Результаты получения и трасплантации IVEP эмбрионов у овец (Ovis aries)
Автор: Сингина Г.Н., Луканина В.А., Шедова Е.Н., Чинаров Р.Ю., Гладырь Е.А., Цындрина Е.В.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Вспомогательные репродуктивные технологии
Статья в выпуске: 6 т.58, 2023 года.
Бесплатный доступ
Необходимость развития технологии получения эмбрионов in vitro (in vitro embryo production, IVEP) у овец обусловлена ее использованием в исследованиях по разведению и сохранению ценных животных, а также созданию новых генотипов методом геномного редактирования. В представленной работе впервые для отечественной практики сообщается о получении in vitro у овец полноценных эмбрионов и рождении живого потомства после их трансплантации животным-реципиентам. Цель исследования заключалась в разработке основных этапов технологии IVEP у вида Ovis aries и оценке ее эффективности в условиях in vitro и in vivo. Источником половых клеток самок служили яичники половозрелых ярок и овцематок разной породной принадлежности и возраста, полученные после убоя (post mortem). Видимые фолликулы рассекали и выделяли ооцит-кумулюсные комплексы (ОКК) ( n = 1028). Отобранные по качеству ОКК ( n = 620) культивировали группами по 25-35 шт. в течение 24 ч в 500 мкл среды ТС-199, дополненной 10 % фетальной бычьей сыворотки, 10 мкг/мл фолликулостимулирующего и 10 мкг/мл лютеинизирующего гормонов, 10 нг/мл эпидермального фактора роста. Часть созревших яйцеклеток ( n = 96) использовали для цитологического анализа степени ядерного созревания, оставшуюся часть ( n = 524) переносили в среду BO-IVF («IVF Bioscience», Великобритания) для экстракорпорального оплодотворения. Гранулы замороженной спермы барана породы катадин размораживали и обрабатывали методом swim-up с использованием среды Sperm-TALP (G.N. Singina, 2019). Созревшие ооциты овец культивировали совместно со сперматозоидами в среде BO-IVF в течение 15-16 ч, после чего их переносили в среду эмбрионального развития BO-IVС («IVF Bioscience», Великобритания). Через 2 сут инкубации оценивали раздробившиеся эмбрионы, часть из них трансплантировали животным-реципиентам, на 7-е сут определяли число эмбрионов, развившихся до стадии бластоцисты. Двухсуточные эмбрионы пересаживали синхронным по половому циклу яркам романовской породы ( n = 6) эндохирургически (В.А. Луканина с соавт., 2023) методом двухпортовой лапароскопии под местной анестезией. Через 35-42 сут с момента трансплантации эмбрионов овец-реципиентов исследовали на суягность и затем вели наблюдение за развитием у них плодов вплоть до рождения живого потомства. По результатам цитологического анализа доля ядерного созревания ооцитов составила 77,1 % (74 из 96). Из 524 созревших и оплодотворенных ооцитов 316 клеток (60,3 %) преодолели первое деление дробления. Животным-реципиентам пересадили 92 раздробившихся эмбриона. Из 224 оставшихся и продолживших развитие in vitro ранних эмбрионов 34,8 % достигли стадии бластоцисты. По данным ультразвуковой диагностики, доля суягных животных после трансплантации эмбрионов шести реципиентам составила 50 % (3 из 6), 33,3 % пересадок (2 из 6) завершились рождением живого потомства. Таким образом, представленные результаты свидетельствуют об эффективности применяемой IVEP технологии: получаемые с ее использованием эмбрионы полноценны и способны развиваться до жизнеспособного потомства. Есть все основания полагать, что предложенная технология получения эмбрионов in vitro и их трансплантации животным-реципиентам может быть применена на практике в работах по воспроизводству и геномному редактированию у овец.
Ovis arie, домашняя овца, ооциты, in vitro созревание, in vitro оплодотворение, эмбрионы, ivep, трансплантация
Короткий адрес: https://sciup.org/142240680
IDR: 142240680 | DOI: 10.15389/agrobiology.2023.6.1088rus
Список литературы Результаты получения и трасплантации IVEP эмбрионов у овец (Ovis aries)
- Souza-Fabjan J.M.G., Batista R.I.T.P., Correia L.F.L., Paramio M.T., Fonseca J.F., Freitas V.J.F., Mermillod P. In vitro production of small ruminant embryos: latest improvements and further research. Reproduction, Fertility and Development, 2021, 33(2): 31-54 ⟨doi: 10.1071/RD20206⟩.
- Zhu J., Moawad A.R., Wang C.Y., Li H.F., Ren J.Y., Dai Y.F. Advances in in vitro production of sheep embryos. International Journal of Veterinary Science and Medicine, 2018, 27(Suppl. 6): S15-S26 (doi: 10.1016/j.ijvsm.2018.02.003).
- Viana J.H.M. 2021 Statistics of embryo production and transfer in domestic farm animals. In: Embryo Technology Newsletter, 2022, 40(4): 22-40.
- Ferré L.B., Kjelland M.E., Strøbech L.B., Hyttel P., Mermillod P., Ross P.J. Review: Recent advances in bovine in vitro embryo production: reproductive biotechnology history and methods. Animal, 2020, 14(5): 991-1004 (doi: 10.1017/S1751731119002775).
- Falchi L., Ledda S., Zedda M.T. Embryo biotechnologies in sheep: Achievements and new im-provements. Reproduction in Domestic Animal, 2022, 57 (Suppl. 5): 22-33 (doi: 10.1111/rda.14127).
- Gonźalez-Bulnes A., Baird D.T., Campbell B.K., Cocero M.J., García-García R.M., Inskeep E.K., López-Sebastián A., McNeilly A.S., Santiago-Moreno J., Souza C.J., Veiga-López A. Multiple fac-tors affecting the efficiency of multiple ovulation and embryo transfer in sheep and goats. Repro-duction Fertility Development, 2004, 16(4): 421-435 (doi: 10.10371/RD04033).
- Souza-Fabjan J.M.G., Rosa R.M., Balaro M.F.A., Pinto P.H.N., Santos G.B., Arashiro E.K.J., Fonseca J.F., Ungerfeld R., Brandão F.Z. Effect of different hormonal combinations on follicular wave emergence and superovulatory response in sheep. Theriogenology, 2017, 103: 24-29 (doi: 10.1016/j.theriogenology.2017.07.036).
- Gibbons A., Pereyra Bonnet F., Cueto M.I., Catala M., Salamone D.F., Gonzalez-Bulnes A. Procedure for maximizing oocyte harvest for in vitro embryo production in small ruminants. Reproduction in Domestic Animal, 2007, 42(4): 423-426 (doi: 10.1111/j.1439-0531.2006.00802.x).
- Perisse I.V., Fan Z., Singina G.N., White K.L., Polejaeva I.A. Improvements in gene editing technology boost its applications in livestock. Frontiers in Genetics, 2021, 11: 614688 (doi: 10.3389/fgene.2020.614688).
- Navarro-Serna S., Vilarino M., Park I., Gadea J., Ross P.J. Livestock gene editing by one-step embryo manipulation. Journal of Equine Veterinary Science, 2020, 89: 103025 (doi: 10.1016/j.jevs.2020.103025).
- Wang S., Qu Z., Huang Q., Zhang J., Lin S., Yang Y., Meng F., Li J., Zhang K. Application of gene editing technology in resistance breeding of livestock. Life (Basel), 2022, 12(7): 1070 (doi: 10.3390/life12071070).
- He Z., Zhang T., Jiang L., Zhou M., Wu D., Mei J., Cheng Y. Use of CRISPR/Cas9 technology efficiently targetted goat myostatin through zygotes microinjection resulting in double-muscled phe-notype in goats. Bioscience Reports, 2018, 38(6): BSR20180742 (doi: 10.1042/BSR20180742).
- Paramio M.T., Izquierdo D. Current status of in vitro embryo production in sheep and goats. Reproduction in Domestic Animal, 2014, 49(4, Suppl): 37-48 (doi: 10.1111/rda.12334).
- Cheng W.T.K. In vitro fertilization of pig and sheep oocytes matured in vivo and in vitro. Theri-ogenology, 1986, 25: 146.
- Morton K.M., Rowe A.M., Chis Maxwell W.M., Evans G. In vitro and in vivo survival of bisected sheep embryos derived from frozen-thawed unsorted, and frozen-thawed sex-sorted and refrozen-thawed ram spermatozoa. Theriogenology, 2006 65(7): 1333-1345 (doi: 10.1016/j.theriogenol-ogy.2005.08.009).
- Singina G.N. Change of culture medium positively influences the development and quality of in vitro cattle embryos. Sel'skokhozyaistvennaya Biologiya [Agricultural Biology], 2022, 57(6): 1197-1207 (doi: 10.15389/agrobiology.2022.6.1197eng).
- Singina G.N., Shedova E.N. Final maturation of bovine oocytes in a FERT-TALP medium in-creased their quality and competence to in vitro embryo development. Sel'skokhozyaistvennaya Biologiya [Agricultural Biology], 2019, 54(6): 1206-1213 (doi: 10.15389/agrobiology.2019.6.1206eng).
- Leoni G.G., Succu S., Berlinguer F., Rosati I., Bebbere D., Bogliolo L., Ledda S., Naitana S. Delay on the in vitro kinetic development of prepubertal ovine embryos. Animal Reproduction Science, 2006, 92(3-4): 373-383 (doi: 10.1016/j.anireprosci.2005.05.027).
- Луканина В.А., Чинаров Р.Ю., Позябин С.В., Шумаков Н.И., Черкасова О.В., Син-гина Г.Н. Сравнительное исследование результативности лапаротомического и лапароско-пического методов трансплантации клонированных эмбрионов у овец. Достижения науки техники АПК, 2023, 37(3): 39-43 (doi: 10.53859/02352451_2023_37_3_39).
- Deniskova T.E., Selionova M.I., Gladyr E.A., Dotsev A.V., Bobryshova G.T., Kostyunina O.V., Brem G., Zinovieva N.A. Variability of microsatellites in sheep breeds raced in Russia. Sel’skokho-zyaistvennaya Biologiya [Agricultural Biology], 2016, 51(6): 801-810 (doi: 10.15389/agrobiol-ogy.2016.6.801eng).
- Wang Z., Xu Z., Yu S. Effects of oocyte collection techniques and maturation media on in vitro maturation and subsequent embryo development in Boer goat. Czech Journal of Animal Science, 2007, 52(1): 21.
- Rodríguez C., Anel L., Alvarez M., Anel E., Boixo J. C., Chamorro C. A., de Paz P. Ovum pick-up in sheep: A comparison between different aspiration devices for optimal oocyte retrieval. Re-production in Domestic Animals, 2006, 41(2): 106-113 (doi: 10.1111/j.1439-0531.2006.00648.x).
- Moawad A.R., Zhu J., Choi I., Amarnath D., Chen W., Campbell K.H. Production of good-quality blastocyst embryos following IVF of ovine oocytes vitrified at the germinal vesicle stage using a cryoloop. Reproduction Fertility Development, 2013, 25(8): 1204-15 (doi: 10.1071/RD12215).
- Ni H., Sheng X., Cui X., Gu M., Liu Y., Qi X., Xing S., Guo Y. Epidermal growth factor-mediated mitogen-activated protein kinase3/1 pathway is conducive to in vitro maturation of sheep oocytes. PLoS ONE, 2015, 10(3): e0120418 (doi: 10.1371/journal.pone.0120418).
- Crocomo L.F., Ariu F., Bogliolo L., Bebbere D., Ledda S., Bicudo S.D. Reproduction in Domestic Animals, 2016, 51(2): 276-281 (doi: 10.1111/rda.12677).
- Amini E., Asadpour R., Roshangar L., Jafari-Joozani R. Effect of linoleic acid supplementation on in vitro maturation, embryo development and apoptotic related gene expression in ovine. International Journal of Reproductive Biomedicine, 2016, 14(4): 255-262.
- Shirazi A., Ardali M.A., Ahmadi E., Nazari H., Mamuee M., Heidari B. The effect of macro-molecule source and type of media during in vitro maturation of sheep oocytes on subsequent embryo development. Journal of Reproduction and Infertility, 2012, 13(1): 13-19.
- Aghaz F., Hajarian H., KaramiShabankareh H. In vitro culture medium (IVC) supplementation with sericin improves developmental competence of ovine zygotes. Reproductive Biology, 2016, 16(1): 87-90 (doi: 10.1016/j.repbio.2015.11.001).
- Cocero M.J., Alabart JL., Hammami S., Martí J.I., Lahoz B., Sánchez P., Echegoyen E., Beck-ers J.F., Folch J. The efficiency of in vitro ovine embryo production using an undefined or a defined maturation medium is determined by the source of the oocyte. Reproduction in Domestic Animals, 2011, 46(3): 463-470 (doi: 10.1111/j.1439-0531.2010.01690.x).
- Catalá M.G., Izquierdo D., Rodríguez-Prado M., Hammami S., Paramio M.T. Effect of oocyte quality on blastocyst development after in vitro fertilization (IVF) and intracytoplasmic sperm injection (ICSI) in a sheep model. Fertility and Sterility, 2012, 97(4): 1004-1008 (doi: 10.1016/j.fertnstert.2011.12.043).
- Mara L., Sanna D., Casu S., Dattena M., Muñoz I.M. Blastocyst rate of in vitro embryo production in sheep is affected by season. Zygote, 2014, 22(3): 366-371 (doi: 10.1017/S0967199412000706).
- Ledda S., Idda A., Kelly J., Ariu F., Bogliolo L., Bebbere D. A novel technique for in vitro maturation of sheep oocytes in a liquid marble microbioreactor. Journal of Assisted Reproduction and Genetics, 2016, 33(4): 513-518 (doi: 10.1007/s10815-016-0666-8).
- Serra E., Gadau S.D., Leoni G.G., Naitana S., Succu S. Seasonal Effect on developmental com-petence, oxidative status and tubulin assessment of prepubertal ovine oocyte. Animals (Basel), 2021, 11(7): 1886 (doi: 10.3390/ani11071886).
- Lorenzo-Torres A., Rangel-Santos R., Ruíz-Flores A., Ambríz-García D.A. In vitro embryo pro-duction from ewes at different physiological stages. Journal of Veterinary Science, 2023, 24(1): e10 (doi: 10.4142/jvs.22168).
- Zacchini F., Toschi P., Ptak G.E. Cobalamin supplementation during in vitro maturation im-proves developmental competence of sheep oocytes. Theriogenology, 2017, 93: 55-61 (doi: 10.1016/j.theriogenology.2017.01.035).
- Romao R., Marques C.C., Baptista M.C., Vasques M.I., Barbasb J.P., Horta A.E.M., Caro-lino N., Bettencourt E., Plancha C., Rodrigues P., Pereira R.M. Evaluation of two methods of in vitro production of ovine embryos using fresh or cryopreserved semen. Small Ruminant Re-search, 2013, 110(1): 36-41 (doi: 10.1016/j.smallrumres.2012.07.029).
- Al-Anazi Y., Al-Mutary M.G., Alfuraiji M.M., Al-Ghadi M., Al-himaidi A.R., Ammari A. Effect of ram breed on the efficiency of in vitro development of sheep embryos. Biosciences, Biotechnol-ogy Research Asia, 2017, 14(4): 1309-1313 (doi: 10.13005/bbra/2574).
- Crispo M., Dos Santos-Neto P.C., Vilariño M., Mulet A.P., de León A., Barbeito L., Menchaca A. Rapid communication: Nerve growth factor influences cleavage rate and embryo development in sheep. Journal of Animal Science, 2016, 94(10): 4447-4451 (doi: 10.2527/jas.2016-0736).
- Hu S., Ni W., Sai W., Zi H., Qiao J., Wang P., Sheng J., Chen C. Knockdown of myostatin expression by RNAi enhances muscle growth in transgenic sheep. PLoS ONE, 2013, 8(3): e58521 (doi: 10.1371/journal.pone.0058521).
- Zhu H., Hu L., Liu J., Chen H., Cui C., Song Y., Jin Y., Zhang Y. Generation of β-lactoglobulin-modified transgenic goats by homologous recombination. FEBS J., 2016, 283(24): 4600-4613 (doi: 10.1111/febs.13950).