제 목 : 소의 수정란 이식기술

1. 수정란 이식기술의 장점

  현대 과학의 발달은 한우는 물론이고 거의 모든 가축에서 자연교미에 의한 번식이 아닌 인공적인 번식을 가능케하고 있습니다. 그 중에서도 인공수정 기술은 이미 널리 이용되고 있는 기술입니다. 인공수정은 아주 우수한 수소에서 정액을 채취하여 발정을 한 암소의 자궁에 정액을 주입하여 수정시키는 것을 말합니다.

  이 기술은 우수한 형질을 가진 애비소의 정액을 이용하여 보다 능력이 우수한 송아지를 생산할 수 있다는 것이 장점입니다.

  한우의 임신기간은 283일로 아무리 우수한 암소라도 일년에 한번 밖에 송아지를 생산할 수 없습니다. 그러나 우수한 어미소에서 인공적으로 여러 개의 난자를 배란토록 한 다음 암소의 자궁 내에서 인공수정을 통해 수정된 난을 착상 직전 채취하여 다른 암소에 임신시키는 방법이 한우 및 젖소의 다배란 및 채란, 이식 기술입니다.

2. 수정란이식 기술

 

  소의 다배란 및 채란, 이식기술은 먼저 우수한 형질의 암소에 여러 개의 난자를 배란토록 하는 다배란 처리과정과 두 번째는 배란이 된 암소에 우수한 수소의 정액을 인공수정시키는 과정, 그리고 세 번째는 수정된 난자를 암소에서 채취하는 과정, 마지막으로 수정란을 다른 소에 이식하는 과정 등 총 4단계로 이루어지며 수정란을 채취하여 바로 다른 암소에 이식하지 못하고 오랫동안 보관하여야 할 필요가 있을 경우는 동결저장을 해야 하는데 이와 같은 과정을 하나씩 살펴보도록 하겠습니다.

 

가. 다배란 처리

  수정란 이식에서 난자를 채취하는 어미소를 난을 제공한다는 뜻으로 공란우라고 하는데 공란우의 조건으로는 첫째 형질이 우수한 소이고, 둘째 유전적 병이 없어야 하며, 셋째는 발정주기가 정상적인 소이어야 합니다.

 

  밑소가 선정되면 한번에 난자를 여러 개 배란토록 하기 위해 소의 발정주기 중 황체의 기능이 있는 시기인 발정 후 6~9일 정도 지난 때부터 다배란 처리를 시작하는데 첫날은 우선 소의 질 내부에 난소 주기 조절용 CIDR을 주입합니다.

 

  다음날은 에스트라다이올 성분의 에스론을 1.5ml을 근육주사하여 난소에 자극을 줍니다. 다음은 CIDR 주입 후 6일째부터 본격적인 처리를 시작하는데 하루에 두 번씩 난포형성자극호르몬제인 FSH를 50mg씩 엉덩이에 스트레스가 가장 적도록 근육주사를 합니다.

  그로부터 4일째 되는 날은 암소의 질내에 넣어 둔 CIDR을 제거한 후 추가하여 황체퇴행제 25mg을 근육주사하여 줍니다. 이렇게 하고 난 후 48시간 정도 지나면 소가 발정을 하게 됩니다.

  소는 보통 발정할 때 난자 하나를 배란하지만 인위적으로 이렇게 다난포 발생 후 배란시키면 한번에 10개까지도 배란이 됩니다.

나. 인공수정

  이제 두 번째 단계로 배란된 암소에 인공수정을 시킵니다. 인공수정은 발정이 시작되면서 1회 정액 2스트로씩, 12시간 간격으로 2회에 걸쳐 실행합니다. 수정후 7일째 되는 날, 이제 수정된 난을 채취해야 합니다. 소의 자궁 내에서 소의 수정란을 채취하는 것은 매우 어려운 기술로 많은 주의와 경험이 필요합니다.

다. 수정란의 채취

  수정란은 인공수정 후 7일째 되는 날 채취하게 되는데, 이때는 수정된 난이 자라서 이제 착상되기 직전의 상태입니다. 우선 소가 요동치지 못하도록 보정틀에 옮겨 매고 효과적으로 자궁 및 꼬리를 보정하기 위해 국소마취제인 리도케인을 미추 첫마디 혹은 둘째 마디에 5ml 정도주사를 하여 자궁부위를 마취시킵니다.

  다음은 채란을 위한 배지를 높은 부위에 매달고 Y튜브 하단부위에는 채란된 수정란을 모으는 75㎛ 구멍의 필터를 설치합니다. 그리고 튜브 내에는 채란액으로 씻어서 수정란이 튜브에 접촉, 분실되지 않도록 합니다. 또한 채란우의 난소 내 황체의 수를 손으로 점검하거나 초음파기기로서 영상을 점검하여 배란된 황체수를 세어서 다배란 효과를 기록합니다.

  소의 양 자궁각 중에서 오른쪽이나 왼쪽의 어느 한부분의 자궁각의 하단부위에 설치할 카테타를 미리 준비해 둡니다. 카테타 설치 시 오염이 일어나면 수정난의 동결이나 이식에 지장을 주므로 외부에 있는 오물이나 오줌에 의해 오염되는 것을 방지하기 위해 외음부를 70% 알콜 스폰지로 깨끗이 닦는 과정이 매우 중요합니다.

 

  다음 단계는 수정란이 자궁경부의 점액에 의해 부착되어 소실될 우려가 있으므로 화면에 보는 바와 같이 경부 내에 점액제거기를 넣어서 철심을 후진하면 화면에 보는 바와 같이 점액이 제거됩니다.

  다음은 채란용 배양액을 자궁에 주입하여 수정란을 관류법으로 채란유도하기 위해 카테타를 장착하는 단계인데 한쪽 자궁각의 하단에 철심이 있는 카테타를 주입하고 공기를 12~15ml 정도 주사기로 주입하여 카테타를 고정합니다. 다음은 채란용 배지와 연결된 튜브를 카테타와 연결을 하고 채란용액을 자궁내에 30ml 정도 넣어서 1차적으로 자궁을 10회 정도 부드럽게 마사지를 하여 채란필터 내로 관류를 합니다. 그러면 관류액 속에 수정란이 같이 관류되어 나옵니다.

  다시 30~40ml 정도의 채란관류액을 주입하여 반복하여 자궁을 마사지하고 관류채란액을 뽑아내면 많이 배란된 수정란을 채란할 수 있습니다. 자궁의 어느 부분에도 수정란이 잔류할 수 있으므로 반드시 자궁의 모든 부분에 관류액이 들어가도록 마사지가 되도록 해야 합니다.

 

  관류액을 주사기로 정해진 양을 넣어서 넣은 만큼 뽑아내는 관류법을 화면과 같이 실시할 수 있지만, 50~60ml 정도의 채란관류액을 낙차를 이용한 방법으로 관류액을 뽑아내는 방법도 있습니다. 이는 채란자의 의향대로 선택을 하면 됩니다.

  화상에서는 주사기 방법을 시연하고 있습니다. 보통 관류액을 자궁에 넣었다 뽑는 과정을 3~4회 실시를 하고 한쪽 자궁의 채란을 완료하고 다시 반대편 자궁에 카테타를 장착하고 채란관류액을 4~5회 반복 주입하여 수정란을 채란합니다.

 

  채란이 완료된 소는 장착된 카테타의 공기를 주사기로 제거하고 카테타를 뽑아서 튜브 내에 있는 수정란을 배양액으로 씻은 다음 채란 과정을 완료하면 됩니다. 채란이 완료된 소는 차후에 다시 다배란 처리할 때를 대비해서 황체퇴행제인 프로스타그란딘제를 주사하여 황체를 퇴행시켜서 정상적인 발정 주기가 다시 시작되도록 하고 자궁내에서 항생제와 광물질이 포함된 자궁내 주입약인 메트리 젯을 넣어 줍니다.

 

라. 수정란의 이식

 

  채란된 수정란이 있는 필터를 보온이 된 상태로 실험실 내로 신속히 이동을 하여 현미경하에서 수정란을 찾은 다음 수정란을 스트로에 장착을 하여 미리 준비된 수란우에 수정란 이식을 하거나 남은 수정란은 동결을 실시하여 언제든지 수란우가 준비되면 융해를 하여 수정란이식을 하면 됩니다.

 

  신선한 수정란을 이식하는 경우, 수란우는 중간정도의 살찐 소를 선발하고 발정 후 7일째 되는 소의 난소를 촉지하여 왕관형태로 황체의 발달이 잘된 소를 선발하여 황체가 있는 쪽의 자궁각 선단에 수정란 주입기에 수정란을 장착하여 이식을 실시하면 됩니다.

  이식 때는 소의 보정을 잘 유도하여 수정란 주입 시에 주입기에 의해 자궁내의 상처를 예방해야 합니다. 공란우에 대한 처리 시는 반드시 발정을 유기되므로 발정 시는 화면에 보는 바와 같이 발정탐지기를 이용하여 컴퓨터에 입력된 발정정보를 가지고 수정을 하면 공란우의 발정 관리에 더욱 유리합니다.

마. 초음파 배란진단

 

  다음은 공란우의 배란된 황체수를 점검하거나 배란되지 않은 난포란의 수를 점검하는 초음파기기 탐지 단계입니다. 초음파 화면상에 검은 점으로 나타나는 것은 난포를 나타내고 회색으로 약간 진하면서 둥글게 보이는 것은 황체를 나타냅니다. 다배란을 유기하는 경우는 많은 난포가 배란이 되어 많은 황체가 발생하므로 손으로 촉지가 불가능한 경우는 초음파기기를 이용하면 정확하게 황체나 난포수를 점검할 수 있습니다.

  현재 화면은 난소내에 다배란을 유기하는 FSH 호르몬을 나타내는 것입니다. FSH(follicle stimulation hormone)는 효과적으로 난소를 자극하여 한번에 많은 난포가 자라게 하는 기능을 가진 호르몬입니다. 본 화면은 채란된 수정란을 현미경하에서 수정란을 찾는 과정입니다. 수정란의 무게는 약 백만분의 1g 정도이며 매우 미세하고 외기에 영향을 받으므로 온도관리를 잘하면서 다루어야 하고 잘못하면 먼지 등에 부착 분실하는 경우가 있으므로 반드시 깨끗한 장소에서 오염이 되지 않도록 하는 환경이 필요합니다.

바. 수정란의 저장

  채란된 수정란이 수란우에 이식을 못하고 남을 경우는 수정란 동결을 실시해야 하는데 수정란 동결에는 융해 후 인공수정시 정액주입과 비슷한 직접 이식이 가능한 동결법과 동결기가 필요 없이 동결하는 초자화 방법이 있는데 주로 인공수정과 같이 수정란을 융해 후 바로 이식을 실시하는 직접 이식을 위한 동결법을 많이 사용합니다.

  현재 화면은 회수된 수정란을 스트로 내에 흡입, 장착을 하는 과정입니다. 수정란을 0.25ml 스트로내에 흡입, 장착을 하고 스트로에 명호를 표기 한 다음 수정란을 준비합니다. 여분의 수정란이 있다면 동결 30분전에 동결기를 가동하여 수정란이 스트로에 장착되어 영하 6도에서 수정란을 동결기에 넣을 수 있도록 미리 준비를 합니다.

  수정란이 장착된 스트로를 동결기에 넣고 분당 0.3℃가 하강하도록 동결기의 프로그램을 운용하는데 스트로에 식빙(얼음결정을 유도하는 작업)을 하는 시기는 -6℃에서 약 30초 정도 지난 다음 영하 196℃의 액체질소에 담겨진 쇠피펫으로 스트로를 집어서 스트로가 얼기 시작하도록 합니다.

  그리고 약 90분 정도 후에 -36℃ 정도가 되면 액체질소에 스트로를 침지하여 동결, 보관합니다. 동결되어 액체질소 통에 보관된 우수한 유전능력을 보유한 수정란스트로는 필요시 융해를 하여 수란우에 바로 직접 이식을 하면 됩니다.

  우수한 유전능력을 보유한 공란우로부터 한번에 많은 수정란을 채란하고 또 이를 수란우에 이식하여 우수한 종축군을 만들어서 소의 품종을 개량하고 더 나아가서는 보다 맛있는 육류나 양질의 우유를 생산하도록 하여 국민건강에 이바지하는 것이 본 기술의 최종적인 목표입니다.