여기에서는 조류 배란 전 여포에서 난황, 과립층 세포 및 테카 세포를 분리하는 프로토콜에 대해 설명합니다. 이러한 정밀한 취급을 통해 생식 기능에서 이러한 층의 역할에 대한 중요한 조사를 수행할 수 있으며, 농업 수확량 및 생물 의학적 통찰력을 향상시키기 위해 여포 발달, 호르몬 조절 및 질병 연구에 대한 이해를 돕습니다.
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여기에서는 조류 배란 전 여포에서 난황, 과립층 세포 및 테카 세포를 분리하는 프로토콜에 대해 설명합니다. 이러한 정밀한 취급을 통해 생식 기능에서 이러한 층의 역할에 대한 중요한 조사를 수행할 수 있으며, 농업 수확량 및 생물 의학적 통찰력을 향상시키기 위해 여포 발달, 호르몬 조절 및 질병 연구에 대한 이해를 돕습니다.
암탉(알을 낳는 닭)과 육계 사육자(육류 생산 닭의 사육 가축)는 신뢰할 수 있는 단백질 공급원으로서 세계 식량 공급에 매우 중요합니다. 또한 인간 생식 질환 연구를 위한 새로운 동물 모델이기도 합니다. 가금류 연구 분야가 발전함에 따라 암탉 및 육계 육종 난소의 건강과 기능은 농업 및 생물 의학 연구자 모두에게 중요한 연구 포인트가 될 것입니다. 이러한 새로운 관심으로 인해 제시된 과제 중 하나는 모든 연구자가 난소 표본 채취에 사용할 수 있는 복제 가능한 기술의 필요성입니다. 특히, 연구자들 간의 합의와 일관성을 달성하기 위해 암탉 여포에서 특수 과립층과 테카 세포층의 적절한 분리를 정의하기 위해 상세한 시각적 프로세스를 확립해야 합니다.
이 연구는 생식 연령이 가장 좋은 흰 다리뿔 암탉에서 배란 전 여포와 난소 조직을 추출하는 방법을 설명합니다. 이러한 난포의 분리는 차갑고 액체 상태에서도 수행되어 난황을 응고시켜 조작을 용이하게 하고 분리 과정에서 난포의 무게가 세포층을 찢는 것을 방지합니다. 분리가 완료되면 조직 배양 접근법을 위해 원하는 세포층을 추가로 분해하거나 게놈 및 단백질체 분석을 위해 동결 보존할 수 있습니다.
달걀을 생산하는 닭은 세계 식량 공급망의 핵심 구성 요소이며 생식력 및 난소암 연구를 위해 진화하는 동물 모델입니다. 닭은 인플루엔자 백신1에 대한 난자 연구에서 암성 종양 성장연구2에 이르기까지 오랫동안 실험실에서 사용되어 왔으며 생식선 발달에 대한 통찰력을 제공하는 핵심 동물입니다 3,4,5. 암탉의 생식 기관의 역할, 특히 난소 여포 발달의 주기적 특성과 관련된 세포의 유형을 이해하는 것은 큰 관심과 잠재적인 응용 분야입니다. 암탉 난소를 조사하기 위한 다중 오믹스 접근법은 생산성 분석을 통해 농업 수확량을 늘리고 암탉을 생식 질환의 모델로 삼아 인간 건강에 대한 요인을 규명하는 데 응용할 수 있습니다.
조류 난소는 (1) 작은 원시 및 원발성 난포(>1mm), (2) 다양한 크기의 모집 전 여포(흰색에서 옅은 노란색, 2-8mm) 및 (3) 큰 난황으로 채워진 배란 전 여포(노란색)로 구성된 매우 뚜렷한 발달 여포 단계를 가지고 있습니다(그림 1)5,6,7. 성적으로 성숙한 조류 난소는 난포가 있는 외피질(outer cortex)과 평활근(smooth muscle), 신경, 혈관구조(vasculature)로 구성된 내수질(inner medulla)로 구성되어 있다8. 여포 발달의 전체 주기는 피질에서 일어난다. 그러나 생후 약 5개월이 되어서야 왼쪽 난소만이 배란 전(즉, 노란색) 난포의 완전한 발달 계층을 보여주고 닭은 첫 배란과 산란(난자 산란)을 겪게 됩니다. 배란 전 여포는 약 5-6개의 난포의 전체적으로 보이는 계층 구조를 형성하며, 가장 크고 배란 다음으로 많은 여포(F1 여포)에서 덜 발달하고 가장 작은 여포(F5 또는 F6)에 이르기까지 다양합니다. 배란 전 여포는 더 큰 크기, 광대한 신경 분포 및 짙은 노란색 난황으로 인해 더 작은 모집 전 여포와 쉽게 구별할 수 있습니다.
모든 여포는 배란 전 여러 단계를 거치면서 난포의 신호전달, 성장 및 발달에 다양한 역할을 지원하는 특수 세포 유형을 포함하고 있으며, 이들은 과립층 세포(granulosa cell), 테카 세포(theca cell) 및 난모세포(oocyte, 여성 배우자)입니다(그림 2A). 특히, 과립층 세포층은 난포의 내벽을 형성하고, 테카 세포는 난모세포를 둘러싼 다른 벽을 형성합니다. 난포가 배란 전 계층을 통해 진행됨에 따라 테카 세포층과 과립층 세포층이 얇아지기 시작하며, 특히 배란 전 여포의 줄기 바로 맞은편 지점을 따라 얇아지기 시작합니다. 줄기는 난포가 난소에 부착되는 지점입니다(그림 2B). 줄기 맞은편에 있는 granulosa 및 theca 층의 이 선을 암술머리(stigma)라고 합니다(그림 2C). 혈관 조직이 전혀 없으며 F1 여포의 배란 중 여포 파열의 지점이 됩니다. 또한 생식 디스크 또는 난모세포를 둘러싸고 있는 푹신푹신한 흰색 지지 세포층도 볼 수 있습니다(그림 2B).
과립층 세포와 테카 세포는 모두 복잡한 호르몬 신호를 통해 난모세포를 둘러싸고 지원하기 때문에 난포 발달의 핵심 구성 요소입니다. 과립 세포층은 프로게스테론 생산을 일으키기 위해 순환 AMP (cAMP) 신호를 통해 스테로이드 생성 경로를 지원합니다 9,10,11. 반면에 테카 세포는 시간적으로 에스트라디올을 생성하는데, 이는 테카 세포가 안드로겐과 프로게스테론 12,13,14를 생산하는 포유류와는 크게 다릅니다. 외부 신호전달과 함께 과립층 세포와 테카 세포는 여포 성숙과 산란에 중요한 동인입니다. 과립층과 테카층을 분리하는 기술은 1977년 Gilbert et al.에 의해 처음 보고되었다15. granulosa 층과 theca 층을 포괄적으로 분리하고 granulosa 물질이 남아 있지 않도록 하는 것은 Gilbert 방법에서 어려움을 줄 수 있습니다. 또한 분리를 완료하기 위한 명확한 시각적 가이드가 없으면 작업을 수행하기 어려울 수 있습니다. 이 연구는 배란 전 여포에서 granulosa, theca 및 난모세포 층의 추출 및 분리를 설명하고, 이미지와 비디오를 모두 사용하여 적응을 제공하고 명확한 시각적 표현을 제공하는 것을 목표로 합니다(그림 3). 이 기술을 시각화하면 조류 난포를 연구하는 과학자들이 농업 및 생물 의학 다중 오믹스 접근 방식 모두에서 과립층 및 테카 층을 재현성 있게 캡처할 수 있습니다.
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이 연구에 사용된 모든 동물은 델라웨어 대학의 기관 동물 관리 및 사용 위원회(IACUC 프로토콜 110R)에서 승인한 프로토콜에 따라 유지 및 안락사되었습니다.
1. 준비
2. 해부
3. 실험실 내 분리
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이 프로토콜은 난포에서 과립층과 척추 세포층을 분리합니다(그림 5 및 그림 6). 그런 다음 성공적인 분리를 확인하기 위해 조직학적 검사를 위해 이러한 층을 준비할 수 있습니다. 공인 수의학 병리학자(EMB)가 검토하고 캡처한 이러한 조직학적 이미지는 F1 및 F5 배란 전 여포 모두에 대한 과립층과 테카층의 효과적인 분리를 명확하게 보여줍니다(그림 7). 특히, granulosa layer는 복잡한 주름을 나타내는데, 이는 인접한 척골 조직에서 추출하고 분리한 후 취약한 특성의 결과입니다. 과립층 세포는 원주형에서 pseudostratified 원주형으로 식별할 수 있으며, 서로 밀접하게 부착되어 있고 뚜렷한 세포막 경계가 특징입니다(그림 7A, B).
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이 연구는 가금류의 배란 전 여포에서 과립층과 척골 세포층을 뚜렷하게 분리하는 절차를 간략하게 설명합니다. 1977년 Gilbert et al.에 의해 확립된 기존 방법과는 달리, 이 방법의 적응은 모든 배란 전 여포의 theca 층에서 granulosa 세포층을 수동으로 분리할 때 보다 통제된 환경을 허용합니다15. 또한 연구원들은 전체 절차에서 과립층 세포층을 시각화하여 정밀도와 분석 기능을 향상시킬 수 있습니다. 이 기술은 다른 가금류 종의 과립층 또는 테카 층을 분리하는 데 쉽게 적용할 수 있으며 잠재적으로 다른 난생(알을 낳는) 동물에 사용할 수 있습니다17,18. 이 절차는 연구자들에게 뚜렷한 여포 세포층을 분리하고 검사할 수 있는 기회를 제공하며, 이에 대한 조사를 통해 농업용 가금류 생산, 조류 번식, 인간 ...
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저자는 보고할 경쟁 이해관계가 없습니다.
축산에 도움을 주신 Milos Markis(AviServe), 원고 준비를 도와준 Nicole Guarino(델라웨어 대학교), 절차 시연 및 원고 준비를 도와준 Evelyn Weaver와 Ramesh Ramachandran(펜실베니아 주립 대학교)에게 감사드립니다. 그림 2A 와 그림 3 은 University of Delaware Research Office가 후원하는 기관 라이선스를 사용하여 BioRender.com 사용하여 생성되었습니다. 이 연구는 UD CANR 비교 병리학 실험실의 지원을 받았습니다. KME는 USDA NIFA 보조금 2023-67011-40333의 지원을 받습니다. 이 연구는 델라웨어 대학교 연구 재단(UDRF)과 델라웨어 INBRE 프로그램(미국 국립보건원(National Institutes of Health) 및 델라웨어 주(State of Delaware)의 NIGMS P20 GM103446 보조금 지원)의 보조금으로 AD에 지원되었습니다.
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