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| ▲ 국립생물자원관 사육실에서 수정된 자생 송사리의 수정란 사진. 알이 수정되면 알 내부의 기름방울은 한쪽으로 몰린다. 송사리 알은 점성을 가진 줄이 있어 수초 등에 쉽게 매달릴 수 있다.(기준자 길이 : 500㎛) <제공=국립생물자원관> |
이번에 개발된 우수 정자 선별 기술은 자생 송사리의 생식세포(알과 정자) 수정 현상을 관찰한 결과, 운동능력이 가장 우수한 하나의 정자가 알의 생체통로를 이동해 수정된다는 것에 착안해 개발됐다.
연구진은 송사리의 정자가 침투하는 알의 생체통로를 모방해 직선형 미세유체칩을 제작했고, 미세유체칩에 염류완충액을 채운 후 송사리의 정자를 통과시켰다. 연구결과 미세유체칩을 통과한 송사리의 정자는 일반 정자에 비해 유전자 안정성이 약 3.1배 우수했고, 수정률도 약 2.6배 높은 것으로 확인됐다.
연구진은 송사리에서 확보된 기술을 활용해 포유류의 생식환경과 유사한 곡선형 미세유체칩을 제작해 수용성 고분자물질을 채운 뒤 실험동물 및 사람의 정자를 통과시켰다. 미세유체칩을 통과한 실험동물의 정자는 일반 정자에 비해 유전자와 형태적 안정성 모두 뛰어난 것으로 나타났다. 사람의 정자는 일반 정자에 비해 운동성이 약 2.5배, 형태적 안전성은 2.1배가량 높은 것으로 확인됐다.
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| ▲ 자생 송사리 알 내부의 생체통로를 모방한 미세유체칩 모식도. 송사리의 정자가 알의 내부로 침투하는 이동통로를 모방해 직선형 미세유체칩(길이 250㎛, 직경 20㎛)을 제작했고, 미세유체칩 내부에 삼투압 몰농도가 207.9 mOsm/kg인 염류완충액을 채운 후 송사리의 정자를 통과시켰다. <제공=국립생물자원관> |
이번에 개발된 기술은 정자의 운동 생리를 이용한 방법으로 물리화학적으로 사람의 정자를 선별하는 기존 방법에 비해 우수 정자 선별효율이 약 51% 뛰어나고 선별 시간도 1시간가량 단축됐다.
국립생물자원관 연구진은 이번 연구 개발 결과를 올해 9월 국제학술지 바이오메디신지(Biomedicines)에 투고했으며 특허출원도 앞두고 있다. 이번 연구는 자생생물의 자연현상을 상세히 관찰하고 생체모방기술을 적용해 생물산업에 활용 가치가 높은 생식세포 선별기법 개발에 성공했다는 의미가 있다.
최종원 국립생물자원관 생물자원활용부장은 “이번에 개발된 우수 정자 선별 기술을 멸종위기종 복원 등에도 활용할 수 있도록 기술이전을 계획하고 있다”고 밝혔다.
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