Актуальность трансплантации эмбрионов

В настоящее время основным биотехническим методом совершенствования пород скота в России является искусственное осеменение с использованием высококлассных быков-производителей. Поскольку крупный рогатый скот относится к одноплодным животным, от одной коровы можно получить, в основном, не более одного теленка в год. В то же время в яичнике коров содержатся сотни тысяч потенциально готовых к развитию половых клеток. Развитие знаний в области биологии размножения животных за последние тридцать лет позволило разработать новый нетрадиционный биотехнический метод размножения животных – метод трансплантации эмбрионов.

Как известно, в процессе постнатального развития лишь небольшая часть ооцитов завершает мейотическое созревание и приобретает компетентность к оплодотворению. Суть метода трансплантации заключается в том, что путем гормональной стимуляции только за одну обработку от коровы–донора можно получить 4-6 пригодных для трансплантации эмбрионов, из которых реализуются 2-3 теленка. Многократной индукцией полиовуляции можно на 1-2 порядка увеличить количество созревших и компетентных к оплодотворению яйцеклеток и получить от одной коровы-донора до 30 телят.

Пересадка эмбрионов ускоряет размножение

Использование метода трансплантации эмбрионов открывает возможность ускоренного размножения генетически ценных животных по материнской линии. Существенное значение метода трансплантации эмбрионов в селекции заключается в многократном усилении давления отбора, что позволяет более полно использовать биологический потенциал яйцеклеток генетически ценных коров.

В последние годы начало развиваться направление получения эмбрионов для трансплантации путем аспирации фолликулов с последующим выделением яйцеклеток и их оплодотворением in vitro - метод ovum pick-up (OPU). При такой технологии не требуется гормональная обработка животного фолликулостимулирующими препаратами, ооциты получают у животных любого возраста и даже беременных на ранних сроках. Возможно проведение OPU дважды в неделю. В среднем за одну процедуру OPU у коров получают 7 ооцитов, из которых до 4 и более эмбрионов пригодны к пересадке (Renée Båge, 2008).

В настоящее время в ряде стран трансплантация эмбрионов превратилась в промышленную отрасль, инфраструктура которой включает компании по производству необходимых гормональных и ветеринарных препаратов, соответствующего оборудования для пересадки эмбрионов и племенные ассоциации.

Пересадка зародышей стала стандартной процедурой получения быков-производителей от выдающихся коров. 80% быков, используемых для искусственного осеменения в мире, получены методом трансплантации эмбрионов, и их доля продолжает увеличиваться. По данным Международного общества IETS ежегодно в мире проводится более 500 тыс. пересадок. Большой вклад в развитие метода трансплантации эмбрионов внесла разработка метода криоконсервации эмбрионов и возможность создания криобанка эмбрионов. Использование криобанка эмбрионов от 10% выдающихся коров позволяет ускорить генетический прогресс в несколько раз по сравнению с другими методами селекции.

Российский опыт трансплантации

В нашей стране работы по разработке и внедрению метода трансплантации были начаты в 1983 году. На начало 1990 года в России работали 124 центра и пункта по трансплантации эмбрионов в 39 регионах. На базе ГПЗ «Петровский» Ленинградской области под научным руководством сотрудников ВНИИГРЖ была создана научно-производственная система «Генофонд» с целью широкого применения новых биотехнических методов в племенном животноводстве. Работа осуществлялась в племенных хозяйствах Ленинградской области, республики Карелия, Горьковской области и Белоруссии. Донорское стадо состояло из 67 коров. От 16 наиболее высокопродуктивных коров-доноров родилось 38 бычков и 57 телочек. В криобанке находится более 1500 эмбрионов, в т.ч. 43 эмбриона после культивирования вне организма. Но в 1990-х годах в связи с общим положением в сельском хозяйстве и невостребованностью эмбрионов эти работы были прекращены. В 2009 году нами возобновлены работы по трансплантации эмбрионов.

От чего зависит успех метода

Эффективность применения метода трансплантации эмбрионов во многом зависит от физиологического состояния коров, их способности реагировать на гормональную обработку. Следовательно, одним из наиболее существенных моментов в технологии трансплантации эмбрионов, способных повысить эффективность метода, является отбор доноров и реципиентов.

Корова-донор - это животное высокой племенной ценности. Число учитываемых признаков может быть разным, например: молочная продуктивность, пригодность к машинному доению, крепость конституции, экстерьер, долголетие, воспроизводительная способность. Однако определяющим фактором при отборе доноров является состояние репродуктивных органов. У потенциальной коровы-донора контролируется состояние половых органов, чтобы исключить нарушения воспроизводительной функции. Высокие затраты на получение телят путем трансплантации эмбрионов обуславливают необходимость отбирать таких доноров, от которых регулярно можно получать большое количество эмбрионов.

Важнейшая составляющая успешной трансплантации эмбрионов - отбор и подготовка реципиентов. В качестве потенциальных реципиентов могут служить телки случного возраста или коровы (идеально 8-10 голов на одного донора). Телки должны быть хорошо выращены, иметь регулярный половой цикл, возраст не менее 15 месяцев, коровы должны быть не менее 60 дней после отела и гинекологически здоровы.

Трансплантация эмбрионов в России во многом ограничивается проблемой наличия качественных реципиентов для пересадки эмбрионов. Необходимое количество реципиентов для работы не может быть обеспечено в силу зоотехнических условностей. Это связано с внутренним планом осеменений и отелов хозяйства, не выполнение которого влечет снижение показателя по выходу телят на 100 коров. Осеменение выбранных потенциальных реципиентов, не подошедших по разным причинам для трансплантации эмбрионов, может откладываться от одного до нескольких месяцев, тем самым увеличивая сервис- и межотельный периоды.

Этапы отбора реципиентов

Отбор потенциальных реципиентов состоит из нескольких этапов. На первом проводится гинекологическая диспансеризация животных. В таблице представлены данные по первичному отбору животных в качестве реципиентов. Видно, что по гинекологическим показателям было выбраковано 63% коров и 30% телок. У всех животных были выявлены те или иные нарушения воспроизводительной функции, а именно: у коров – послеродовые осложнения в виде воспалительных процессов вокруг матки и яичников (спайки, уплотнения тканей яичниковой и маточной связок, эндо- и миометриты, гипофункция яичников); у телок – нарушения циклов, кисты, эндометриты, спайки. На яичниках обнаруживаются структуры, нетипичные для классического яичника, в частности, часто обнаруживаются множественные участки размягчения с толстыми стенками неопределенной формы. Такие осложнения на половую сферу чаще всего возникают вследствие перенесенных в раннем возрасте заболеваний (например ИРТ, ВД, микоплазмоз, хламидиоз, трихомоноз и т.п.).

Второй этап - синхронизация половых циклов доноров и реципиентов. Существуют разные схемы гормональной обработки животных, которые подбираются для каждого хозяйства, а иногда и индивидуально для животного. При этом должно быть тщательное наблюдение за проявлением течки и охоты. Даже при идеальных условиях не все животные отвечают на обработку препаратами. Они или не проявляют признаки охоты, или приходят в охоту слишком рано или слишком поздно, чтобы быть реципиентами. Так, в нашем опыте синхронную охоту проявили 56 % молочных коров, 68% молочных телок и 88 % телок абердин-ангусской породы.

Заключительный этап – отбор синхронизированных реципиентов для трансплантации эмбрионов. Критерием подбора реципиентов для эмбриотрансплантации является наличие желтого тела на 7-8 дни эстрального цикла, при наличии предшествующих всех признаков половой охоты. Для более объективной оценки функциональной активности яичников и снижения эмбриональной смертности следует проводить определения прогестерона в крови. Пересадку зародышей проводят реципиентам с уровнем прогестерона от 2,0 до 4,9 нг/мл. Частой причиной выбраковки является непроходимость шейки матки. В нашем случае для трансплантации подошли 39% коров и 59% телок.

Проблемой для хозяйства может стать то, что не хватает эмбрионов для пересадки. Самое неприятное, это когда подготовлены отличные реципиенты, а не получено ни одного качественного эмбриона, пригодного к трансплантации. Это встречается в 20% случаев с хорошими донорами, и более часто с донорами, у которых проблемы (George E. Seidel et al, 2003).

Все вышеперечисленные проблемы частично решаются за счет замораживания эмбрионов, что дает возможность делать пересадки по естественному циклу реципиентов, независимо от даты вымывания эмбрионов у доноров. Но при этом приживляемость и наступление стельности снижается.

В США существуют компании по трансплантации эмбрионов, которые предлагают своих, подготовленных реципиентов. Очень часто реципиентами для эмбрионов молочных коров служит мясной скот.

Таким образом, хозяйство, решившееся на трансплантацию эмбрионов должно быть готово к финансовым потерям, связанным не только с подготовкой доноров, но и с подготовкой реципиентов. Однако преимущества от грамотно проведенной подготовки доноров и реципиентов и пересадки эмбрионов больше, так как сочетание приемов суперовуляции, трансплантации эмбрионов, полученных in vivo и in vitro, криоконсервации гамет и эмбрионов позволяет значительно ускорить селекционный процесс.

Таблица. Отбор животных для синхронизации половой охоты