1 год назад
Нету коментариев

Мы рассмотрели проблемы, связанные с научными достижениями в области продолжительного сохранения мужских половых клеток — сперматозоидов, глубокое замораживание которых приводит их в состоя­ние анабиоза.

Но достигнутые успехи не могли полностью удовлет­ворить ученых. Стал реальным способ замораживания спермы и ее длительного хранения. Почему же не до­биться таких же результатов с уже оплодотворенными женскими половыми клетками (яйцеклетками)? Эта идея была осуществлена после 60-х годов, когда получил рас­пространение метод, названный пересадкой зигот.

Чем же обусловливается повышенный интерес к это­му столь перспективному, по мнению ученых, методу? Он вызван как большими теоретическими и прикладными возможностями метода, так и его биологической и эконо­мической эффективностью. Применяя этот метод, можно получить возможность более полноценно использовать огромный биологический потенциал плодовитости, при­сущий определенным породистым самкам животных. Из­вестно, например, что в яичниках коров имеется свыше 80—100 тыс. женских половых клеток. Из них за пери­од эксплуатации одной коровы обычно выделяются и оплодотворяются лишь 5 или 6 яйцеклеток и соответст­венно рождаются 5 или 6 телят. Остальные яйцеклетки не могут реализовать свои возможности. До сих пор для со­здания стада из потомков коровы с генетически выявлен­ной продуктивностью были необходимы десятки лет. Ес­ли корове-донору ввести гормоны, стимулирующие функ­цию яичника, то можно вызвать суперовуляцию, при ко­торой одновременно выделяется 12—15 и больше яйце­клеток вместо одной, как это происходит при нормальной циклической функции яичников. Эти яйцеклетки попа­дут в яйцевод, где их при искусственном осеменении опло­дотворят консервированными сперматозоидами, взятыми от племенных производителей, потомство которых обла­дает высокопродуктивными качествами. Зиготы извлека­ют на 6-й или 7-й день, оценивают под микроскопом их жизнеспособность, а затем, глубоко заморозив (до со­стояния анабиоза), сохраняют в специальной среде. В нужный момент их размораживают и пересаживают в половой аппарат низкопродуктивных коров — «приемных матерей». Пересаженные зиготы (от высокопродуктив­ных животных) вынашивают до рождения низкопродук­тивные животные, причем они не в состоянии повлиять на наследственные признаки этих зигот. Биологический эффект такого метода состоит в том, что от коровы с высокопродуктивными качествами (дающей, например, 10 тыс. л молока в год), можно будет получить за 2— 3 года 50—60 телят. Все они будут обладать генетически обусловленной высокой продуктивностью элитной мате­ри— донора. В этом и заключается большой экономиче­ский эффект. Подкрепляется он и еще одним обстоятель­ством: вместо того чтобы ввозить высокопродуктивных коров из-за границы, для чего необходим специальный транспорт, затрата больших средств, причем животные подвергаются естественному риску заболеваний, создает­ся возможность получать такие же ценные экземпляры посредством международного обмена замороженными консервированными зиготами.

Метод трансплантации открывает возможность увели­чения рождаемости у коров телят-близнецов, что увели­чивает производство мяса. Этого можно добиться путем пересадки двух зигот «приемной матери».

Идея пересадки зародышей не нова. Еще в 1890 г. в Кембриджском университете англичанин Уолтер Хип сумел получить таким способом двух кроликов ангор­ской породы от крольчих породы «Бельгийский великан». Но более полувека никто не обращал внимания на эту интересную новость в биологии размножения. Только в 1950 г. коллектив под руководством профессора Роусона из Кембриджа начал проводить опыты по пересадке за­родышей у крупного рогатого скота. В период 1964— 1969 гг. уже появились первые сообщения об успешных опытах с коровами: Роусона и его сотрудников, а позже Беттериджа и Митчела (1974 г.); Хана и его сотрудни­ков (1974); Микельса (1974 г.); Грэхема (1974 г.); Гор­дона (1975 г.) и других. Для этого периода характерно то, что до 1976 г. зиготы извлекали хирургическим пу­тем. Позже все большее распространение получило из­влечение зигот с помощью зонда. Это метод дает луч­шие результаты, и его можно применять в условиях мо­лочной фермы. Извлеченные зиготы подвергают тщатель­ному исследованию, и в случае одобрения их пересажи­вают коровам или переводят в состояние анабиоза, за­мораживают для сохранения на более продолжительный срок и использования в будущем.

Криоконсервация имеет два серьезных преимущест­ва: во-первых, пересадку можно осуществлять в нужный момент и, во-вторых, законсервированные зиготы можно перевозить на большие расстояния (даже за границу).

Преимущество нехирургических методов извлечения и пересадки зигот у крупного рогатого скота состоит в сле­дующем: возможности повторного использования одной и той же коровы-донора; пересадку можно осуществлять в условиях молочной фермы, когда корова находится в стоячем положении; нет опасности, связанной с вскры­тием перитониальной полости.

Однако у овец, коз и свиней пока продолжают при­менять хирургические пересадки, в то время как у лоша­дей нехирургические методы дали до 75% выживаемос­ти пересаженных зародышей.

В последнее время разработаны методы кратковре­менного сохранения зигот коров в яйцеводах крольчих, которые в данном случае используются как промежуточ­ные биологические «инкубаторы». Этих крольчих можно без труда перевозить на большие расстояния, и в течение нескольких дней сохранять зиготы, которые затем пере­саживают подготовленным для этой цели телкам и ко­ровам. Этот метод однажды поспособствовал одной курь­езной операции: находчивые контрабандисты, чтобы пе­реправить через границу запрещенную к вывозу ценную породу крупного рогатого скота, с помощью специалис­тов пересадили зиготы в яйцеводы крольчих, которых «законным путем» вывезли в другую страну.

Возможность пересаживать зиготы одного вида жи­вотного другому виду натолкнула ученых на мысль по­пытаться осуществить пересадку зигот редких видов ди­ких животных, которые в условиях неволи в зоопарках не приносят потомства. Так, например, недавно в США благодаря сотрудничеству между несколькими зоопарка­ми и университетским медицинским центром в штате Цинциннати был извлечен зародыш из утробы тигрицы и пересажен львице, которая и родила тигренка. Под­готавливаются опыты и с другими редкими видами диких животных. Специалисты считают, что таким образом можно будет сохранить некоторые виды животных, ко­торых остается все меньше и меньше. Так, например, полным ходом идет подготовка экспериментов по пере­садке коровам зародышей некоторых диких африканских и индийских видов жвачных животных, которым грозит полное исчезновение.

В течение последнего десятилетия многое сделано для того, чтобы добиться длительного сохранения зигот по­средством их замораживания при сверхнизких темпера­турах (путем перевода их в состояние анабиоза) или, иначе говоря, обеспечить своего рода «замороженную жизнь». Однако в отличие от спермы, в которой при за­мораживании сохраняется свыше 10 млн. сперматозои­дов в каждой дозе, зародыш представляет собой значи­тельно более сложную структуру. Его клетки содержат 90% воды, в связи с чем существует опасность образова­ния кристалликов льда. Вот почему ученые сконцентри­ровали свои усилия на использовании криопротекторов, которые после размораживания зародышей можно уда­лить. Перед использованием для трансплантации заморо­женные зародыши снова подвергаются тщательной про­верке.

В начале 70-х годов специалистами из Национальной лаборатории в Оук Ридже (США) удалось впервые за­морозить зародыши лабораторных мышей при темпера­туре — 196°С, не повредив их. Эти зародыши после раз­мораживания были пересажены в матку самок мышей, продолжили развитие, и родились вполне нормальные мышата. Но для того чтобы добиться этого успеха, при­шлось заморозить при различных низких температурах свыше 2500 зародышей на различных стадиях их разви­тия (от одной клетки до многоклеточных). Например, 1 тыс. зародышей заморозили при температуре —196°С. После размораживания большинство из них оказались вполне жизнеспособными. Когда их пересадили в орга­низмы самок мышей, они нормально развивались до взрослых животных, способных продолжать род.

Успех опыта объясняется тем, что замораживание и размораживание производились исключительно медлен­но и с применением специальных веществ, предотвра­щающих образование кристалликов льда. Задача заклю­чалась в том, чтобы вода при замораживании не пере­ходила в кристаллическое состояние, а постепенно диф­фундировала из зародышей. Опыты давали положитель­ные результаты, если температуру понижали со скоростью от 0,3 до 2°С в минуту. Когда же процесс замораживания ускоряли до 7°С и более в минуту, все зародыши поги­бали.

В 1973 г. ученым из Кембриджа (Англия) сопутствовал успех в новом опыте: родился теленок из заморо­женного зародыша, ранее законсервированного при тем­пературе — 196°С. Корова, у которой извлекли этот за­родыш, не стала матерью животного. После оплодотво­рения путем искусственного осеменения зиготы извлекли из организма коровы-матери и пересадили другой корове, которая вынашивала теленка в течение 9 месяцев.

Благодаря этому методу можно сохранять зародыши некоторых ценных пород буквально десятилетиями, т. е. даже и после того, как сами производители умрут. Взя­тые у них зародыши можно заморозить и сохранить.

В 1979 г. советскими учеными была успешно осуществ­лена пересадка замороженного, а затем размороженного зародыша. Советские ученые испробовали пересадку за­родышей различного «возраста», замороженных и неза­мороженных, на разных стадиях полового цикла ко­ровы — «приемной матери».

Как уже было сказано, метод замораживания дает возможность транспортировать зародыши даже через границы. Так, например, летом 1979 г. в Научно-иссле­довательском центре животноводства около города Ростока (ГДР) родился «экспериментальный» теленок. Не­обычным в этом случае было то, что он развился из яйцеклетки, оплодотворенной в Зоотехническом институ­те польского города Белица. Вскоре после оплодотворе­ния зиготу заморозили при температуре —196°С, пере­везли в ГДР и сохраняли в жидком азоте более 3 меся­цев. Затем зиготу извлекли из азота, постепенно раз­морозили и пересадили в матку телки местной породы. Через определенное время родился здоровый теленок весом 67 кг.

Методом глубокого замораживания зародышей стало возможно консервировать чистые линии лабораторных мышей, сохраняя замороженные зародыши, вместо того чтобы непрерывно содержать и разводить животных для сохранения нужной линии. Этот метод предлагает и спо­соб сохранения редко используемых мутантов и вариан­тов, что более выгодно с точки зрения экономической, чем поддерживать их живыми. Безусловно, этот метод представляется надежным средством против потерь вследствие какого-нибудь несчастного случая или опас­ного заболевания.

Хотя большую часть исследований до сих пор проводили на лабораторных мышах, в последнее время полу­чены результаты и при замораживании зародышей крыс и кроликов. Уже ряд лабораторий в Европе, Америке, Японии и Австралии создал «банки замороженных заро­дышей», в которых надежно сохраняются ценные линии лабораторных животных. Обсуждается даже возмож­ность с помощью этих «банков зародышей» из различ­ных стран создать «международную коллекцию заморо­женных культур лабораторных животных». Подобные замороженные зародыши при необходимости можно быст­ро транспортировать через границы.

Французские ученые из Центра научных исследова­ний «Жуан-Жозас», стремясь установить, не оказывает ли замораживание отрицательного влияния на зароды­ши, занялись изучением морфологических изменений за­мороженных зародышей крупного рогатого скота. С по­мощью сканирующего электронного микроскопа они ис­следовали структуру изменения на поверхности зароды­шей и установили, что после замораживания и размора­живания заметных нарушений не наблюдалось.

Почти целое десятилетие ученые изучают проблемы долговременного консервирования зародышей путем за­мораживания (в состоянии анабиоза). Из разморожен­ных зародышей уже получено несколько тысяч живот­ных различных видов. Многие специалисты склонны счи­тать, что подобная процедура со временем станет такой же обычной, каким ныне стало искусственное осемене­ние.

В последнее время стало возможным распознавать пол зародыша путем анализа хромосом клеток наруж­ного слоя зародышевого пузыря, однако при этом сни­жается вероятность того, что зародыш уцелеет. Пол мож­но определить, прибегнув к некоторым иммунным реак­циям, связанным с Y-хромосомой, или выявив половой хроматин в ядрах клетки из околоплодной жидкости, ко­торую извлекают с помощью пункции через влагалище или перитонеум в количестве около 10 мл в течение пер­вой половины беременности. При наличии полового хро­матина, находящегося на внутренней поверхности ядер­ной мембраны, можно с полной уверенностью устано­вить, что плод — женского пола. В некоторых странах (Канаде и др.) уже получены телята желаемого пола. В комбинации с техникой замораживания этот метод предоставляет возможность выбирать между мужским и женским приплодом.

Новая техника раскрывает огромные возможности пе­ред селекционерами, занимающимися созданием новых пород. Наследственность любого высокопродуктивного животного может быть сохранена в течение длительного срока путем замораживания зародышей, так что даже преждевременная смерть производителя не приведет к неотвратимым последствиям и полной потере породы.

Для увеличения приплода сельскохозяйственных жи­вотных во многих лабораториях проводится ряд интерес­ных и перспективных опытов. Так, например, оказалось, что если между 6-м и 7-м днем развития зародышей про­извести с ними некоторые требующие особенной осторож­ности и точности манипуляции, в результате рождаются ягнята-близнецы и телята-близнецы.

Ныне усилия ученых направлены на получение заро­дышей путем оплодотворения яйцеклетки in vitro (вне ор­ганизма) — так называемых животных из пробирок. Таким способом можно получить много зародышей от животных с исключительно ценными продуктивными ка­чествами. В этом отношении уже достигнуты заметные успехи. Так, в 1981 г. сообщалось, что на ветеринарном факультете Пенсильванского университета родился пер­вый в мире теленок из пробирки. Точнее, оплодотворение было произведено не в пробирке, а в небольшом стеклян­ном сосуде для выращивания культур. Руководитель группы, осуществивший этот эксперимент, сообщил, что беременность продолжалась 280 дней, теленок родился здоровым и вполне нормальным во всех отношениях. Не-оплодотворенную зрелую яйцеклетку взяли у породистой коровы и после оплодотворения размороженными спер­матозоидами поместили ее в специальные инкубацион­ные условия. Позже зародыш пересадили в матку другой коровы, которая нормально его выносила. Это достиже­ние раскрывает перед животноводством богатые перспек­тивы. Специалисты надеются, что эти исследования по­могут решить и некоторые проблемы бесплодия у чело­века.

В планах на будущее ученые ставят перед собой за­дачу после извлечения зиготы из организма и помещения ее в стеклянный сосуд, применив современные методы электронной микроскопии, биохимии и иммунологии, изучить сложные биологические процессы, протекающие в течение одного из самых важных периодов процесса размножения — начального эмбриогенеза. Используя спо­соб так называемой зиготной инженерии, можно будет осуществить межклеточную гибридизацию, а также вы­яснить некоторые процессы в иммунных отношениях меж­ду матерью и плодом. Предполагается, что можно будет размножать зародыши от идеальных родительских пар путем пересадки ядер клеток зародыша на начальных стадиях развития в только что оплодотворенные яйце­клетки. У лягушек этого добились еще 30 лет тому на­зад, но до сих пор из всех млекопитающих, над которы­ми производился этот сложный эксперимент, успех от­мечен только у лабораторных мышей (и то лишь в самое последнее время).

Исследования в области трансплантации зигот в Бол­гарии и в других социалистических странах согласуются в рамках СЭВа. Осенью 1979 г. в Варне состоялось со­вещание экспертов из социалистических стран по вопро­сам трансплантации зигот у животных. Болгарскую де­легацию возглавлял видный ученый в области биологии размножения академик Кирилл Братанов. На совещании был учрежден международный научно-исследовательский коллектив по проблемам пересадки зигот, который дол­жен объединять и согласовывать работу специалистов из социалистических стран. На Институт биологии и имму­нологии размножения и развития организмов при Бол­гарской Академии наук возложена разработка иммуно­логических проблем, связанных с пересадкой зигот. Бол­гарскому коллективу ученых, возглавляемому академи­ком К. Братановым, поручено заниматься разработкой технологии — этого особенно перспективного метода в овцеводстве.

С 1979 г. сотрудники Института биологии и иммуно­логии размножения и развития организмов при Болгар­ской академии наук под руководством доктора К. Блахова при содействии Научно-производственного объеди­нения по разведению крупного рогатого скота и овцевод­ству при Национальном агропромышленном союзе (НАПС) провели ряд опытов с трансплантацией зигот у овец. Были получены первые ягнята, из них некоторые — результат опыта, проведенного совместно с Институтом зоотехнии в Кракове. Оплодотворенные яйцеклетки, полученные в Польше, были доставлены самолетом в Бол­гарию, где их хранили в течение 320 дней при темпе­ратуре — 196°С (жидкий азот). Затем размороженные зиготы пересадили специально подготовленным овцам, которые их выносили и родили ягнят. Болгарские спе­циалисты провели удачные опыты по пересадке зигот у овец и в Институте горного животноводства и земледе­лия в городе Троян. Там родились жизнеспособные яг­нята с высоким весом (6 300 г). До середины 1983 г. в результате пересадки зигот в Болгарии родилось 20 яг­нят. В 1981 —1982 гг. на молочной ферме села Рыжево Конаре Пловдивского округа получено несколько телят от пересаженных свежих зародышей. На этой же ферме в феврале 1983 г. родились 4 теленка от замороженных зародышей, полученных из Чехословакии. В будущем при Сельскохозяйственной академии предусматривается ор­ганизация центра по пересадке зигот.

Новая техника предоставляет специалистам животно­водства возможность улучшать качества стада значи­тельно быстрее, чем при искусственном осеменении. Мож­но будет подбирать не только отца, но и мать, причем молодняк производится «приемными матерями». Если родятся телята женского пола, они вольются в стадо. Если потомство окажется мужского пола, некоторых из них оставят для нужд племенного разведения. Новый метод поможет приступить и к другим начинаниям, на­пример, к превращению молочного стада скота в стадо, дающее мясо. Представляется возможность продолжить род животных с особенно ценными качествами, жизнь которых подходит к концу. Для вышеуказанных целей достаточно сохранить их последних зародышей.

Если 10 лет назад проблема пересадки зигот огра­ничивалась сферой лабораторных исследований, то сей­час накопленный богатый опыт внедрен в практику жи­вотноводства и способствует интенсификации работ по разведению и улучшению пород скота и выяснению важ­ных теоретических проблем в области биологии размно­жения.

Метод трансплантации зигот быстро прогрессирует. Это подтверждается следующими фактами: только в 1980 г. в США этим методом было «произведено» 23 тыс. телят, в Канаде — 7 тыс., в Швеции — тоже несколько тысяч.

С генетической точки зрения этот метод дополняет искусственное осеменение при улучшении стад сельско­хозяйственных животных. С экономической точки зрения замороженные зародыши оказались исключительно удоб­ными для международного обмена животными. Заморо­женные зародыши значительно лучше, чем живые пред­ставители соответствующей высокопродуктивной породы, переносят продолжительные перевозки.