conditions for culturing the raw follicles in vitro under non-hormonal or hormone-free conditions and completed the present invention.
본 발명의 하나의 목적은 분리된 원시 난포 (primordial follicle)를 인슐린, KO-SR (knockout serum replacement) 및 bFGF (basic fibroblast growth factor)를 포함하는, 원시난포 체외 배양용 조성물을 포함하는 배지에서 체외 배양하는 단계를 포함하는, 원시 난포 초기 발달용 배양 방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to separate the isolated primary follicle (primordial follicle) insulin, KO-SR (knockout serum replacement) and bFGF (basic fibroblast growth factor), in vitro in a medium containing a composition for primitive follicular in vitro culture It is to provide a culture method for early development of primitive follicles, comprising culturing.
본 발명의 다른 목적은 상기 배양 방법으로 초기 발달된 원시 난포를 수득하는 단계; 및 상기 초기 발달된 원시 난포에 배란을 유도하여 난자를 수득하는 단계를 포함하는, 성숙 난자의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to obtain a primitive follicle initially developed by the culture method; And obtaining an egg by inducing ovulation in the initially developed primitive follicle.
본 발명의 또 다른 목적은 인슐린, KO-SR(knockout serum replacement), bFGF(basic fibroblast growth factor) 및 이들의 조합을 포함하는, 원시 난포(primordial follicle) 체외 배양용 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a composition for primitive follicle in vitro culture, including insulin, knockout serum replacement (KO-SR), basic fibroblast growth factor (bFGF), and combinations thereof.
이하에서는, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
한편, 본원에서 개시되는 각각의 설명 및 실시형태는 각각의 다른 설명 및 실시 형태에도 적용될 수 있다. 즉, 본원에서 개시된 다양한 요소들의 모든 조합이 본 발명의 범주에 속한다. 또한, 하기 기술되는 구체적인 서술에 의하여 본 발명의 범주가 제한된다고 할 수 없다.Meanwhile, each description and embodiment disclosed herein may be applied to each other description and embodiment. That is, all combinations of the various elements disclosed herein are within the scope of the present invention. In addition, it cannot be said that the scope of the present invention is limited by the specific descriptions described below.
또한, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 통상의 실험만을 사용하여 본 출원에 기재된 본 발명의 특정 양태에 대한 다수의 등가물을 인지하거나 확인할 수 있다. 또한, 이러한 등가물은 본 발명에 포함되는 것으로 의도된다. In addition, one of ordinary skill in the art can recognize or identify a number of equivalents to certain aspects of the invention described in this application using only routine experimentation. In addition, such equivalents are intended to be included in the present invention.
본 발명자들은 비호르몬 또는 호르몬 배제 (hormone-free)조건에서 원시 난포를 체외 배양시킬 수 있는 조건을 확립하고자 노력하던 중, 적절한 농도의 인슐린, KO-SR (knockout serum replacement) 및 bFGF이 포함되는 배지에서 배양하는 경우, 원시난포를 초기 발달시킬 수 있고, 상기 초기 발달된 원시 난포에 배란을 유도하여 난자를 수득할 수 있음을 확인하였다. The present inventors tried to establish a condition capable of culturing primitive follicles in vitro under non-hormonal or hormone-free conditions, while medium containing an appropriate concentration of insulin, knock-out serum replacement (KO-SR) and bFGF In the case of culturing in, it was confirmed that primitive follicles can be initially developed, and ovulation can be induced in the initially developed primitive follicles to obtain oocytes.
호르몬을 배지에 포함시키지 않고 원시 난포를 체외배양 시키는 경우, 호르몬에 반응하는 후반부 발달단계의 난포가 상당 수 소실된 불임환자에서 난포를 체외 배양시킬 수 있어 호르몬 저반응군 환자, 조기폐경 또는 호르몬-비반응성 난포만이 남아있는 40세 이상의 고령환자의 불임치료가 가능하다는 점에서 본 발명이 가지는 의의는 크다고 할 수 있다.When primitive follicles are cultured in vitro without including hormones in the medium, follicles can be cultured in vitro in infertile patients who have lost a large number of follicles in the late stages of development that respond to hormones. It can be said that the significance of the present invention is great in that it is possible to treat infertility in elderly patients over 40 years old, where only non-reactive follicles remain.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 하나의 양태로서, 분리된 원시 난포 (primordial follicle)를 인슐린, KO-SR (knockout serum replacement) 및 bFGF (basic fibroblast growth factor)를 포함하는, 원시난포 체외 배양용 조성물을 포함하는 배지에서 체외 배양하는 단계를 포함하는, 원시 난포 초기 발달용 배양 방법을 제공한다. In order to solve the above problems, the present invention is one aspect, the isolated primordial follicle (primordial follicle) insulin, KO-SR (knockout serum replacement) and bFGF (basic fibroblast growth factor), for primitive follicle in vitro culture Provided is a culture method for early development of primitive follicles, comprising culturing in vitro in a medium containing the composition.
본 발명에서 용어 "난포 초기 발달"은 조절된 조건 하에서 인공적으로 체외에서 호르몬 비반응성 원시 난포를 키우는 과정을 의미한다. 본 발명에서 제공하는 필수적인 기술적 사상을 제외하고, 상기 호르몬 비 반응성 난포를 초기 발달 시키는 방법은 당업계에 널리 알려져 있는 방법을 이용하여 제한없이 수행될 수 있다.In the present invention, the term "early follicle development" refers to the process of artificially growing hormonal non-reactive primitive follicles in vitro under controlled conditions. Except for the essential technical idea provided by the present invention, the method for initial development of the hormone non-reactive follicle may be performed without limitation using methods well known in the art.
본 발명의 원시 난포 초기 발달은, 특히 난포자극호르몬 (follicle stimulating hormone, FSH), 황제형성호르몬 (Luteinizing Hormone, LH) 호르몬과 같은 성선 자극 호르몬이 배제된 비-성선 자극 호르몬 (hormone-free) 조건에서 원시 난포를 체외에서 배양할 수 있다는 장점이 있다.The early development of primitive follicles of the present invention is in particular hormone-free conditions in which gonadotropins such as follicle stimulating hormone (FSH) and luteinizing hormone (LH) hormones are excluded. It has the advantage that primitive follicles can be cultured in vitro.
본 발명에서 용어 "원시 난포(primordial follicle)"는 난포가 난소에서 생리시작일로부터 배란 전까지 성장하며 원시 난포로 성장하게 된다. 구체적으로 원시난포는 난포가 미발달한 단계로 난소 피질의 표층에 있으며 1개의 난모세포를 중심으로 1층의 편평한 난모 상피세포가 둘러 쌓인 것을 의미하며, 상기와 같은 발달 상태를 나타낸다면 이에 제한되지 않는다.In the present invention, the term "primary follicle (primordial follicle)" is the follicle grows from the start of menstruation until ovulation from the start of the ovary to grow into a primitive follicle. Specifically, the primitive follicle means that the follicle is in an undeveloped stage and is in the superficial layer of the ovarian cortex, and means that the flat oocyte epithelial cell of the first layer is surrounded by one oocyte, and is not limited to the above-described developmental state. .
본 발명에 있어서, 상기 난포는 포유동물 유래일 수 있다. 구체적으로, 인간, 소, 양, 돼지, 말, 토끼, 염소, 마우스, 햄스터 및 랫트 유래일 수 있으나, 본 발명의 방법에 의해 체외 배양되며, 원시-난포의 초기 발달을 수행할 수 있는 동물 유래는 제한없이 포함된다.In the present invention, the follicle may be from a mammal. Specifically, human, cow, sheep, pig, horse, rabbit, goat, mouse, hamster and rat, but may be derived from an animal cultured in vitro by the method of the present invention and capable of performing the initial development of primitive-follicle Is included without limitation.
본 발명에서 용어 "배지"는 인 비트로(in vitro)에서 난포 세포를 비롯한 세포의 성장 및 생존을 지지할 수 있게 하는 배지를 의미하고, 세포의 배양에 적절한 당 분야에서 사용되는 통상의 배지를 모두 포함할 수 있다. 배양에 사용되는 기본 배지는 DMEM(Dulbecco's Modified Eagle's Medium), MEM(Minimal essential Medium), Opti-MEM, BME(Basal Medium Eagle), RPMI1640, F-10, F-12, MEM α (Minimal Essential Medium), GMEM(Glasgow's Minimal essential Medium) 및 Iscove's Modified Dulbecco's Medium, DMEM/F12, KO-DMEM 등 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, the term "medium" refers to a medium that can support the growth and survival of cells, including follicular cells in vitro, and includes all mediums used in the art suitable for culturing cells. It can contain. The basic medium used for culture is Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM), Minimal Essential Medium (MEM), Opti-MEM, BME (Basal Medium Eagle), RPMI1640, F-10, F-12, MEM α (Minimal Essential Medium) , GMEM (Glasgow's Minimal Essential Medium) and Iscove's Modified Dulbecco's Medium, DMEM / F12, KO-DMEM, etc., but are not limited thereto.
또한, 본 발명의 배지에는 난포 세포의 배양 및 유지에 도움을 주는 성장인자, 호르몬, 폴리펩타이드 및 무기물질을 추가로 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 성장인자, 호르몬, 폴리펩타이드 및 무기물질은 보빈 뇌하수체 추출물(Bovine Pituitary Extract), 상피세포 성장 인자(Epidermal Growth Factor), 인슐린, 하이드로코르티손, 트랜스페린, 에피네프린, CaCl2 및 암포테리신 B로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것일 수 있다. 또한 상기 배지는 세균 감염을 방지하기 위해 페니실린(penicillin), 스트렙토마이신(streptomycin) 또는 겐타마이신(gentamicin) 등의 항생제를 포함할 수 있다.In addition, the medium of the present invention may further include growth factors, hormones, polypeptides, and inorganic substances to help the culture and maintenance of follicular cells. More specifically, the growth factors, hormones, polypeptides, and inorganic substances are bovine pituitary extract, epidermal growth factor, insulin, hydrocortisone, transferrin, epinephrine, CaCl 2 and amphotericin It may be selected from the group consisting of B. In addition, the medium may include antibiotics such as penicillin, streptomycin or gentamicin to prevent bacterial infection.
본 발명의 구체적인 일 실시예에서는 인슐린, KO-SR(knockout serum replacement), bFGF(basic fibroblast growth factor) 을 포함하는 배양액을 이용하여 배양접시에 배양점적을 만든 후 각각의 점적에 수집된 원시 난포 1개씩을 시딩하고 37 ℃, 5 % CO2 배양기에서 약 2주동안 배양하였다.In a specific embodiment of the present invention, using the culture medium containing insulin, KO-SR (knockout serum replacement), bFGF (basic fibroblast growth factor), the culture follicle is made into a culture dish, and the raw follicles collected in each drop 1 Each was seeded and incubated at 37 ° C. in a 5% CO 2 incubator for about 2 weeks.
상기 배양방법은 5일 내지 25일, 7일 내지 17일 또는 10일 내지 15일 동안 수행되는 것일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.The culture method may be performed for 5 to 25 days, 7 to 17 days, or 10 to 15 days, but is not limited thereto.
상기 배양액에는 인슐린, KO-SR(knockout serum replacement) 또는 bFGF(basic fibroblast growth factor)가 포함될 수 있다. 상기 배양액 내 포함된 인슐린의 농도는 조성물 내에서 5 mg/mL 내지 50 mg/mL, 10 mg/mL 내지 30 mg/mL, 15 내지 25 mg/mL 인 것일 수 있으나 이에 제한되지 않으며, KO-SR의 농도는 조성물 내에서 5 % 내지 50 %, 20 % 내지 40 %, 25 % 내지 35 % 인 것 일 수 있으나 이에 제한되지 않으며, bFGF의 농도는 조성물 내에서 0.4 ng/mL 내지 100 ng/mL, 6 ng/mL 내지 80 ng/mL, 8 ng/mL 내지 50 ng/mL인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The culture medium may include insulin, KO-SR (knockout serum replacement), or basic fibroblast growth factor (bFGF). The concentration of insulin contained in the culture medium may be 5 mg / mL to 50 mg / mL, 10 mg / mL to 30 mg / mL, 15 to 25 mg / mL in the composition, but is not limited thereto, and KO-SR The concentration of may be 5% to 50%, 20% to 40%, 25% to 35% in the composition, but is not limited thereto, and the concentration of bFGF is 0.4 ng / mL to 100 ng / mL in the composition, It may be 6 ng / mL to 80 ng / mL, 8 ng / mL to 50 ng / mL, but is not limited thereto.
상기 배양액에는 인슐린, GDNF(glial cell-derived neurotrophic factor), bFGF(basic fibroblast growth factor) 또는 LIF(Leukemia inhibitory factor)가 포함될 수 있다. 상기 배양액 내 포함된 인슐린의 농도는 조성물 내에서 5 mg/mL 내지 50 mg/mL, 10 mg/mL 내지 30 mg/mL, 15 내지 25 mg/mL 인 것일 수 있으나 이에 제한되지 않으며, GDNF의 농도는 조성물 내에서 5 ng/mL 내지 100 ng/mL, 10 ng/mL 내지 80 ng/mL, 20 ng/mL 내지 50 ng/mL 인 것 일 수 있으나 이에 제한되지 않으며, bFGF의 농도는 조성물 내에서 0.4 ng/mL 내지 100 ng/mL, 6 ng/mL 내지 80 ng/mL, 8 ng/mL 내지 50 ng/mL인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, LIF의 농도는 10 units 내지 108 units, 102 units 내지 107 units. 103 units 내지 106 units인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The culture medium may include insulin, glial cell-derived neurotrophic factor (GDNF), basic fibroblast growth factor (bFGF), or leukemia inhibitory factor (LIF). The concentration of insulin contained in the culture medium may be 5 mg / mL to 50 mg / mL, 10 mg / mL to 30 mg / mL, 15 to 25 mg / mL in the composition, but is not limited thereto, and the concentration of GDNF May be 5 ng / mL to 100 ng / mL, 10 ng / mL to 80 ng / mL, 20 ng / mL to 50 ng / mL in the composition, but is not limited thereto, and the concentration of bFGF is within the composition. 0.4 ng / mL to 100 ng / mL, 6 ng / mL to 80 ng / mL, 8 ng / mL to 50 ng / mL, but is not limited thereto, and the concentration of LIF is 10 units to 10 8 units, 10 2 units to 10 7 units. It may be 10 3 units to 10 6 units, but is not limited thereto.
본 발명의 구체적인 일 실시예에는 인슐린, GDNF(glial cell-derived neurotrophic factor), bFGF(basic fibroblast growth factor) 및 LIF(Leukemia inhibitory factor)를 처리하여, 원시 난포를 체외 배양 하는 경우 원시난포의 발달 및 난자 성숙이 효율적으로 이루어지지 않았으나, 인슐린, KO-SR (knockout serum replacement) 및 bFGF 이 포함된 배지(20SR, B+)를 처리하여 원시 난포를 체외 배양하는 경우 원시 난포의 초기 발달이 이루어지고, 3주간 배양한 후 성선 호르몬 처리에 따라 배란된 난자가 성숙하는 것을 확인하였다(도 1). 따라서 원시난포를 인슐린, KO-SR(knockout serum replacement) 또는 bFGF(basic fibroblast growth factor)가 포함된 배지에서 체외 배양시키는 경우, 비호르몬 또는 호르몬 배제(hormone-free) 조건이더라도, 원시 난포의 초기 발달이 이루어지고, 나아가 난자를 배출할 수 있음을 확인하였다. 더욱이 본 발명의 방법에 의해 원시 난포 초기 발달시, 수율이 25%로 우수함을 알 수 있다.In a specific embodiment of the present invention, insulin, glial cell-derived neurotrophic factor (GDNF), basic fibroblast growth factor (bFGF) and leukemia inhibitory factor (LIF) are treated to develop primitive follicles when primitive follicles are cultured in vitro and Although egg maturation was not achieved efficiently, initial development of primitive follicles is achieved when primitive follicles are cultured in vitro by treating medium (20SR, B +) containing insulin, KO-SR (knockout serum replacement) and bFGF, 3 After culturing weekly, it was confirmed that the ovulated egg matured according to gonadotropin treatment (FIG. 1). Therefore, when primitive follicles are cultured in vitro in a medium containing insulin, KO-SR (knockout serum replacement) or bFGF (basic fibroblast growth factor), the initial development of primitive follicles, even under non-hormonal or hormone-free conditions This was done, and further confirmed that the egg can be discharged. Moreover, it can be seen that the initial development of primitive follicles by the method of the present invention has an excellent yield of 25%.
본 발명의 다른 하나의 양태는 상기 배양 방법으로 초기 발달된 원시 난포를 수득하는 단계; 및 상기 초기 발달된 원시 난포에 배란을 유도하여 난자를 수득하는 단계를 포함하는, 성숙 난자의 제조 방법을 제공한다.Another aspect of the present invention comprises the steps of obtaining a primitive follicle initially developed by the culture method; And obtaining an egg by inducing ovulation in the initially developed primitive follicle.
상기 배란 유도는 성숙 난포로부터 난자를 배출할 수 있도록 유도하는 과정을 의미한다. 상기 배란 유도에 쓰이는 물질은 인간 융모막 성장 호르몬(rhCG), 인간 표피 성장 인자(hEGF), 인간 폐경 성선 자극 호르몬(hMG), 난포 자극 호르몬(FSH), 황체 성형 호르몬 (LH) 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. The ovulation induction refers to a process of inducing the egg to be released from the mature follicle. The material used to induce ovulation may be human chorionic growth hormone (rhCG), human epidermal growth factor (hEGF), human menopausal gonadotropin (hMG), follicle stimulating hormone (FSH), luteinizing hormone (LH), but It is not limited.
본 발명의 구체적인 일 실시예에서는 배란을 유도하기 위하여 재조합 인간 융모막 성장 호르몬을 처리하여 배란을 유도하였다. In a specific embodiment of the present invention, in order to induce ovulation, recombinant human chorionic growth hormone was treated to induce ovulation.
본 발명의 방법은 놀랍게도 비호르몬 또는 호르몬 배제 조건에서 원시난포를 초기발달 시키고, 성선자극호르몬을 처리시 기존 방법과 달리 성숙된 난자를 확보할 수 있음을 확인한 특징이 있다.The method of the present invention surprisingly has the characteristic of confirming that it is possible to secure a mature egg from the early development of primitive follicles under non-hormonal or hormonal exclusion conditions and treatment with gonadotropin.
본 발명의 또 다른 하나의 양태는 인슐린, KO-SR(knockout serum replacement), bFGF(basic fibroblast growth factor) 및 이들의 조합을 포함하는, 원시 난포(primordial follicle) 체외 배양용 조성물을 제공한다. 상기 원시난포, 인슐린, KO-SR 및 bFGF는 상기 설명한 바와 같다.Another aspect of the present invention provides a composition for primitive follicle in vitro culture comprising insulin, knockout serum replacement (KO-SR), basic fibroblast growth factor (bFGF), and combinations thereof. The primitive follicle, insulin, KO-SR and bFGF are as described above.
본 발명의 원시 난포(primordial follicle) 체외 배양용 조성물을 이용하면, 비호르몬 또는 호르몬 배제(hormone-free) 배지에서도 원시 난포를 배양할 수 있고, 이로부터 난자를 수득할 수 있어 호르몬 저반응군 환자, 조기폐경 또는 호르몬-비반응성 난포만이 남아있는 고령환자의 체외수정 및 불임 연구 등에 유용하게 이용될 수 있다.Using the composition for in vitro cultivation of the primordial follicle of the present invention, primitive follicles can also be cultured in a non-hormonal or hormone-free medium, from which an egg can be obtained, resulting in low-hormone patients , Early menopause or hormone-reactive follicles can be useful for in vitro fertilization and infertility studies in elderly patients.
본 발명의 원시 난포 초기 배양방법을 이용하면, 비호르몬 또는 호르몬 배제 (hormone-free) 조건에서도 원시 난포를 배양할 수 있고, 이로부터 난자를 수득할 수 있어 호르몬 저반응군 환자, 조기폐경 또는 호르몬-비반응성 난포만이 남아있는 고령환자의 체외수정 및 불임 연구 등에 유용하게 이용될 수 있다.Using the initial method of culturing the primitive follicles of the present invention, primitive follicles can be cultured even in non-hormonal or hormone-free conditions, from which ovum can be obtained, resulting in low-hormone patients, early menopause or hormones -It can be useful for in vitro fertilization and infertility studies in elderly patients with only non-reactive follicles.
도 1은 분리된 원시 난포를 인슐린, GDNF(glial cell-derived neurotrophic factor), bFGF(basic fibroblast growth factor) 및 LIF(Leukemia inhibitory factor)가 포함된 배지(B+, G+, L+)에서 체외 배양 하는 경우 원시난포의 발달 및 난자 성숙 효율이 낮았으나, 인슐린, KO-SR (knockout serum replacement) 및 bFGF 이 포함된 배지(SR, B+)에서 체외 배양하는 경우 원시 난포의 초기 발달이 이루어지고, 3주간 배양한 후 성선 호르몬 처리에 따라 배란된 난자가 성숙됨을 나타낸 도이다.
도 2는 원시난포로부터 발달된 난포의 특성을 분석한 것으로, 실시예 2의 배양 조건 2)에서 원시난포를 배양한 결과, 성숙한 난포에서 FSH 수용체(receptor)의 정상적인 발현 여부를 확인한 도이다.1 is an in vitro culture of the isolated raw follicles in medium containing insulin, glial cell-derived neurotrophic factor (GDNF), basic fibroblast growth factor (bFGF) and leukemia inhibitory factor (LIF) (B +, G +, L +) The development of primitive follicles and the efficiency of egg maturation were low, but when cultured in vitro in medium (SR, B +) containing insulin, KO-SR (knockout serum replacement) and bFGF, initial development of primitive follicles was achieved and cultured for 3 weeks This diagram shows that the ovulated egg matures after treatment with gonadotropin.
2 is an analysis of the characteristics of follicles developed from primitive follicles, and as a result of culturing primitive follicles under culture condition 2) of Example 2, it is a diagram confirming whether normal expression of FSH receptors (receptors) is observed in mature follicles.
이하, 하기 실시예에 의하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention and the scope of the present invention is not limited to them.
실시예1. 마우스로부터 원시 난포(primordial follicle)의 분리Example 1. Isolation of primordial follicles from mice
실험에 사용될 원시 난포를 분리하기 위하여, 암컷 C57BL/6 마우스를 이용하였다. 이때, 상기 마우스는 12시간씩 명암기간을 주고 물과 먹이는 자유롭게 섭취하도록 하였다.Female C57BL / 6 mice were used to isolate primitive follicles for use in the experiment. At this time, the mice were given a contrast period of 12 hours, and water and food were freely consumed.
구체적으로, 14일령된 마우스로부터 난소를 분리하여 5 % 소혈청이 함유된 HBSS (Hank's balanced salt solution)에 넣어 둔 후 30 게이지(30 gauge) 주사기 바늘을 이용하여 발달 초기 원시 난포를 기계적으로 분리하고 배양액 점적에 1개씩 넣어 원시 난포를 배양하였다.Specifically, the ovaries were isolated from a 14-day-old mouse, placed in HBSS (Hank's balanced salt solution) containing 5% bovine serum, and then mechanically separated from the early primitive follicles using a 30 gauge syringe needle. Raw follicles were cultured by adding each to the culture drop.
실시예 2. 분리된 원시 난포의 체외배양Example 2. In vitro culture of isolated primitive follicles
분리된 원시난포는 1) 10 mg/mL의 인슐린, 5% 소혈청, 40 ng/ml, GDNF (glial cell-derived neurotrophic factor), 4 ng/ml bFGF(basic fibroblast growth factor), 106 units LIF(Leukemia inhibitory factor)가 포함된 MEM 알파 배지(MEM alpha medium) 또는 2) 10 mg/mL의 인슐린, 20% KO-SR (knockout serum replacement), 4 ng/ml bFGF가 첨가된 MEM alpha medium으로 배양하였으며, 이틀마다 새 배양액으로 교체하였다. The isolated primitive follicles are 1) 10 mg / mL insulin, 5% bovine serum, 40 ng / ml, glial cell-derived neurotrophic factor (GDNF), 4 ng / ml basic fibroblast growth factor (bFGF), 10 6 units LIF (MEM alpha medium) containing 2 (Leukemia inhibitory factor) or 2) 10 mg / mL insulin, 20% KO-SR (knockout serum replacement), cultured with MEM alpha medium with 4 ng / ml bFGF added It was replaced with a new culture medium every two days.
배지는 20 μL의 점적을 25개씩 한 개의 배양접시에 담아 점적마다 원시난포를 배양하였다. 배양은 37 oC, 5% CO2 배양기에서 약 2주 정도 시행되었다. 난포 형태는 위상차현미경 (Eclips T; Olympus, Tokyo, Japan)을 이용하여 관찰하였다.The medium was incubated with 20 drops of 20 μL in one culture dish, and primitive follicles were cultured for each drop. Incubation was carried out for about 2 weeks in a 37 o C, 5% CO 2 incubator. The follicle morphology was observed using a phase contrast microscope (Eclips T; Olympus, Tokyo, Japan).
상기와 같이 배양한 후, 마우스 난소를 분리하고, 이로부터 물리적 방법을 통해 원시난포를 분리하였다. 분리한 난포들은 각각 종류의 배양액이 포함된 배양접시 점적에 1개씩 시딩(seeding) 하여 3주간 배양하고, 융모성 고나도트로핀(hCG, human chorionic gonadotropin) 투여 후 48시간 후에 배란된 난자의 성숙도(M II)를 확인하였다. 1)과 2)의 배양조건 모두에서 원시난포의 초기 발달을 확인하였으나, 전체적인 수율은 2) 배양조건에서 우수하였으며, 성숙난자는 2)의 조건에서 획득되었다. 이에 2)의 배양조건, 즉 비호르몬 또는 호르몬 배제 조건에서 원시난포의 발달 및 성숙을 도모할 수 있음을 확인하였다(도 1). After culturing as described above, mouse ovaries were separated and primitive follicles were separated therefrom by physical methods. The isolated follicles are seeded one by one on a culture dish dropper containing each type of culture medium, cultured for 3 weeks, and the maturity of the ovulated egg 48 hours after administration of human chorionic gonadotropin (hCG) (M II). The initial development of primitive follicles was confirmed under both culture conditions of 1) and 2), but the overall yield was excellent in 2) culture conditions and mature eggs were obtained under conditions of 2). Accordingly, it was confirmed that the development and maturation of primitive follicles can be promoted under the culture conditions of 2), that is, non-hormonal or hormonal exclusion conditions (FIG. 1).
실시예. 3 원시난포로부터 발달된 난포 분석Example. 3 Analysis of follicles developed from primitive follicles
원시난포로부터 상기 실시예 2의 배양조건 2)에서 발달된 난포의 특성 분석을 위하여 발달된 난포를 배양한 배지를 제거하고, PBS로 3번 세정한 후, 4% 파라포름알데하이드(paraformaldehyde)를 이용하여 상온에서 20분간 고정하였다. 다시 PBS로 세정한 후, 3% 소혈청 알부민(bovine serum albumin)과 0.3% 트리톤(triton) x-100이 포함된 용액으로 4℃에서 12시간 이상 반응시켰다. 이후, FSH 수용체(receptor) 특이적 일차 항체 (goat anti-mouse FSH Rc)를 1:100 비율로 희석하여 4℃에서 12시간 이상 반응시킨 후, 0.05% 트윈(tween) 20가 포함된 PBS 용액 (PBST) 으로 10분간 3번 세정하였다. 이후, 일차항체에 특이적인 이차항체 IgG mouse anti-goat 488을 1:200 비율로 처리하여 상온에서 1시간 동안 반응시키고, PBS로 10분간 3번 세정하였다. 핵의 염색을 위해 DAPI를 1 ug/ml의 농도로 상온에서 20분간 처리한 후, 형광현미경을 이용하여 관찰하였다. 그 결과, 성숙한 난포에서 FSH 수용체가 정상적으로 발현되는 것을 관찰되었는바, 이로부터 본 발명의 배양조건 및 방법에 의해 배양된 원시난포로부터 정상적인 난포로 발달 및 성숙을 도모할 수 있음을 확인하였다.In order to analyze the characteristics of the follicles developed in culture condition 2) of Example 2 from the primitive follicles, the culture medium of the developed follicles is removed, washed 3 times with PBS, and then 4% paraformaldehyde is used. It was fixed at room temperature for 20 minutes. After washing with PBS again, 3% bovine serum albumin and 0.3% triton x-100 solution were reacted at 4 ° C for 12 hours or more. Then, after diluting the FSH receptor-specific primary antibody (goat anti-mouse FSH Rc) at a ratio of 1: 100 and reacting at 4 ° C for 12 hours or more, PBS solution containing 0.05% tween 20 ( PBST) and washed 3 times for 10 minutes. Thereafter, the secondary antibody IgG mouse anti-goat 488 specific to the primary antibody was treated at a ratio of 1: 200 to react for 1 hour at room temperature, and washed 3 times with PBS for 10 minutes. For staining the nucleus, DAPI was treated at a concentration of 1 ug / ml at room temperature for 20 minutes, and then observed using a fluorescence microscope. As a result, it was observed that the FSH receptor is normally expressed in the mature follicle, from which it was confirmed that development and maturation can be promoted to normal follicles from primitive follicles cultured by the culture conditions and methods of the present invention.
이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.From the above description, those skilled in the art to which the present invention pertains will appreciate that the present invention may be implemented in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. In this regard, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention should be construed as including all changes or modifications derived from the meaning and scope of the following claims rather than the detailed description and equivalent concepts thereof.
Claims (13)
Incubating the isolated primordial follicle (primordial follicle) in a medium containing a composition for primitive follicular in vitro culture, including insulin, knockout serum replacement (KO-SR), basic fibroblast growth factor (bFGF), and combinations thereof. Including, primitive follicle culture method for early development.
Comprising the step of culturing the isolated primordial follicle (primordial follicle) in vitro in a medium comprising a composition for primitive follicular in vitro culture consisting of insulin, knockout serum replacement (KO-SR), and basic fibroblast growth factor (bFGF) , Raw follicle culture method for early development.
The method of claim 1, wherein the culturing method does not use gonadotropin.
The method of claim 1, wherein the culture method for early development of primitive follicles is performed for 5 to 25 days.
상기 초기 발달된 원시 난포에 배란을 유도하여 난자를 수득하는 단계를 포함하는, 성숙 난자의 제조 방법.
Obtaining the initially developed primitive follicle by the culture method of any one of claims 1 to 4; And
A method of producing mature eggs, comprising the steps of inducing ovulation to the initially developed primitive follicles to obtain eggs.
The method of claim 5, wherein the induction of ovulation is performed by treating gonadotropin in an initially developed primitive follicle.
A composition for in vitro culture of primordial follicles, including insulin, KO-SR (knockout serum replacement), basic fibroblast growth factor (bFGF), and combinations thereof.
A composition for primitive follicle in vitro culture consisting of insulin, KO-SR (knockout serum replacement), and basic fibroblast growth factor (bFGF).
The composition for primitive follicular in vitro culture according to claim 7 or 8, wherein the concentration of insulin is 5 mg / mL to 50 mg / mL in the composition.
9. The composition for primitive follicular in vitro culture according to claim 7 or 8, wherein the concentration of KO-SR is 5% to 50% in the composition.
The composition for primitive follicular in vitro culture according to claim 7 or 8, wherein the concentration of bFGF is 0.4 ng / mL to 100 ng / mL in the composition.
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