4.7: 실험용 쥐의 발생 및 생식

생쥐는 인간의 발달과 질병에 대한 이해를 지속적으로 향상시키는 매우 가치 있는 모델 유기체입니다. 포유류 중 생쥐는 번식력이 높고 발달이 빠르기 때문에 군체가 빠르게 확장될 수 있습니다.

자궁 내에서의 발달에는 몇 가지 특수한 배아 구조가 필요하기 때문에 포유류 모델에서의 배발생에 대한 연구는 인간과 더 관련이 있습니다. 이 비디오에서는 마우스 번식 및 발달 단계, 마우스 사육 방법, 실험실에서 마우스 생식 및 발달 지식을 적용하는 방법에 대해 설명합니다.

먼저 마우스 번식에 대해 조금 이야기 해 보겠습니다. 인간과 마찬가지로 초기 생쥐 발달은 내부적이며, 임신은 "댐"이라고 불리는 어머니의 자궁 뿔 내에서 발생합니다. 그러나 대부분의 인간과 달리 생쥐는 한 번에 많은 태아를 낳아 한 번의 임신 기간에 평균 10-12마리의 새끼를 낳습니다.

이 새끼의 발달에 대해 더 자세히 논의하기 전에 발달 단계를 식별하는 데 사용되는 용어를 검토해 보겠습니다. 가장 일반적인 병기 결정 체계는 성공적인 교미가 이루어지는 날, 배아 0일(E0)부터 시작됩니다. 그 후, 각 단계는 수정 이후 출생 당일까지 일수로 정의되며, 출생 후 0일 또는 P0에서 번호 매기기가 다시 시작됩니다.

발달 시기는 동일한 배기의 배아 사이에서도 약간 다를 수 있기 때문에 Theiler 병기와 같은 수정 후 시간이 아닌 형태학에 기반한 대안적 접근 방식도 사용할 수 있습니다.

다음으로, 마우스 발달의 처음 몇 주 동안 발생하는 형태학적 변화를 자세히 살펴보겠습니다.

난모세포가 수정된 후, 배아는 천천히 생명을 시작하며, 처음 3일 동안 단 4번의 세포 분열만 완료합니다. 그러나 E4에 의해 이러한 세포는 증식하고 재조직되어 "배반포"로 알려진 압축되고 속이 빈 세포 공을 형성했습니다. 이 단계에서, 결국 배아 자체를 발생시킬 세포는 모두 내부 세포 덩어리 또는 ICM으로 알려진 줄기 세포 클러스터 내에서 발견됩니다. 영양막 세포(trophoblast cell)로 알려진 나머지 세포는 배아에 산소와 영양을 제공하는 태반의 일부가 됩니다.

이 시점이 지나면 설치류의 발달이 약간 꼬입니다. 대부분의 포유류에서 배아를 생성하는 세포는 원반과 같은 구조를 형성합니다. 대조적으로, 쥐 배아는 컵 모양의 구성을 가지고 있습니다. 이 컵의 바깥쪽에 있는 세포는 내배엽(endoderm)으로 알려진 세포층을 형성하며, 이는 결국 소화관 내벽과 같은 깊은 조직을 생성하게 됩니다. 혼란스럽게도, 컵의 내부 표면에 있는 세포는 머리카락과 피부와 같은 더 표재성 조직을 형성하는 외배엽을 나타냅니다.

이 거꾸로 된 배치는 배아가 문자 그대로 스스로 돌아서는 배아 8일째 경까지 지속된다. 이 시점에서, 골격근과 같은 조직을 생성하는 소마이트(somites)를 포함하여 몇 가지 다른 알아볼 수 있는 구조가 개발되었습니다. 그리고 앞다리와 뒷다리를 형성할 사지 새싹.

여기서부터 모든 것이 매우 빠르게 진행되며, 폐와 소화관과 같은 주요 장기 시스템의 발달이 배아 12일째까지 잘 진행되고 있습니다. 놀랍게도, 배아는 임신 19-21일만 지나면 엄마 밖에서 생존할 준비가 되어 있습니다.

이제 자궁에서 발달이 어떻게 진행되는지 감을 잡았으니 생쥐가 출산한 후 무슨 일이 일어나는지 이야기해 보겠습니다. 갓 태어난 생쥐 또는 새끼는 작고 털이 없으며 눈이 멀었습니다.

생후 처음 몇 주 동안 새끼는 사용 가능한 모든 수유 암컷으로부터 영양을 공급받을 수 있습니다. 그런 다음 출생 후 약 3 주가 지나면 젖을 뗄 준비가되는데, 이는 엄마의 자리에서 자신의 우리로 이사 할 때임을 의미합니다!

미래의 번식을 통제하려면 이 시점에서 수컷과 암컷을 분리해야 합니다. 성별을 식별하려면 항문과 외부 생식기 사이의 거리를 검사하십시오. 암컷의 경우 이 거리가 수컷보다 짧습니다.

강아지를 준비하려면? 새 집, 새장에 침구 층이 깔려 있습니다. 그들은 여전히 새로운 발굴에 익숙해지고 있기 때문에 물을 제공하는 것 외에도 물로 부드러워진 음식 알갱이나 젖은 음식 접시를 케이지 바닥에 추가하십시오.

생쥐는 젖을 뗀 후 몇 주 이내에 성적으로 성숙해지며, 일반적으로 생후 2개월에서 9개월 사이에 최대 번식이 이루어집니다.

그렇다면 번식 식민지를 시작하기 위해 이 정보를 어떻게 사용할 수 있을까요? 첫째, 쥐의 행동은 일주기 리듬에 의해 크게 영향을 받는다는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 그들은 야행성이기 때문에 당신의 쥐는 밤에 번식할 것입니다.

페로몬은 또한 쥐의 행동에 큰 역할을하므로 "소개"하는 것이 도움이됩니다. 서로를 알아갈 수 있는 잠재적인 짝. 번식 주기 동안 태어나는 새끼의 수를 최대화하려면 수컷 마우스 한 마리와 암컷 최대 4마리를 결합하십시오.

배아 발달 시간을 정확하게 맞추기 위해 아침에 돌아와 각 암컷 쥐에게 교미 중에 수컷이 쌓인 질 점액 플러그가 있는지 확인하십시오. 생쥐는 4-5 일마다 배란을합니다. 따라서 플러그가 바로 보이지 않으면 그 주 후반에 다른 기회를 위해 마우스를 함께 보관하십시오. 암컷 중 일부가 임신 한 것으로 확인되면 갓 태어난 새끼에게 위협이 될 수 있으므로 수컷 마우스를 케이지에서 제거하십시오.

포유류 배아의 발달을 조절하는 복잡한 과정을 연구하기 위해, 과학자들은 몇 가지 매우 멋진 기술을 개발했다. 몇 가지 예를 살펴 보겠습니다.

우선, 운명 매핑은 발달 중인 조직과 성체 조직의 특정 구조에 어떻게 기여하는지 결정하기 위해 생체 내에서 세포를 표시하고 추적하는 접근 방식입니다.

여기서, 형광 단백질의 발현은 태아와 성인 뇌 조직에 단백질을 발현하는 세포의 기여도를 추적하기 위해 소수의 세포 집단에서 켜집니다.

발달에서 특정 유전자의 역할을 테스트하기 위해서는 과발현의 결과를 조사하는 것이 도움이 됩니다. 자궁 전기천공법(in utero electroporation)이라고 불리는 기술에서, DNA는 미세주입을 통해 배아에 전달된 다음 조직 전체에 전류를 가하여 세포로 유도됩니다. 그 결과 특정 세포에서 유전자 발현이 유도되며, 이는 이 배아의 중추 신경계에서 적색 형광 단백질 발현에 의해 입증되었습니다.

유전자 발현에 대한 보다 영구적인 변화는 유전자의 일부가 제거되는 녹아웃 마우스의 형태로 나타납니다. 이 쥐를 생성하기 위해 줄기세포를 초기 배아에서 분리하고 게놈 변형을 거칩니다. 변형된 세포는 배반포에 이식된 다음 임신을 위해 암컷에게 이식됩니다. 결과 강아지는 ?키메라? 정상 세포와 넉다운 세포로 구성되며 동형접합 녹아웃 마우스를 생성하도록 사육할 수 있습니다.

당신은 방금 마우스 번식 및 개발에 대한 JoVE의 개요를 보았습니다. 이 비디오에서는 쥐 생식, 태아 및 산후 발달, 쥐를 번식시키는 방법에 대해 다루었습니다. 또한 실험실에서 마우스 발달을 연구하기 위한 몇 가지 흥미로운 응용 프로그램에 대해서도 논의했습니다. 시청해 주셔서 감사합니다!