조류의 동결 해동 정자 미세 주입법을 이용한 배아 발생 및 생식세포의 초기 이동 기작에 대한 연구

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 농생명공학부, 2015. 2. 한재용.Primordial germ cells (PGCs) migrate across the embryo to the gonads where they differentiate and function. Both of morphogenetic and actively through are used for their movement. We have examined the spatial and temporal action of PGCs. As results, PGCs migrated passively toward the anterior region from the preliminary location. However, PGCs and somatic cells are shown different migration speed when they reached the anterior region. PGCs demonstrated markedly faster migration than somatic cells. The results reveal that chicken PGCs use sequential passive and active migration toward the germinal crescent, and only PGCs migrated to germinal crescent. Cryopreservation of avian semen for preserving the avian genetic resource has been studied for more than 80 years, and there have been many technical difficulties due to the complexity of avian reproductive system. We found that the mixture shown the highest fertility composes of 8% glycerol with 3% DMA in prefreezing diluents. However the mixture was a harmful effect with the addition of cryoprotectant especially with glycerol. Our results show that the sperm preserved in the mixture composed of 6% glycerol containing 5% DMA had 5% less motility. Thus we used that mixture and the sperm preserved in the mixture produced fertilized eggs. Additionally, we tested incubation time for glycerol removal by monitoring under scanning electron microscopy (SEM). We found that complete removal of glycerol requires at least 30 min incubation time. We have investigated the ability of cryopreserved/thawed quail sperm by intracytoplasmic injection to the unfertilized ovum. An injected egg was incubated with egg shell surrogate system. We have used both PLC zeta (PLCζ) and inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3). Embryo development ratio increased significantly compared to fresh sperm only (90% vs. 13%). Avian species surrogate egg shell system has been adapted in many different experimental fields. However, the viability needs to be improved and the system should be more simplified for commercial uses. We have established the quail egg surrogate system for embryo developmental study. The system has produced high percentage of hatchability in both thick albumin capsulated and non-capsulated egg, 78% and 60% respectively. Furthermore, we have succeeded in higher hatchability in single cell stage of embryo incubation. This study could provide deeper understanding of germ cell movement mechanism in early embryo developmental stage. And, we tested for ICSI by producing chick from cryopreserved sperm for avian genetic resource conservation. We have established knowledge in avian embryo development to understand embryo fertilization and developmental stratagem for atmosphere of ex ovo culture system used by surrogate egg shell system complementation. This study could bring deeper understanding in avian culture system with germ cell migration and possibilities of hatching chick by ICSI and surrogate egg shell system for conservation of genetic resource in the future.SUMMARY…………………………………………………...……………. i CONTENT……………………………………………………….…….…... iii LIST OF FIGURES…………………..……………………………………. vi LIST OF TABLES………………………………………………..……….. vii LIST OF ABBREVIATION…………………………….………...………. ix CHAPTER 1. GENERAL INTRODUCTION………………..………...... 1 CHAPTER 2. LITERATURE REVIEW………………..….…….………. 8 1. Experimental animal………….…….…..…..……………............... 9 1.1. Korean Oge chicken……………………..…..……….....………..... 9 1.2. White Leghorn chicken………………………..………...…..…...... 9 1.3. Japanese quail………………………………….…………..... 10 2. Avian embryo surrogate egg shell incubation system... 11 2.1. The surrogate egg shell incubation system…………………. 11 2.2. The history of avian embryo culture system.……...…................... 11 2.3. The surrogate egg shell incubation extension and improvement… 12 2.4. The fertilization and development of avian embryo ….…….…… 12 2.5. The uses of avian embryo culture system……...…...……………. 13 3. An intracytoplasmic sperm injection (ICSI) method for avian species…………………………………………………………… 15 3.1. The history of ICSI method and application……………………… 15 3.2. An intracytoplasmic sperm injection (ICSI) method for avian species……………………………………………………….…… 15 3.3. An intracytoplasmic sperm injection (ICSI) method with cryopreserved sperm in avian species……..................................... 16 3.3.1. Avian sperm cryopreservation ………………………………….... 17 3.3.2. The purpose of avian sperm cryopreservation………...…………. 18 3.3.3 The history of sperm cryopreservation for artificial insemination (AI)…………………………………………………….…………. 19 3.3.4. The use of cryoprotectant for avian sperm……………………... 20 3.3.5. Avian semen cryopreservation methods………………………… 20 3.3.6. The mechanism of fertility capacity in sperm quality…………… 21 3.3.7. The mechanism of avian species oocyte fertilization ..…...……… 22 4. Primordial germ cells (PGC) migration..……..……….…........…. 24 4.1. Primordial germ cells ………………..…………...…….……….... 24 4.2 The uses of PGCs to produce germline chime…….…………….... 24 4.3 PGC isolation ………………………………..…….…..…………. 25 4.4 PGCs migration…………………………….…………..…….…… 25 5. References……………………………………………...……….... 27 CHAPTER 3. IMPROVEMENT OF SURVIVAL RATE AND HATCHABILITY IN SIMPLIFIED QUAIL EGG SURROGATE SYSTEM FOR SINGLE CELL STAGE OF EMBRYO DEVELOPMENT………………………………………………………… 42 1. Introduction………………………………………………….……. 43 2. Materials and methods…………………………………...…..…… 46 3. Results & Discussion....................................................................... 51 4. References……………………………………………………..….. 59 CHAPTER 4. FERTILIZATION BY INTRACYTOPLASMIC SPERM INJECTION (ICSI) OF CRYOPRESERVED SPERM INTO UNFERTILIZED QUAIL OVUM ………………………………...…..... 61 1. Introduction………………………………………………….….... 62 2. Materials and methods…………………………………...…..…... 64 3. Results & Discussion……………………………………...…....... 70 4. Conclusion…………………………………...…………….…...... 79 5. References……………………………………………………..…. 81 CHAPTER 5. SPATIAL AND TEMPORAL ACTION OF CHICKEN PRIMORDIAL GERM CELLS DURING INITIAL MIGRATION…... 86 1. Introduction………………………………………………….……. 87 2. Materials and methods…………………………………...…..…… 89 3. Results…………………………………………………...……….. 92 4. Discussion …………………………………...…………….…….. 104 5. References……………………………………………………..…. 109 CHAPTER 6. CONCLUSION….…………..…………………………... 112 CHAPTER 7. SUMMERY IN KOREAN……………………………… 117 ACKNOWLEGEMENTS…………………………………………......... 122Docto

Inhibitory Effects of Plant Lignans on Human Cancer Cell Proliferation and Cell Cycle

본 연구에서는 식물 리그난 성분인 악티제닌 (arctigenin)과 다우리놀 (daurinol)이 인간 암세포의 생장 및 세포주기에 미치는 영향을 구명하였다. 이 식물 리그난 성분들은 국내외로부터 수집한 식물자원 280여종의 암 예방 효과 탐색을 통해 발굴되었다. 먼저 악티제닌은 dibenzylbutyrolactone 계열의 식물 리그난으로써, 몽골의 약용식물인 Saussurea salicifolia로부터 분리되었다. 악티제닌은 AGS 인간 위암 세포와 SW480 인간 대장암 세포의 생장을 억제하였으며, 이러한 효과는 악티제닌이 세포주기 중 G2/M 기 arrest를 유발하기 때문에 나타나는 것으로 확인되었다. 뿐만 아니라 악티제닌은 제2상 해독효소인 퀴논리덕테이즈 (quinone reductase)의 활성도 유도하였다. 이러한 결과는 악티제닌이 암 예방제의 후보군이 될 수 있음을 의미한다. 흥미롭게도 악티제닌을 SW480 세포에 투여 시, 세포와 핵 크기가 커지는 현상이 나타났는데, 이러한 현상은 암세포의 DNA를 형광염색 후 형광현미경 관찰과 유세포분석기를 이용한 형광 펄스신호 분석을 통해 확인할 수 있었다. 두 번째로 다우리놀은 러시아의 전통 민족약학 식물인 Haplophyllum dauricum으로부터 분리된 아릴나프탈렌 (arylnaphthalene) 계열의 식물 리그난 성분이다. 다우리놀은 강력한 항종양 활성을 보였지만 항암 치료 시에 흔히 나타나는 면역억제, 골수억제와 같은 부작용이 현저히 낮게 나타났다. 에토포사이드 (etoposide)는 아릴테트랄린 (aryltetraline) 리그난 계열의 합성 임상항암제로써, 강력한 항종양 활성에도 불구하고 임상에서 제한적으로 이용되는데, 그 이유는 에토포사이드를 투여한 환자에서 골수억제, 면역억제, 2차 암 유발과 같은 부작용이 심각하게 나타나기 때문이다. 본 연구에서는 다우리놀과 에토포사이드에의한 암 억제 활성 기전의 분자생물학적 생화학적 차이점을 비교하였다. 에토포사이드는 topoisomerase II poison으로써, 인간 대장암 HCT116 세포에서 세포주기 중 G2/M 기 arrest를 유도하며, 심각한 DNA 손상을 유발하고 비정상적으로 세포와 핵 크기를 증가시켰다. 에토포사이드 처리에 의해 나타나는 DNA 손상과 거대한 핵 형성은 비정상적으로 염색체의 불안정성을 초래하고, 이 때문에 에토포사이드의 부작용이 생길 것이라는 가설을 세우고 이를 검증하였다. 다우리놀은 topoisomerase IIα의 catalytic inhibitor였으며, HCT116 세포에서 S 기 arrest를 유도하며, DNA 손상과 거대한 핵을 형성하는 현상이 나타나지 않았다. 따라서 다우리놀은 에토포사이드보다 부작용이 훨씬 적을 것이라는 가설을 추가적으로 세우게 되었다. 최종적으로 누드마우스를 이용하여 in vivo 항종양 활성과 부작용을 검증 한 결과, 다우리놀은 강력한 항종양 활성을 보였지만 몸무게 감소, 혈액 독성과 같은 부작용이 뚜렷하게 나타나지 않았다. 반면, 에토포사이드 처리군에서는 몸무게 감소, 백혈구수, 적혈구수 감소 및 골수 독성이 심각하게 나타났다. 따라서 다우리놀은 면역억제와 같은 부작용이 현저히 낮은 항암 신약 소재로써, 에토포사이드를 대체할 수 있는 유망한 항암제 후보군이 될 수 있을 것이다. 하지만 본 연구는 초기 단계의 연구로써, 이러한 식물 리그난 성분인 악티제닌과 다우리놀이 암 예방 및 치료제로 개발되기 위해서는 독성 시험을 포함하는 보다 심도 있는 전임상 시험, 임상시험 등이 반드시 필요할 것이다.Effects of plant lignans such as arctigenin (a dibenzylbutyrolactone lignan) and daurinol (an arylnaphthalene lignan) on human cancer cell proliferation and cell cycle were evaluated. These two plant lignans were selected based on cancer chemopreventive effects of more than 280 domestic and foreign plant resources. In the first part, arctigenin, which was isolated from the Mongolian medicinal plant Saussurea salicifolia, found to be a potential candidate for cancer chemopreventive agent. Arctigenin induced quinone reductase activity in Hepa 1c1c7 mouse hepatoma cells (chemoprevention index = 7.57), and it inhibited proliferation of AGS human gastric cancer cells and SW480 human colon cancer cells. The anti-proliferative activity of arctigenin in SW480 cells seemed to result from the induction of cell cycle arrest at G2/M phase. Interestingly, arctigenin also induced giant cell and nuclear shapes in SW480 cells. To evaluate nuclear enlargement, cellular DNA content was analyzed by using fluorescence microscopy and flow cytometry after staining SW480 cells with a DNA fluorescent dye. FL2-W values (parameters referring to nuclear size) significantly increased following arctigenin treatment, that the mean values of FL2-W in arctigenin-treated SW480 cells was 275.1, while those of vehicle-treated control cells was 220.7. The present study may provide insight into the mechanism behind phytochemical-induced cell and nuclear enlargement. In the second part, it was demonstrated that daurinol, a novel arylnaphthalene lignan isolated from Haplophyllum dauricum, is a promising candidate for the cancer suppression agent with little hematological toxicity. H. dauricum is an ethnopharmacological plant that has been used to treat tumor in Russia. Since daurinol was isolated from the plant used as ethnopharmacological treatment, it was hypothesized that daurinol has lower side effects compared to clinical anticancer agent such as etoposide that has a similar structure with lignan. In order to confirm the hypothesis, the mechanistic differences between daurinol and etoposide in vitro and in vivo were comprehensively compared. Etoposide, a well-known topoisomerase II poison, attenuated cancer cell proliferation via the inhibition of DNA synthesis. Etoposide induced G2/M arrest, severe DNA damage, and the formation of giant nuclei in HCT116 cells. Based on these data, it was hypothesized that the induction of DNA damage and nuclear enlargement due to abnormal chromosomal conditions could give rise to genomic instability in both tumor cells and in actively dividing normal cells, resulting in the toxic side effects of etoposide. In contrast, daurinol was a catalytic inhibitor of human topoisomerase IIα, and it induced S phase arrest, but daurinol did not cause DNA damage or nuclear enlargement in vitro. Finally, the anti-tumor and adverse effects of daurinol and etoposide were confirmed by using nude mice xenograft models. Daurinol displayed potent anti-tumor effects, but daurinol did not cause any severe side effects such as decrease of body weight and myelosuppression including decrease of white blood cell, red blood cell, and hemoglobin concentration seen in the etoposide-treatment. Taken together, plant lignans arctigenin and daurinol could be served as potential cancer chemopreventive agents for prevention or treatment of human cancers.Docto

A Study on the optimum design of tuned mass dampers for vibration control of building structure

학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :건축학과,1997.Docto

Genomic sequence analysis in the region of trait locus related in Intra Muscular Fat on pig chromosome 6

Thesis(masters) --서울대학교 대학원 :농생명공학부, 2008.2Maste

Multi-DOF nano aligner system for CNT-Tip

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 기계공학전공, 2004.8, [ vi, 52 p. ]정밀한 분해능을 가지는 프로브는 AFM tip을 써서 이용해 왔으나 AFM tip의 Aspect Ratio 한계로 인해 분해능 성능 향상 면에 한계가 있어서 이를 현재 실리콘 팁등의 끝에 탄소나노튜브를 붙이는 방법을 이용하여 해결하고 있다. 본 연구에서는 전도성때문에 실리콘 팁대신에 텅스텐 팁을 이용하였으며, 텅스텐 팁과 CNT를 붙이는 작업을 하기 위해 나노 정렬 시스템은 다음과 같은 조건을 만족해야 한다. 첫째로 텅스텐 팁과 CNT를 각각 다른 부위에 놓고 실험을 해야 하므로 이중형 스테이지를 가져야 한다. 둘째로 CNT와 텅스텐 팁 접합 과정시 SEM으로 볼 수 있는 영역에 위치시키기 위해 스테이지1과 스테이지2 모두 X, Y, Z 운동이 필요하다. 셋째로 CNT를 텅스텐 팁에 붙인 후 축방향 접합 상태를 알기 위하여 텅스텐 팁이 놓이는 스테이지에 회전 운동이 필요하고, 넷째로 다루는 CNT의 두께가 대략 100㎚ 이하이고 CNT를 텅스텐 팁에 붙이는데 피코모터의 운동보다 정밀한 X, Y, Z 운동을 텅스텐 팁에 가할 수 있는 피죠튜브가 필요하다. 마지막으로 SEM chamber (지름과 높이가 약 22~24cm 인 원통형 모양) 안에서 작업을 해야 하므로 스테이지 크기가 작아야 한다. 본 연구에서는 진공상태에서 CNT를 텅스텐 팁에 붙일 수 있는 이중형 스테이지로 구성된 작은 크기의 나노 정렬 시스템을 제안하였다. 이 시스템은 첫째 스테이지에서 3개, 둘째 스테이지에서 7개의 자유도를 가져 총 10개의 자유도를 가지게 된다. 이 때, 본래 피코모터의 최소 변위는 30nm 이하이나, 전압 분할을 이용하여 피코모터의 분해능을 10nm이하로 향상시켰다. 또한 피죠튜브의 수평방향으로 0.075V의 전압차이당 4.7nm의 변위를, 축방향으로 0.4V당 48nm의 변위를 얻을 수 있었다. 만들어진 시스템을 SEM내에서 구동하여 나노팁을 만들 수 있었고, 두 개의 나노팁을 이용하면 나노 트위저를 만들 수 있다.한국과학기술원 : 기계공학전공

Carbon Nanotube Cartridge for the Fabrication of Nanotweezer

We researched carbon nanotube(CNT) cartridge as a CNT sample for the fabrication of nanotweezer which is composed of a couple of single CNT tip. Our CNT cartridge was made by dielectrophoretic methods, a kind of micromanipulation technique using electric field. Therein we intended to fabricate the CNT cartridge with just conventional function generators and a set of simple electrode. A knife edge and a flat metal electrode were employed as a couple of electrode, and these electrode pair faced each other with the gap. When the gap is filled with CNT suspension, we induced AC electric field into the gap. Then CNTs was attached on the sharp edge in knife edge by dielectrophoresis. This knife edge with attached CNTs is called as the CNT cartridge

Real Volumetric Display apparatus

실물 입체 디스플레이 장치가 개시된다. 영상신호를 입력 받고 상기 영상 신호에 따라 색상제어신호 및 변위제어신호를 생성하는 제어부; 상기 색상제어신호에 따른 빛을 출사하는 발광부; 상기 변위제어신호에 따른 구동전압을 생성하는 구동회로부; 상기 구동전압에 따라 구동하여 변위를 생성하는 액추에이터부; 상기 액추에이터부의 동작에 따라 이동하며, 상기 발광부에서 출사된 빛이 분산되어 출사되는 표면부를 포함하는 실물 입체 디스플레이 장치는 고집적 소형화가 가능하며, 영상 및 형상의 디스플레이와, 표면의 변위 또는 압력을 감지하여 양방향 정보 전달이 가능하다

Carbon Nanotube Cartridge Manufacturing Unit

본 발명은 탄소나노튜브 카트리지 제조장치에 있어서, 특히 탄소나노튜브 현탁액과 나이프 에지를 전기적 접촉을 가하여 탄소나노튜브를 탐침의 끝단에 부착하는 탄소나노튜브 팁의 제작에 유용한 탄소나노튜브 카트리지 제조장치에 관한 것으로, 중앙에 일정깊이로 사각형태의 홈을 형성한 Si 기판과; 상기 Si 기판의 상부 및 홈을 따라 일정두께의 절연재료로 도포되는 절연층과; 상기 절연층 상부에 일정두께로 증착되어 유(U)자 형태의 마이크로 채널을 형성하는 도전성 금속전극층과; 상기 도전성 금속 전극층의 상부에 형성되는 마이크로 채널에 채워지며, 내부에 다수개의 탄소나노튜브들이 섞인 탄소나노튜브 현탁액과; 상기 탄소나노튜브 현탁액과 접촉되어 탄소나노튜브를 끝단에 부착하는 나이프와; 상기 도전성 금속 전극층과 나이프를 전기적으로 접속하여 나이프에 탄소나노튜브가 부착되도록 하는 전원공급장치를 포함하는 것이 특징이다. 탄소나노튜브, 카트리지, 금속전극층, 마이크로 채널, 나이프 에

A Study on the Actuating Voltage of a Nanotweezer

In this paper, we propose a method to estimate the actuating voltage of the nanotweezer made by manual assembly using carbon nanotube. The nanotweezer is composed of two CNT arms that are made by the multiwalled carbon nanotube and tungsten tip. Since the each CNT arm has the macro actuator, the nanotweezer can manipulate a large particle and it is possible to close and open the CNT arm repeatedly. The closing voltage, i.e., actuating voltage is calculated using the capacitance between the carbon nanotubes in CNT arm. We demonstrate the actuation of the nanotweezer using the voltage calculated with the electrostatic force