Применение репродуктивных технологий и создание криобанка генетических ресурсов лабораторных животных

Современные криобанки генетических ресурсов лабораторных животных основаны на замораживании преимплантационных эмбрионов и семени. Криобанки создают и используют в сочетании с современными репродуктивными технологиями, такими как редеривация, культивирование in vitro и трансплантация эмбрионов. В ИЦиГ СО РАН 13 линий мышей и крыс редеривированы, создан криобанк, в котором хранятся 32 линии мышей и крыс. Проведены успешные эксперименты по переводу в криобанк других лабораторных животных, помимо мышей и крыс. Были криоконсервированы эмбрионы двух видов хомячков рода Phodopus (джунгарского и Кэмпбелла); их жизнеспособность была подтверждена успешным развитием после размораживания в условиях in vitro и in vivo (рождение потомства после трансплантации реципиенту). Было продемонстрировано стимулирующее влияние гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора при культивировании преимплантационных зародышей этих двух видов мохноногих хомячков. Кроме того, семя хомячков джунгарского (Phodopus sungorus) и Кэмпбелла (Phodopus campbelli), котов домашнего (Felis catus) и амурского (Prionailurus bengalensis euptilurus), а также красной рыси (Lynx rufus) было заморожено и криоконсервировано. Исследования с примене­нием методов флуоресцентной окраски SYBR Green/PI и последующей конфокальной микроскопии показали, что более 40 % замороженного семени амурского кота сохраняет жизнеспособность в процессе криоконсервации. Таким образом, впервые была продемонстрирована возможность успешного замораживания семени дикого представителя семейства кошачьих Prionailurus bengalensis euptilurus. В статье дан обзор этих работ, а также обсуждаются перспективы развития криобанка и применения репродуктивных технологий для сохранения различных лабораторных видов млекопитающих.

криобанк генетических ресурсов, эмбрионы, семя, мыши, крысы, хомячки, кошачьи

1. Абрамова Т.О., Кизилова Е.А., Масленникова С.О., Рожкова И.Н., Байбородин С.И., Брусенцев Е.Ю., Найденко С.В., Амстиславский С.Я. Криоконсервация семени кошачьих. Биофизика живой клетки. 2014;10:17-19.

2. Амстиславский С.Я., Брусенцев Е.Ю., Окотруб К.А., Рожкова И.Н. Криоконсервация эмбрионов и гамет для сохранения генетических ресурсов лабораторных животных. Онтогенез. 2015; 46(2): 67-81.

3. Амстиславский С.Я., Абрамова Т.О., Брусенцев Е.Ю., Кизилова Е.А. Криоконсервация и сохранение биоразнообразия. Природа. 2014;9:24-33.

4. Амстиславский С.Я., Анфиногенова Я.Д. Зверь, приручивший человека. Химия и жизнь – XXI век. 2010;5:28-33.

5. Брусенцев Е.Ю., Игонина Т.Н., Амстиславский С.Я. Традиционные и современные подходы к культивированию преимплантационных эмбрионов in vitro. Онтогенез. 2014;45(2):73-88.

6. Феоктистова Н.Ю. Хомячки Phodopus. Систематика, филогеография, экология, физиология, поведение, химическая коммуникация. М., 2008.

7. Agca Y. Genome resource banking of biomedically important laboratory animals. Theriogenology. 2012;78:1653-1665. DOI: 10.1016/j.theriogenology.2012.08.012

8. Amstislavsky S., Brusentsev E., Kizilova E., Igonina T., Abramova T., Rozhkova I. Embryo cryopreservation and in vitro culture of preimplantation embryos in Campbell’s hamster (Phodopus campbelli). Theriogenology. 2015;83:1056-1063. DOI: 10.1016/j.theriogenology.2014.12.013

9. Amstislavsky S., Lindeberg H., Luvoni G.C. Reproductive technologies relevant to the genome resource bank in Carnivora. Reprod. Dom. Anim. 2012;47:164-175. DOI: 10.1111/j.1439-0531.2011.01886.x

10. Amstislavsky S., Kizilova E., Ternovskaya Y., Zudova G., Lindeberg H., Aalto J., Valtonen M. Embryo development and embryo transfer in the European mink (Mustela lutreola), an endangered mustelid species. Reprod. Fertil. Dev. 2006;18:459-467. DOI: http: //dx.doi.org/10.1071/RD05135

11. Amstislavsky S., Aalto J., Järvinen M., Lindeberg H., Valtonen M., Zudova G., Ternovskaya Y.Transfer of European mink (Mustela lutreola) embryos into hybrid recipients. Theriogenology. 2004;62:458467. DOI: 10.1016/j.theriogenology.2003.10.011

12. BrusentsevE.Yu ., Igonina T.N ., Abram va T.O., Igonina T., Naprimerov V., Feoktistova N., Amstislavsky S.Cryopreservation, in vitro culture and transfer of preimplantation embryos in Dj ungarian hamster (Phodopus sungorus). Reprod. Dom. Anim. 2015;50:677-683. DOI: 10.1111/rda.12564

13. Driscoll C.A., Clutton-Brock J., Kitchener A.C., O’Brien S.J. The taming of the cat. Genetic and archaeological findings hint that wildcats became housecats earlier – and in a different place – than previously thought. Sci. Am. 2009;300:68-75.

14. Elaimi A., Gardner K., Kistnareddy K., Harper J. The effect of GMCSF on development and aneuploidy in murine blastocysts. Hum. Reprod. 2012;27:1590-1595. DOI: 10.1093/humrep/des108

15. Erb G.E., Wynne-Edwards K.E. Preimplantation endocrinology in the Djungarian hamster (Phodopus campbelli): progesterone, estrogen, corpora lutea, and embryonic development. Biol. Reprod. 1993; 49 822-8 DOI: 10.1095/biolreprod49.4.822

16. Fickel J., Wagener A., Ludwig A. Semen cryopreservation and the conservation of endangered species. Eur. J. Wildl. Res. 2007;53: 81-89.

17. Gregg J.K., Wynne-Edwards K.E. In uniparental Phodopus sungorus, new mothers, and fathers present during the birth of their offspring, are the only hamsters that readily consume fresh placenta. Dev. Psychobiol. 2006; 48:526-536. DOI: 10.1002/dev.20174

18. Griffin B., Baker H.J. Domestic cats as laboratory animals. Laboratory Animal Medicine. N.Y.: Acad. Press, 2002.

19. Landel C.P. Archiving mouse strains by cryopreservation. Lab. Anim. 2005;34:50-57.

20. Mazur P., Leibo S.P., Seidel G.E.Jr. Cryopreservation of the germplasm of animals used in biological and medical research: importance, impact, status, and future directions. Biol. Reprod. 2008;78:2-12. DOI: 10.1095/ biolreprod.107.064113

21. Miyoshi K., Abeydeera L.R., Okuda K., Niwa K. Effects of osmolarity and amino acids in a chemically defined medium on development of rat one-cell embryos. J. Reprod. Fertil. 1995;103:27-32. DOI: 10.1530/jrf.0.1030027

22. Nieder G.L., Caprio T.L. Early embryo development in the Siberian hamster (Phodopus sungorus). Mol. Reprod. Dev. 1990;27:224-229.

23. Pukazhenthi B.S., Neubauer K., Jewgenow K., Howard J., Wildt D.E. The impact and potential etiology of teratospermia in the domestic cat and its wild relatives. Theriogenology. 2006;66:112-121. DOI: 10.1016/j.theriogenology.2006.03.020

24. Rall W.F., Schmidt P.M., Lin X., Brown S.S., Ward A.C., Hansen C.T. Factors affecting the efficiency of embryo cryopreservation and rederivation of rat and mouse models. ILAR J. 2000;41:221-227. DOI: 10.1093/ilar.41.4.221

25. Robertson S.A., Sjцblom C., Jasper M.J., Norman R.J., Seamark R.F. Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor promotes glucose transport and blastomere viability in murine preimplantation embryos. Biol. Reprod. 2001;64:1206-1215. DOI: 10.1095/biolreprod 64.4.1206

26. Saragusty J., Arav A. Current progress in oocyte and embryo cryopreservation by slow freezing and vitrification. Reproduction. 2011; 141:1-19. DOI: 10.1530/REP-10-0236

27. Schini S.A., Bavister B.D. Two-cell block to development of cultured hamster embryos is caused by phosphate and glucose. Biol. Reprod. 1988;39:1183-1192. DOI: 10.1095/biolreprod39.5.1183

28. Steinlechner S., Stieglitz A., Ruf T. Djungarian hamsters: a species with a labile circadian pacemaker? Arrhythmicity under a light-dark cycle induced by short light pulses. J. Biol. Rhythms. 2002;17:248-258. DOI: 10.1177/074873040201700308

29. Yoshiki A., Ike F., Mekada K., Kitaura Y., Nakata H., Hiraiwa N., Mochida K., Ijuin M., Kadota M., Murakami A., Ogura A., Abe K., Moriwaki K., Obata Y. The mouse resources at the RIKEN BioResource center. Exp. Anim. 2009;58:85-96. DOI: http://doi.org/10.1538/expanim.58.85

30. Ziebe S., Loft A., Povlsen B.B., Erb K., Agerholm I., Aasted M., Gabrielsen A., Hnida C., Zobel D.P., Munding B., Bendz S.H., Robertson S.A. A randomized clinical trial to evaluate the effect of granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) in embryo culture medium for in vitro fertilization. Fertil. Steril. 2013;99: 1600-1609. DOI: 10.1016/j.fertnstert.2012.12.043