여기에서는 홈메이드 주걱으로 구성되고 홈메이드 솔루션을 활용하여 마우스와 양의 착상 전 배아를 유리화하기 위한 Spatula Montevideo 프로토콜을 제시합니다. 배아는 농도가 증가하는 두 개의 동결 보호 용액에서 빠르게 평형을 이루고, 주걱에 적재되고, 액체 질소에 담근 다음, 최종적으로 0.5mL 빨대로 밀봉됩니다.
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방법 논문
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여기에서는 홈메이드 주걱으로 구성되고 홈메이드 솔루션을 활용하여 마우스와 양의 착상 전 배아를 유리화하기 위한 Spatula Montevideo 프로토콜을 제시합니다. 배아는 농도가 증가하는 두 개의 동결 보호 용액에서 빠르게 평형을 이루고, 주걱에 적재되고, 액체 질소에 담근 다음, 최종적으로 0.5mL 빨대로 밀봉됩니다.
이 연구는 MVD(Spatula Montevideo)로 알려진 마우스 및 양 배아 동결 보존을 위한 효율적이고 비용 효율적인 유리화 방법을 설명합니다. 이 프로토콜은 겔 로더 팁으로 준비된 수제 주걱을 캐리어 장치로 사용합니다. 배아는 농도가 증가하는 두 개의 수제 동결 보호 용액에서 빠르게 평형을 이루고 주걱에 적재된 다음 액체 질소에 직접 담근다. 약 30-40개의 착상 전 단계 마우스 배아를 주걱에 적재할 수 있으며, 이후 0.5mL 빨대로 밀봉합니다. 유리화된 배아를 저장하는 데 자주 사용되는 cryotube 대신 주걱을 사용하면 액체 질소 듀어의 공간을 최적화할 수 있습니다. 또한, 온난화 과정에는 배아를 재수화하고 형태를 복원하기 위해 농도가 감소하는 수제 자당 용액만 필요합니다. 우리 실험실은 10년 이상 동안 쥐와 양의 착상 전 배아를 위해 Spatula Montevideo를 성공적으로 사용해 왔습니다. Spatula Montevideo는 마우스 배아에서 평균 84%의 회수율(회수/유리화 배아)과 97%의 생존율(생존/회수 배아)을 보여주었습니다. 쥐 배아의 유리화(vitrification)는 느린 동결보다 더 나은 결과를 낳았지만, 생식 결과(임신, 출산 및 출산율)에는 차이가 관찰되지 않았습니다. 양 배아의 경우, Spatula Montevideo를 사용하면 상용 장치와 비교하여 유사한 생존 및 배아 발달 속도가 달성되었습니다. 임신율은 상용 기기가 더 높았지만, 어린 양의 생존율은 기기 간에 큰 차이가 없었다. 주걱 몬테비데오 유리화법(Spatula Montevideo vitrification method)은 잉여 배아를 저장하고, 유전자 변형 마우스 계통 및 양 모델을 백업하며, 전 세계 연구자들 간의 교환을 촉진하는 데 사용할 수 있는 간단한 동결 보존 기술입니다.
유전자 변형(GM) 동물 생성의 효율성은 엔도뉴클레아제 기반 방법, 특히 CRISPR/Cas9의 개발로 인해 크게 증가했습니다. 전 세계의 많은 실험실에서 유전자 부동을 방지하고 원래 표현형1의 무결성을 유지하기 위해 냉동 보존해야 하는 다양한 GM 마우스 및 쥐 계통을 생산합니다. 또한 보관을 통해 지속적인 번식의 필요성을 없애주어 종종 과도한 동물 수를 초래합니다. 일부 실험실에서는 GM 마우스 계통을 냉동 보존된 배아 또는 정자로 국제 저장소로 보내 살아있는 동물의 수송을 피하면서 이러한 모델의 교환을 용이하게 합니다. 이를 통해 동일한 GM 동물 모델을 반복적으로 생성하지 않고도 라인에 접근할 수 있습니다2. 이러한 이유로 배아 및 정자 동결 보존은 모든 GM 동물 시설에서 가장 중요합니다. 일반적으로 배아 동결 보존은 배아가 변형된 완전한 이배체 게놈을 포함하고 배아 이식을 통해 쉽게 회수할 수 있기 때문에 GM 계통을 저장하는 데 선호됩니다.
유리화(Vitrification)는 세포로 들어가는 물과 세포 주위에 세포외 결정을 형성하는 물 사이의 불균형을 특징으로 하는 비평형 과정입니다. 이 방법은 세포 내 얼음 결정의 형성을 방지하여 서속 동결 방법(SLF)3과 구별됩니다(그림 1 참조). 고농도의 동결 방지제와 액체 질소(LN2)와의 직접 접촉으로 초고속 냉각(~40°C/s)이 가능하여 몇 초 내에 샘플의 유리체 상태를 달성할 수 있습니다. 또한 유리화는 저속 냉동보다 빠르고 쉬우며 저렴합니다4. 최소한의 LN2가 필요하며 일반적으로 상업적으로 구매하거나 집에서 만들 수 있는 간단한 장비를 사용합니다(그림 1 참조).
또한 온난화 과정은 일반적으로 빠르고 복제 가능합니다. 동결 방지제 독성을 피하고 유리체 상태를 유지하기 위해 신속하게 수행해야 합니다3. 배아를 동결할 때 많은 실험실에서는 운반 장치의 편리함, 신뢰성, 견고성, 보유 용량 및 비용을 고려합니다.
우리는 양과 쥐 배아의 일상적인 동결 보존을 위해 MVD(Spatula Montevideo) 장치6을 사용하여 최소 부피의 주걱 유리화 방법을 선호합니다. 처음에는 서서냉 방법7 을 사용했지만 빠르게 유리화로 전환했습니다. LN2 듀어를 위한 더 간단하고 공간 효율적인 장치를 만들기 위해 Tsang and Chow (2009)8의 수제 주걱을 cryotube에 연결하여 0.5mL 빨대로 밀봉된 주걱 MVD를 개발했습니다( 재료 표 참조). 주걱에는 젤 로더 팁( 재료 표 참조)이 있으며, 여기서 약 1mm²의 플랫폼은 미세한 집게로 팁을 부드럽게 녹여 형성되어 배아를 적재하기 위한 꽃잎 모양의 플레이트를 만듭니다. 이 플랫폼은 작은 유리화 방울에 최대 40개의 마우스 배아를 수용할 수 있습니다. 식별 플러그 로드( 재료 표 참조)는 겔 로더 팁의 열린 끝단에 삽입됩니다.
이 방법의 목적은 간단하고 빠르며 저렴한 방법으로 배아를 유리화하는 것이며, 이를 통해 질소 듀어의 공간을 절약할 수 있습니다. 이 시스템은 수년 동안 성공적으로 사용되어 왔으며 특히 마우스 배아에서 우수한 배아 생존율(~97%)과 생식 결과를 제공합니다. 주걱 MVD는 실험실에서 준비하기 때문에 상용 장치에 비해 저렴한 방법입니다9. 또한, 극저온 튜브 8,10의 사용에 비해 질소 듀어의 공간을 절약합니다.

그림 1: 배아 동결 보존에 사용되는 두 가지 주요 기술의 비교. 이 그림은 Crispo et al.1의 허가를 받아 수정되었습니다. BioRender.com 년에 생성되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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쥐 배아를 얻기 위해 사용된 동물은 국내법 18.611 및 국제 동물 관리 지침11에 따라 수용 및 처리되었습니다. 실험 프로토콜(허가 번호 #007-18)은 몬테비데오 파스퇴르 연구소 동물 보호 및 사용 위원회(Institut Pasteur de Montevideo Animal Care and Use Committee)에 의해 적절한 시기에 승인되었습니다(서면 동의서가 제공되었습니다). 양의 난모세포/배아에 대한 실험 프로토콜은 ARRIVE 가이드라인12 을 준수하고 국제 동물 관리 가이드라인11에 따라 수행되었으며, Institutional Animal Care Committee Fundación IRAUy (protocol #001-2017)에 의해 승인되었다.
1. 유리화(그림 2)

그림 2: Spatula MVD를 사용한 유리화 공정 계획. 자세한 내용은 텍스트를 참조하십시오. BioRender에서 생성되었습니다. 마이클, M. (2025) https://BioRender.com/x96y902. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
2. 온난화(그림 3)

그림 3: 주걱 MVD 가온 과정의 계획. 자세한 내용은 텍스트를 참조하십시오. BioRender에서 생성되었습니다. 마이클, M. (2025) https://BioRender.com/k91k191. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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우리는 처음에 프로필렌 글리콜 용액, 빨대 및 제어 속도 동결 장비를 기반으로 하는 전통적인 서저동결 방법을 사용했습니다7. 그러나 유리화법이 잠재적으로 더 쉽고 비용 효율적인 옵션이라고 생각한 후, 8세포 in vivo 유래 및 2세포 in vitro 생산 마우스 배아에서 기존의 서저냉동(SLF)과 주걱 MVD의 결과를 비교하기 위한 연구를 수행했습니다13(표 1 및 표 2). 결과는 "회수율(recovery rate)"이라는 용어로 제시되며, 이는 동결 보존된 배아의 총 수를 가난한 후 장치에서 회수된 배아의 수를 정의합니다. "생존율"은 장치에서 회수된 배아에 비해 생존 가능한 배아의 수를 나타냅니다...
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주걱 MVD는 조립이 쉽고 저렴하며 부피가 최소인 유리화 장치로, 배아 보유 용량이 높고 액체 질소 듀어 점유율이 최적입니다. 이 방법은 간단하고 빠르며 강력한 것으로 입증되었습니다. 평균적으로, 유리화 배아의 높은 배아 회수율 및 생존율(~90%)뿐만 아니라 마우스에서 배아 이식을 수행할 때 우수한 생식 결과(~80% 임신율 및 ~30% 출생률)를 달성했으며, 이는 다른 최소 부피 유리화 방법과 비교할 수 있습니다 18,19,20.
주걱 MVD 유리화 방법의 중요한 단계는 다음과 같습니다: (i) 주걱 준비. 이 기술에는 상당한 전문 지식이 필요합니다. 겸자로 가열하여 겔 로더 팁에서 생산된 플랫폼은 ~ 1mm2 가 되어야 하며 끝이...
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저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.
Spatula MVD 개발에 기여한 Alejo Menchaca에게 감사드립니다. GS는 생명공학 대학원 프로그램인 Facultad de Ciencias - Universidad de la República (https://webmasterbiotecnol.wixsite.com/biotec1)로부터 자금을 지원받았습니다(보조금 번호: GS 2437 347). GS, MNM 및 MC는 FOCEM - Fondo para la Convergencia Estructural del Mercosur (https://focem.mercosur.int/es/)로부터 자금을 지원받았습니다(보조금 번호: COF 03/11). GS와 MC는 우루과이의 Sistema Nacional de Investigadores, Agencia Nacional de Investigación e Innovación의 펠로우입니다. (https://www.anii.org.uy/). 자금 제공자 (Biotechnology Postgraduate Program - Facultad de Ciencias -Universidad de la República; FOCEM - Fondo para la Convergencia Estructural del Mercosur; Sistema Nacional de Investigadores, Agencia Nacional de Investigación e Innovación, 우루과이)는 연구 설계, 데이터 수집 및 분석, 출판 결정 또는 원고 준비에 어떠한 역할도 하지 않았습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 0.22 & 마이크로; m 필터 | 사토리우스 | 16534 | Minisart 주사기 필터 0.2 및 마이크로; L |
| 0.5mL 빨대 | 미니튜브 | 13408/0044 | 프렌치 타입 미디엄 파이에트 |
| 흡인기 튜브 어셈블리 | 시그마 | A5177 | |
| 분젠 버너 | 인듀랩 | 7000134 | |
| 디메틸 설폭사이드 | 시그마 | D2650 | |
| 에틸렌 글리콜 | 시그마 | 102466 | |
| 피콜 PM70 | 시그마 | F2878 | 밀도 구배 매체 |
| 젤 로더 팁 | 에펜도르프 | 10411193 | |
| 유리 모세관 | 마리엔펠트 | 2900000 | 미세헤마토크리트 모세혈관 |
| LN2 취급용 장갑 | 템프실드 | 세0338 | 냉동 장갑 |
| 받침 달린 컵 | 미니튜브 | 16913/1133 | |
| LN2 핸들링용 고글 | 3분 | 40661-00000-10 | 김서림 방지, 긁힘 방지 코팅 |
| 핫 플레이트 | 라벡 | LA-SH-II-5B | 디지털 모델 |
| 식별 막대 | IMV 기술 | 6326 | 비멸균 LG48mm |
| 절연 스티로폼 용기 | |||
| LN2 스토리지 듀어 | 테일러-와튼 | XT21-AI | 극저온 과학 |
| 긴 스테인리스 스틸 핀셋 | 정밀 과학 도구 | 11000-25 | |
| M2 | 시그마 | M7167 | |
| PBS | 수제 | 인산염 완충 식염수. 일반적으로 1L의 농축 5x 완충액을 준비한 다음 1x로 희석합니다. 조리법: 염화나트륨 40g, 염화칼륨 1g, 무수 인산이나트륨 7.2g, 인산일칼륨 1.2g. 증류수를 넣고 오토클레이브로 멸균합니다. | |
| 플라스틱 페트리 접시 | 송골매 | 351029 | TC 처리되지 않은 세균 페트리 접시 |
| 실체 현미경 | 올림푸스 | SZ2-LGB | |
| 자당 | 시그마 | S1888 | |
| 워치메이커' s #5 집게 | 정밀 과학 도구 | 11254-20 |
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