Трансплантация эмбрионов: бразильский феномен

2018-05-28 12:00

Появление этого цикла публикаций в 4-х частях не планировалась заранее, а ее идея пришла в ходе сбора информации о достижениях отечественных эмбриологов в репродукции племенного скота за 2017 год. Всплыли удивительные показатели специалистов ничем не примечательной (как ранее казалось) страны Бразилия, буквально ворвавшейся на российский рынок.

Феноменальные успехи бразильских эмбриологов показали, что практическая трансплантация эмбрионов (ТЭ) выходит на новый уровень обеспечения заказчика племенной продукции: через «пробирочные» технологии. Извечный вопрос — где взять племенной материал и сколько стоит, теперь звучит по-другому — куда деть? Как сюда попала этот сэр?

Брать не уменьем, а числом

— Как сюда попала этот сэр?
— …Из Бразилии, где в лесах живет много-много диких обезьян

К/ф "Здравствуйте, я ваша тетя!", 1975

В предыдущей публикации «Трансплантация эмбрионов: современные тенденции» [1] автор показал состоянии российской биотехнологии воспроизводства племенного скота через традиционные методы производства эмбрионов «в организме» (in vivo) и статистику их выращивания «вне организма» (in vitro). Значение этих технологий в европейском (АЕТЕ) и мировом (IETS) сообществе эмбриологов. Попытался разобраться, почему после знаменитого открытия советских ученых возможности криоконсервации гамет (1947) и производства первых в мире поросят-ТЭ (1950) в отечественной биологии воспроизведения 70 лет наблюдается полный штиль, и даже традиционная ТЭ пробивает себе дорогу с большим трудом.

С чем связан все возрастающий интерес к «пробирочным» технологиям в животноводстве? Классический метод искусственного осеменения позволяет получить 1 теленка от коровы в год, традиционная ТЭ — 1 теленка в месяц. Использование техники in vitro позволяет воспроизводить по 1 телеку от донора в неделю.

Последняя статистика использования эмбриологических методов в животноводстве, приведенная всемирным сообществом ТЭ (IETS) показала, что 2016 год стал переломным в истории мировой эмбриологии, когда объемы оплодотворения яйцеклеток и выращивания зигот в «в пробирке» впервыеобогнали традиционные методы [2].

Рис. 1. Момент истины 2016 года, когда пробирочные методы впервые обогнали традиционную ТЭ

Этот момент истины в мировой эмбриологии (рис.1) случился через 11 лет после бразильского перелома 2005 года (рис.2). А вот когда «пробирочное озарение» посетит европейские и главное российские биотехнологические центры пока неизвестно. Выращивание ооцитов «вне организма» в РФ в 2016 году составило всего около 10% общего качественного эмбриосбора, в Европе — 13%. А вот в США — 48%, в Бразилии — 92% (!). 347 из 380 тыс. качественных эмбрионов в Бразилии получены в 2016 году методом OPU и выращиванием in vitro.

Почему так много «нетрадиционки» в стране диких обезьян? Вот к этому феномену не самой развитой в промышленном отношении страны и хотелось бы присмотреться повнимательней.

То, чего не смогла вовремя разглядеть отечественная и европейская эмбриология in vitro и проспал дядюшка Сэм,блестяще осуществили бразильские ученые, а практики из компании «In Vitro Brasil» (IVB) продемонстрировали возможности этой биотехнологии на российских стадах.

Что же это за «золотой ключик» на стеклянной тарелочке in vitro (дословно- в стекле), открывающий дверь в сказочную страну высокой продуктивности домашних животных? Кратко напомним суть метода. Нетрадиционная техника ТЭ in vitro состоит из следующих этапов:

Трансвагинальная пункция ооцитов pick-up (OPU) из яичников донора под контролем УЗИ-сканера либо послеубойный сбор яйцеклеток из яичников.
Оплодотворение яйцеклеток in vitro (возможно инъекцией одного сперматозоида и с заказанным полом).
Доращивание зигот в средах, имитирующих среду матки.
Оценка и отбор эмбрионов, достигших стадии морулы или бластоцисты по истечении 7-ми дневного культивирования.
Пересадка телкам-реципиентам или криоконсервация выращенных эмбрионов с последующей ТЭ.

Оказывается, в деле налаживания эффективного эмбриотрансфера еще 15 лет назад (по примеру бразильцев) можно было пойти другим, нетрадиционным путем. Не штурмовать, а обойти природные блоки суперовуляции и качественного эмбриогенеза. Вопреки принципу полководца Александра Суворова: получать обильный и качественный эмбриосбор не уменьем, а числом. Благо в женском организме число зачаточных ооцитов измеряется сотнями тысяч. Любая высокопродуктивная корова-рекордистка (и беспородная буренка тоже) имеет сотни тысяч зачаточных оогоний, способных дать жизнь племенному приплоду. Настоящий «вечный хлеб» (по фантасту Александру Беляеву) миниатюрных рекордисток, которые нуждаются лишь в правильном инкубаторе и грамотном эмбриологе. Выращивай — не хочу!

В море яйцеклеток. В женском организме сотни тысяч половых клеток (оогоний), но лишь несколько из них приводят к рождению потомства

Такое «озарение» у бразильских специалистов наступило к началу нового тысячелетия (рис.2), а к 2005 году производство эмбрионов техникой in vitro в этой развивающейся странесравнялось с традиционными приемами ТЭ (по 120 тыс. качественных зародышей).

Поначалу с помощью комбинирования состава сред для культивирования и выращивания ооцитов бразильские ученые избавились от крупноплодности и уродств плода, сейчас работают над повышением выхода качественных зародышей при OPU. Научились замораживать эмбрионы методом витрификации (прямым погружением в жидкий азот).

Начиная с 2004 г. Бразилия превзошла рубеж в производстве 200 тыс. качественных эмбрионов в год, в два раза превзойдя страны Северной Америки.

Рис. 2. Бразильский перелом 2005 года. Производство эмбрионов по годам: традиционным методом ЕТ и техникой IN VITRO

А что у нас? По подсчетам M. Mikkola (2016) РФ находится в хвосте даже классического европейского эмбриотрансфера среди 20 отчитавшихся стран. В пересчете на 1000 коров молочных пород сбор эмбрионов в России составляет всего 0,07. В Люксембурге — 3,08. Во Франции, Финляндии, Дании, Нидерландах, Италии, Швейцарии и Германии произведено соответственно 1.36, 1.20, 1.12, 1.02, 0.92, 0.84 и 0.69 эмбрионов/1000 коров [3].

Мы эту тему уже поднимали 4 года назад на семинаре по ТЭ в БелГАУ [4]. Разве не обидно для великой России, что Великое (!) герцогство Люксембург по площади в 4 тысячи раз меньше РФ, возглавляет европейский список из 20 стран, владеющих биотехнологией воспроизведения, который мы замыкаем. «Сколько еще лет понадобиться биотехнологам РФ, чтобы развитие племенной биотехнологии вышло на уровень Великого герцогства? Может быть наших „племенных“ руководителей отправить на стажировку в Люксембург?». Обидно, клянусь! Ну ничего не сделали в этом плане.

«Обидно, клянусь, обидно, ну, ничего не сделал, да …»

к\ф Кавказская пленница (1966)

Хотя техника получения эмбрионов in vitro и их пересадка начала использоваться для производства племенного молодняка 30 лет назад, ее низкая результативность (конечный выход приплода), сложность в исполнении и во многом непонятные последствия при in vitro ТЭ (крупноплодность, уродства) оптимизма в то время не вызывали.

Еще десять лет назад и сам автор не воспринимал всерьёз возможности биотехники in vitro размножения племенного скота и их трансплантации.

Казалось, что методике выращивания зародышей в организме коров-доноров долго не будет альтернативы. «В традиционной ТЭ коров действует магическое число 60. То есть 60% животных реагируют на введение гонадотропинов суперовуляцией, выход качественных зародышей в эмбриосборе составляет примерно 60%, приживляемость зародышей тоже лимитируется 60%» [5].

Казалось дело за малым: необходимо лишь преодолеть это магическое число «60%», найти способ повысить надежность суперовуляции по числу (до 10−20 эмбрионов/донора) и выходу качественных зародышей (до 70−80%), поднять приживляемость эмбрионов у реципиентов до уровня искусственного осеменения (80% у телок и 60% у коров), научиться аккуратно делить (клонировать) взрослый 7-дневный зародыш с конечным выходом приплода в 150% от первоначальных эмбрионов и — «дело в шляпе». Автор в одной из статей даже предлагали за решение этих вроде бы несложных задач назначить Нобелевскую премию. Но премию не назначили и чуда не случилось…

Одно утешает, что не только российская наука и практика ТЭ проспала выход южноамериканской технологии in vitro на промышленный («космический») уровень. РФ в европейских списках ТЭ в 2005 году вообще не значилась. Но главное — производство эмбрионов в ЕС способом in vitro в 2005 год бразильского перелома составило всего 18,5 тыс. шт., из них 11 тыс. шт. после убоя доноров. Было пересажено всего 6 тыс. зародышей «из пробирки» (в Бразилии — 130 тыс.).

Мало того, что бразильцы периодически «обувают» весь мир в футболе и производстве мяса, оказалось, что и в биотехнологии с.-х. животных мировое первенство за ними. Вот тебе и развивающаяся страна, нам бы так развиваться в репродуктивной эмбриологии!

Автор: Виктор Мадисон, кандидат биологических наук