Gefrorener Zoo. Einführung in die Kryoarchivierung

Gefrorener Zoo. Einführung in die Kryoarchivierung

Sergey Amstislavsky
"Wissenschaft aus erster Hand" №5 / 6 (53/54), 2013

Heute ist fast ein Fünftel der Säugetierarten auf dem Planeten gefährdet. Neue Möglichkeiten zur Erhaltung der genetischen Biodiversität der Tierwelt bieten moderne Biotechnologien, die auf den Errungenschaften der Reproduktionsbiologie basieren. Wir sprechen über die Kryokonservierung (Einfrieren) von Gameten, Embryonen und embryonalen Stammzellen, die in speziellen Kryobanken verbleiben. Eine solche Bank wurde kürzlich am Nowosibirsker Institut für Zytologie und Genetik der SA AdWR gegründet.

Eine der wichtigsten Aufgaben beim Erstellen einer Kryobank besteht darin, die beste Möglichkeit zum Auftauen und Extrahieren von genetischer Information zu finden. Sibirische Forscher haben vorgeschlagen, interspezifische Hybriden mit eng verwandten "Haustieren" als Ersatzmütter für gefrorene Embryonen seltener und gefährdeter Arten zu verwenden. Die Hypothese wurde erfolgreich an der vom Aussterben bedrohten Art, dem europäischen Nerz, sowie an den blaubeinigen Hamstern getestet.

Über den Autor

Sergey Yakovlevich Amstislavsky – Doktor der biologischen Wissenschaften, Leiter der Abteilung für Kryokonservierung und Reproduktionstechnologien der GenpoolabteilungVersuchstiere des Instituts für Zytologie und Genetik, Sibirische Abteilung der Russischen Akademie der Wissenschaften (Nowosibirsk). Autor und Co-Autor von 90 wissenschaftlichen Arbeiten.

Wie in der berühmten Geschichte von R. Kipling zerstörte ein menschliches Kalb, das weder Reißzähne noch Krallen hatte, den mächtigen Tiger Sher Khan, in der realen Welt war der Mensch freiwillig oder unfreiwillig die Ursache für das Aussterben nicht nur von mehreren Tiger-Unterarten viele andere Arten von wilden Tieren. Die Person, die den "König der Tiere" eingenommen hat, sollte jedoch die Verantwortung für die Erhaltung seines "Königreichs" übernehmen. Moderne Biotechnologien, basierend auf den Errungenschaften der Reproduktionsbiologie, bieten neue, bisher unbekannte Möglichkeiten für den Erhalt der genetischen Biodiversität der Tierwelt und bieten eine Überlebenschance für vom Aussterben bedrohte Arten.

Heute leben auf dem Planeten etwa 5,0 bis 5,5 Tausend Säugetierarten, von denen ein Fünftel gefährdet ist. Das schnelle Wachstum der Zahl der Menschen, die bereits 7 Milliarden Menschen erreicht hat, und die ständige Ausweitung ihrer Wirtschaftstätigkeit haben eine bedeutende Rolle gespielt.

Das auffälligste Beispiel ist die Katzenfamilie, in der von den 37 derzeit bekannten Arten nur eine gedeiht, die Hauskatze.In der Regel werden bestimmte Unterarten aussterben, und diejenigen, die ihnen nahe stehen, "stehen Schlange". So haben von den acht Unterarten des Tigers nur fünf überlebt. Turanische (kaspische), javanische und balinesische Unterarten verschwanden. Die Situation der fünf bestehenden Unterarten kann jedoch nicht als stabil bezeichnet werden: Nach neuesten Schätzungen bleiben zu Beginn des 20. Jahrhunderts weniger als 3,5 Tausend Tigerpopulationen in freier Wildbahn. ihre Zahl überschritt 100 Tausend

Wie können Sie diesen katastrophalen Prozess stoppen? Herkömmliche Methoden zur Schaffung von Schutzgebieten sind nicht immer effektiv. Zum Beispiel benötigt derselbe Tiger große Räume für ein volles Leben in der Natur: In der Region Ussuri können die Jagdgründe eines Tigers etwa 900 km erreichen2und in der Mandschurei – sogar viertausend Kilometer2! Die Versorgung solcher Tiere in Gefangenschaft ist äußerst schwierig und oft überhaupt nicht möglich.

Natürlich können Tiger in Zoos gehalten werden, auf speziellen Tigerfarmen, wie es zum Beispiel in Südostasien geschieht. Aber solche Bedingungen führen unvermeidlich zur sogenannten "Anpassung an die Gefangenschaft": Tiere, die auf einem Bauernhof aufwuchsen, dann ist es extrem schwierig, in die Wildnis zurückzukehren.Die allgemeine Regel lautet: Mit jeder neuen Generation domestizieren die Tiere, die in Gefangenschaft aufwuchsen, immer mehr und verlieren ihre Fähigkeiten, in ihrer natürlichen Umgebung zu überleben.

Ein Beispiel dafür ist der europäische Nerz, der heute eine gefährdete Art im Gegensatz zu einem anderen Vertreter der Mustelle – dem amerikanischen Nerz – ist. In Estland wurden großangelegte Experimente durchgeführt, um zur wilden Natur europäischer, in landwirtschaftlichen Betrieben geborener Nerze zurückzukehren. Diese Versuche scheiterten jedoch: Als sie in die Freiheit entlassen wurden, starben die Tiere in Massen. Darüber hinaus haben einige Arten gefangener Tiere Schwierigkeiten zu züchten, da Geparden als Beispiel dienen können.

Sind wilde Tierarten zu einer allmählichen Verarmung ihres Genpools und letztlich zum Aussterben verurteilt? Einen Ausweg aus dieser scheinbar hoffnungslosen Situation bietet die Reproduktionsbiologie – eine neue Richtung, die an der Schnittstelle von Embryologie, Genetik, Zoologie und Veterinärmedizin gewachsen ist.

Es stellte sich heraus, dass Fortpflanzungszellen, die Träger von unschätzbaren genetischen Informationen sind, einer Kryokonservierung (Einfrieren) unterzogen werden können. Von diesen Zellen sind Gameten, Embryonen und embryonale Stammzellen in einer Kryobank gespeichert,Sie können später die eine oder andere Art in ihrer gesamten genetischen Vielfalt wiederherstellen. Derselbe Ansatz kann angewandt werden, um Banken mit genetischen Ressourcen von Labortieren zu schaffen.

Alle Lebewesen aus dem Ei …

Der Beginn der Reproduktionsbiologie kann bis 1702 in Betracht gezogen werden, als der berühmte Erfinder des Mikroskops, der niederländische Naturwissenschaftler Anthony van Leeuwenhoek, das Phänomen der "Auferstehung" erstaunlicher Tiere entdeckte, das er beobachtete, als er einen Tropfen Wasser zu dem vom Dach seines Hauses gesammelten Staub hinzufügte. In der Tat können diese kleinsten vielzelligen Organismen, in denen Wissenschaftler eine Art der Rädertierchen – die gewöhnlichen Bewohner unserer Teiche – erkannt haben, lange in getrocknetem Zustand bestehen bleiben, ohne an Vitalität zu verlieren, und bei der Schaffung geeigneter Bedingungen "zum Leben erwachen".

Beobachtungen von Leeuwenhoek gaben den ersten Beweis, dass einige Lebewesen die Fähigkeit haben, sich in einem Zustand des "latenten Lebens" zu befinden, d. H. Eine Art der Erhaltung. Es bleibt nur, einen praktischen und leicht reproduzierbaren Weg zu finden, diesen Zustand zu erreichen und ihn zu verlassen – die Menschheit hat die nächsten 250 Jahre damit verbracht, danach zu suchen.

Leistungsstarke Mikroskope, viel fortschrittlicher als das Levenguk-Mikroskop, helfen modernen Forschern, die Geheimnisse der Reproduktionsbiologie zu erlernen, um in das erstaunliche Leben von Embryos und Gameten zu schauen. Auf dem Foto – Mitarbeiter des Sektors Kryokonservierung und Reproduktionstechnologien, ICG SB RAS k. b. n T. O. Abramova, geb. n I. N. Rozhkova und Doktorand E. Yu. Brusentsev in der Nähe des DM2500-Mikroskops, hergestellt von der Firma Leica Mikrosysteme

Achtzig Jahre nach der Entdeckung von Leeuwenhoek demonstrierte der hervorragende italienische Wissenschaftler L. Spallanzani auf brillante Weise die Möglichkeit der künstlichen Befruchtung von Hunden. Diese Entdeckung hat unter anderem die wissenschaftliche Gemeinschaft zu der Überzeugung geführt, dass in der Praxis reproduktive Zellen, zum Beispiel Spermatozoen, männliche Gameten, die am besten geeigneten Objekte für die Konservierung sind. Auf sie konzentrierte sich die erste Kryobiologie.

Unter ihnen ist besonders der hervorragende russische Wissenschaftler I. I. Iwanow hervorzuheben, der um die Jahrhundertwende XIX-XX. nicht nur erfolgreich in der künstlichen Befruchtung von Pferden und anderen Tieren, sondern auch viele erfolgreiche Versuche, den Samen von Säugetieren bei niedrigen Temperaturen zu erhalten.Nach der Revolution versuchte Ivanov, einen Mann mit einem Affen zu kreuzen, für den er sogar nach Afrika reiste und in Suchumi eine Affenschule gründete. Es ist möglich, dass, wenn Iwanow nicht sein ganzes Talent und seine Kraft in fruchtlosen Versuchen verschwendet hätte, "Menschenaffe" zu werden, und der Forschung über die Auswirkungen von Kälte auf Spermatozoen treu geblieben wäre, hätte er wahrscheinlich die Kryokonservierung biologischer Ressourcen in seiner modernen Form entdecken können.

Die Ehre, die Methode der Kryokonservierung von männlichem Samen zu entdecken, gehört dem britischen Wissenschaftler K. Paulge und O. Smith. Und ein glücklicher Anlass half ihnen dabei. Nach dem Zweiten Weltkrieg durchlief das Labor, in dem Wissenschaftler arbeiteten, harte Zeiten. Sogar einige Dosen mit Reagenzien in Laborschränken hatten keine Etiketten, die durch Überfahrten, Bombenanschläge und andere Kriegsumwälzungen verloren gingen. Eine dieser Dosen wurde von Poldj und Smith genommen, aber statt der gewünschten Substanz stellte sich heraus, dass es sich um … Glycerin handelte, das fälschlicherweise im Experiment verwendet wurde.

Die Reproduktionsbiologie ist voller Paradoxa: Hausmaussperma (auf der rechten Seite des Fotos mit einem orangefarbenen Rahmen) scheint im Vergleich zu einer Hauskatzen-Samenzelle ein Monster zu sein (auf der linken Seite). In diesem Fall ist das Gewicht einer Katze ein paar Kilogramm, und eine männliche Maus ist nur ein paar Dutzend Gramm … Foto rechts: Auf einem einzigartigen Denkmal für das berühmteste Versuchstier, das 2013 neben dem SPF-Vivarium der ICG errichtet wurde, strickt eine bronzene Labormaus wie eine Schicksalsgöttin eine doppelte DNA- "Schnur", die Grundlage des genetischen Lebenscodes. Autor und Künstler A. Kharkevich. Bildhauer A. Agrikyansky

Auf diese Weise wurden die kryoprotektiven Eigenschaften dieses dreiatomigen Alkohols entdeckt, und Poldschh und Smith revolutionierten die Kryobiologie und bewiesen, dass Spermatozoen unter dem Schutz von Glycerin die Abkühlung auf die Temperatur von flüssigem Stickstoff (-196 ° C) überleben können. Veröffentlichung dieser Entdeckung in der Zeitschrift Natur 1949 eröffnete er die "Ära der künstlichen Befruchtung" in der Tierhaltung, und seit den 1950er Jahren wurde in vielen Ländern Saatgut aus einer Kryobank für die Zucht von Rindern verwendet. Es sollte beachtet werden, dass Glycerin eines der besten Kryoprotektiva ist.

Aber Kryobiologen hörten nicht auf. Wie bekannt, während der Befruchtung, d.h.Durch die Verschmelzung der weiblichen und männlichen Gameten entsteht eine Zygote (befruchtete Eizelle), die sich in Tochterblastomerzellen aufzulösen beginnt. Dieses Entwicklungsstadium des Embryos wird Prä- oder Präimplantation genannt. Die ersten erfolgreichen Ergebnisse beim Einfrieren von Präimplantationsembryonen von Säugetieren (Labormäusen) wurden in den frühen 1970ern erhalten. in Großbritannien von zwei unabhängigen Gruppen unter der Leitung von D. Whittingham und J. Wilmut. Nach einigen Jahren wurden im Labor von Whittingham Experimente an gefrierenden Eizellen (weiblichen Gameten) erfolgreich abgeschlossen.

Bis heute wurden Präimplantationsembryonen von mehr als vierzig Säugetierarten erfolgreich eingefroren und kryokonserviert. Wie für Oozyten gibt es immer noch keine wirksame Methode zum Einfrieren der meisten Arten von Säugetieren. Getrennte Erfolge in diesem Bereich geben noch keinen Anlass, das Einfrieren und die Kryokonservierung von Eiern als Routinetechnologie zu betrachten, wie dies bei Embryonen und Samen der Fall ist.

Genetische Ressourcen Bank

Konzept Genom-Ressourcen-Banking wurde vor mehr als 30 Jahren in unserem Land unter dem Namen "Bank of genetic resources" berühmt, dank der Aktivitäten des legendären Biophysikers aus Pushchino B.N.Veprintseva, seine Mitarbeiter und Anhänger. Welche Tierarten sind für die Kryo-Archivierung von Interesse? Das sind vor allem Wildtiere, für die Banken genetischer Ressourcen der Schlüssel zu ihrem Überleben sind, sowie Nutztierrassen, die vor allem selten und derzeit nicht gefragt sind, aber genetisch wertvoll sind.

Und schließlich, Labortiere. In Bezug auf biomedizinische Forschung wird das Konzept einer "Bank genetischer Ressourcen" üblicherweise als eine Reihe von Labortierreihen interpretiert, was bedeutet, dass nicht nur der "Wildtyp" einer bestimmten Art, sondern auch seine künstlichen, genetisch fixierten Formen erhalten werden.

Hauptgegenstand experimenteller Studien an Wirbeltieren ist heute die Hausmaus. Es ist nicht überraschend, dass das Mausgenom, das 2002 sequenziert wurde, eines der ersten entschlüsselten Genome war, zusammen mit dem menschlichen Genom.

Auf diesem Tier, modernen Technologien der Transgenese, gerichtet Deaktivieren (Knockout) einzelner Gene, Mutagenese, "arbeiten" perfekt. Nach den Prognosen des Magazins Natur (2004), die Anzahl der mutierten, transgenen und Knockout-Linien von Mäusen, die für spezifische wissenschaftliche Aufgaben geschaffen wurden,es wächst so schnell, dass es in den nächsten zehn Jahren eine phantastische Zahl erreichen kann – 300 Tausend! Daher ist der Inhalt vieler von ihnen in einer Kryobank in Form von Embryonen oder sexuellen Gameten nicht nur eine reale Möglichkeit, sondern auch eine Notwendigkeit.

Zum ersten Mal wurden Mäuseembryonen 1972 kryokonserviert, und heute gibt es auf der Welt neunzehn große Kryobanken, die das genetische Material verschiedener Mausstämme konservieren.

Insbesondere in Studien zur Modellierung von Erkrankungen des Menschen mit polygenen (multifaktoriellen) Erkrankungen, wie der arteriellen Hypertonie, bleibt die Ratte ein unverzichtbares Versuchstier. Es gibt nur vier weniger Kryobanken auf der Welt, wo genetische Ressourcen der Ratte gerettet werden (Agca et al., 2012).

Neben den traditionellen Labortieren – Mäusen, Ratten, Kaninchen und Hamstern – sind oft auch andere Säugetiere an den Experimenten beteiligt, ebenso Fische und Vögel. Zum Beispiel hat der berühmte Begründer der Ethologie (die Wissenschaft des Tierverhaltens), der Nobelpreisträger K. Z. Lorenz seine wichtigsten Entdeckungen über Vögel gemacht. Vielversprechende Arten für die Kryo-Archivierung sind die Zebrafisch-Aquarienfische sowie Hunde und Katzen.All diese Tiere sind beliebte Forschungsobjekte, die sich auf biomedizinische Ziele konzentrieren (Amstislavsky, Trukshin, 2010; Agca, 2012).

Dani rerio, der jedem Aquarianer bekannt ist, ist in den letzten Jahrzehnten sehr berühmt geworden, nicht nur, weil er 1976 den Weltraum besucht hat. Nach der Entschlüsselung ihres Genoms stellte sich heraus, dass es beim Menschen einige gemeinsame Gene gibt (Howe et al., 2013). Diese kleinen Fische brüten gut in Gefangenschaft, unprätentiös, erfordern minimale Kosten, um die Spezies in Kultur zu halten, und ihre Embryonen sind transparent, was die Arbeit der Forscher sehr erleichtert.

Bis heute wurden bereits mehrere tausend Zebrafischlinien angelegt. Die genetischen Ressourcen dieses Fisches werden heute in zwei Kryobanken gelagert, in den USA und in Japan (Agca, 2012).

Von besonderem Interesse für das Konzept ist die Hauskatze. Genom-Ressourcen-Banking, da seine wilden Verwandten, große und kleine Mitglieder der Katzenfamilie, gefährdet sind. Eine Hauskatze hilft bei der Auswahl von Reproduktionstechnologien für diese Arten unter Berücksichtigung der "Katzenspezifität".

Was die Hauskatze betrifft, ist sie aus mehreren Gründen für das Konzept einer "Bank genetischer Ressourcen" von besonderem Interesse.Dies ist eine auffallende Ähnlichkeit seines Genoms mit dem menschlichen Genom, und komplexes Verhalten und hohe Fortpflanzungsfähigkeiten, sowie die Entstehung von transgenen Modellen, zum Beispiel die berühmte Katze namens Mr. Grün, in dessen Genom ein Fremdgen (Transgen) eingefügt ist, das es dieser einzigartigen Katze ermöglicht, im Dunkeln unter der Einwirkung von ultravioletter Strahlung mit einem geheimnisvollen grünen Licht zu fluoreszieren. In jüngster Zeit wurde diese Leistung durch die Produktion ähnlicher Kätzchen (Amstislavsky et al., 2012) glänzend bestätigt. Und natürlich ist die Hauskatze ein unverzichtbares "Modell" für die Ausarbeitung und Verbesserung der Reproduktionstechnologien in Bezug auf die Katzenfamilie, da fast alle ihre wilden Verwandten ihre genetischen Ressourcen erhalten müssen.

Heute gibt es auf der Welt mindestens 22 Kryobanken, in denen das Erbgut von wilden und bedrohten Tierarten gesammelt und konserviert wird. Solche Zentren arbeiten oft in großen Zoos, Museen, wissenschaftlichen Instituten und anderen Organisationen, deren Aufgabe es ist, Genpools von Wildtieren zu "sammeln". In Deutschland beispielsweise befindet sich ein solches Zentrum am Institut für Zoologie und Wildtierforschung. Leibniz (Berlin). Hier sind Samen, Eizellen und Embryonen seltener Arten der Katzenfamilie erhalten.

Die so genannten „assistierten Reproduktion“ rasch zu entwickeln und Techniken der Kryokonservierung mit, künstliche Befruchtung, die reproduktive Klonen und Embryo-Transplantation kann die lebenden Tiere in Gegenwart von Cryobank kryokonservierten Gameten und (oder) Embryonen (Amstislavsky 2006 erfolgreich neu; Amstislavsky, Trukshin 2010 ). Bis heute ist der Samen von mehr als sechzig Arten wildlebender Tiere mindestens einmal erfolgreich eingefroren und kryokonservierten gewesen. Wildtier – Der gleiche Erfolg wurde in Bezug auf Embryonen mehr als vierzig verschiedene Arten von Säugetieren, von denen mehr als die Hälfte erreicht.

Siberian Arche Noah

keine Analoga in der Russischen Föderation Cryobank zu haben, ist am Institut für Zytologie etabliert und Genetik von SB RAS (Novosibirsk) vor kurzem. Zusammen mit der Arbeit an der Erhaltung der genetischen Ressourcen von Labortieren, im Bereich der Kryokonservierung und Reproduktionstechnologien sind auch die Forschung auf die Entwicklung von Ansätzen zur Erhaltung der wild lebenden und vom Aussterben bedrohte Tiere durch den Einsatz moderner Methoden der Reproduktionsbiologie Ziel durchgeführt.Heute sind in der Sibirischen Kryobank genetische Ressourcen von drei Dutzend Linien von Mäusen und Ratten, von denen einige nirgendwo sonst auf der Welt vertreten sind, hauptsächlich in Form von gefrorenen Embryonen erhalten. Die Gesamtzahl der Embryonen in der Kryobank hat bereits mehr als viertausend.

DS Ragayeva, Doktorand der Abteilung für Physiologie, NSU, führt die Implantation eines Laborrattenembryos durch eine Leihmutter im Bereich der Kryokonservierung und Reproduktionstechnologien des Instituts für Zytologie und Genetik der SA AdWR durch

Wenn jedoch Embryonen oder Samen des einen oder anderen Typs in einer Kryobank platziert werden, enden die Probleme nicht. Die Schaffung einer Kryobank ist nicht nur eine Suche nach der am wenigsten traumatischen Methode des Gefrierens und der Kryospeicherung von Material, sondern ebenso wichtig, eine Methode zum Auftauen und Extrahieren von genetischer Information.

Wenn Embryonen von Labormäusen oder Ratten in einer Kryobank eingefroren werden, ist die "Transformation" von gefrorenem Material in ein Lebewesen ziemlich einfach: Embryonen werden aufgetaut und an Weibchen der gleichen Art transplantiert. Aber was wäre, wenn eine Kryobank Gameten oder Embryonen einer seltenen und noch gefährdeteren Art sammeln könnte? Welche Leihmutter ("Empfänger") soll sie verpflanzen? Es scheint, dass Sie in dieser Eigenschaft eine eng verwandte Art von "Haustieren" verwenden können.Wie jedoch die Praxis zeigt, ist die Effizienz der interspezifischen Transplantation meist sehr gering (Amstislavsky, 2011).

Am Ende wurde ein interessanter Ansatz gefunden, um dieses Problem zu lösen. Nach der ursprünglichen Hypothese sollten interspezifische Hybriden ausgezeichnete Empfänger für die Embryonen der beiden "Eltern" -Spezies sein. Diese Annahme wurde sofort in verschwindender Form bestätigt – der erwähnte europäische Nerz. Diese Art, die einst in ganz Europa gefunden wurde, ist heute nur noch auf wenigen spezialisierten Betrieben erhalten (Amstislavsky et al., 2008). Die Hybriden zwischen dem europäischen Nerz und dem Frettchen, einem anderen Vertreter der Mustelidae, sind durch die gemeinsame Zucht dieser Tiere recht leicht zu erhalten (Ternovsky, Ternovskaya, 1994).

In einem Experiment mit zwölf hybriden Empfängerweibchen wurden insgesamt 72 Embryonen (meist europäischer Nerz) transplantiert, was zu 36 Kälbern führte. Die Effizienz lag bei 50%, was auch bei der Arbeit mit Labortieren als guter Indikator gilt, und bei Experimenten mit einer gefährdeten Art ist es in der Regel ein großer Erfolg, der in der Praxis weltweit selten anzutreffen ist (Amstislavsky et al., 2006).Und in einem Experiment, wo die Embryos sowohl des Nerzes als auch des Frettchens gleichzeitig in das Weibchen transplantiert wurden, wurde eine gemischte Brut von einem kleinen Horon und einem Nore geboren.

Ideale Leihmütter für seltene und vom Aussterben bedrohte Tierarten sind interspezifische Hybride, wie diese weibliche honigik – ein Frettchen und ein europäischer Nerzhybrid (an der Spitze). Unten – Brut von "Uterus" Brüder und Schwestern, erhalten als Folge der Implantation von Embryonen an die weibliche Empfängerin. Cubs sind Vertreter verschiedener Säugetierarten.

Wie universell ist diese Lösung? Denn was für Mutelide gut ist, kann für Angehörige anderer Säugetierfamilien inakzeptabel sein. Darüber hinaus wurden bei der Arbeit mit Frettchen und Nerzen "frische" Embryonen, die keiner Kryokonservierung unterzogen wurden, transplantiert. Aber das ultimative Ziel der Forschung ist es, einen zuverlässigen Weg zu finden, um ausgewachsene Tiere von seltenen und gefährdeten Arten in einer Kryobank zu bekommen.

Für weitere Forschungen wurden exotische Hamster der Gattung ausgewählt. Phodopusdas bedeutet "Rehbeinig". Diese Gattung besteht aus drei Arten, und in Laborstudien verwenden sie zwei: Dsungarische Hamster und Campbell Hamster.Dsungarische Hamster sind für ihre Fähigkeit bekannt, in eine Torpor (Torpor) mit einer starken Abnahme der Umgebungstemperatur zu fallen, unbeweglich und fast leblos zu werden. Campbell Hamster sind berühmt für ihre Einstellung zu den Nachkommen: Sie können wenig in der Natur von Säugetieren finden, deren Vater sich so um ihre Nachkommen kümmern würde. Er nimmt sogar an der Geburt teil, und nach der Geburt von Jungen kümmert er sich zärtlich um sie.

In der sibirischen Kryobank wurden zuerst fellbeinige Hamsterembryonen gefroren, einschließlich Campbells Hamster. Um die Lebensfähigkeit der pelztragenden Hamsterembryonen nach der Kryokonservierung zu beurteilen, wurden die Embryonen mit Fluorochromen einschließlich Fluoresceindiacetat gefärbt. Letzteres ist in der Lage, nur lebende Zellen, in denen es zu Fluorescein wird, unter der Einwirkung von UV-Strahlung in grünem Licht zu färben. Die Embryonen, die alle Gefrier- und Kryokonservierungsphasen durchliefen, glänzten mit einem stetigen grünen Licht (auf der linken Seite). Fluoreszenzmikroskopie Richtig – die gleichen Embryonen, aber unter Verwendung herkömmlicher Lichtmikroskopie. Embryos sehen intakt aus

Es ist wichtig, dass diese nahe verwandten Arten zur Hybridisierung befähigt sind, d.h.sie können sich kreuzen (Feoktistova et al., 2013), obwohl das Erwerben solcher Hybriden keine leichte Aufgabe ist. Im Bereich der Kryokonservierung und der Reproduktionstechnologien hat das Institut für Zytologie und Genetik der Sibirischen Abteilung der Russischen Akademie der Wissenschaften auch gelernt, wie man bratnasige Hamsterembryonen einfriert und kultiviert – zum ersten Mal in der weltweiten Praxis. Aufgrund der sehr komplexen und zeitintensiven Experimente waren die Mitarbeiter der Branche davon überzeugt, dass eingefrorene Embryonen lebensfähig bleiben und sich anschließend erfolgreich zu Leihmüttern entwickeln.

Also wurden sechs Dsungarische Hamsterembryonen, die durch Gefrieren, Kryokonservierung bei flüssigem Stickstoff und Auftautemperaturen gingen, an eine Empfängerhybridfrau verpflanzt, und zur richtigen Zeit wurde der lang erwartete Nachwuchs geboren. Somit wurde die Hypothese bestätigt, dass interspezifische Hybride gute Empfänger für Embryonen von Elternarten sein können.

Bis heute wurden weniger als ein Prozent von 5.000 modernen Säugetierarten erfolgreich einer Kryokonservierung im Stadium der Präimplantationsembryonen unterzogen. Und für Mäuse, Ratten und verschiedene Arten von Nutztieren ist diese Technologie weit verbreitet und wird buchstäblich in der Industrie verwendetFür wilde, einschließlich gefährdete, seltene und exotische Säugetiere sind erfolgreiche Versuche zur Kryokonservierung von Embryonen und Gameten äußerst selten. Selbst wenn diese Versuche erfolgreich waren, versuchten sie in der Regel nicht einmal zu wiederholen.

Vom Moment der Empfängnis an "lebten" diese Falkenhamster ein fantastisches Leben: auf der Stufe eines nur aus wenigen Zellen bestehenden Embryos "badeten" sie wochenlang bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff in einem Kryolager des Kryokonservierungssektors und Fortpflanzungstechnologien des Instituts für Zytologie und Genetik der SA AdWR. Dann wurden sie mit Hilfe eines Wasserbades "beschleunigt". Moderne Fortpflanzungstechnologien lassen also die alte Geschichte von "lebendigem" und "totem" Wasser lebendig werden.

Was ist das Problem? Warum wird eine so vielversprechende Methode zur Erhaltung der Biodiversität gefährdeter Arten so selten genutzt, um praktische Ziele zu erreichen, für die diese Methode entwickelt wurde?

Tatsache ist, dass die Biologie der Fortpflanzung und die frühe Entwicklung gefährdeter Arten meist voller Geheimnisse und "weißer Flecken" ist, und es ist äußerst schwierig, mit ihnen zu arbeiten. Um diese "harte Nuss" "durchschauen" zu können, ist es notwendig, alle modernen Kenntnisse und Technologien anzuwenden, die bei Mäusen und anderen typischen "Labor" -Tieren erhalten wurden.Gleichzeitig schützen nur wenige Vertreter gefährdeter Arten vor allen belastenden Einflüssen, zu denen auch Forschungsarbeiten gehören. Daher ist jeder neue Erfolg bei der Kryokonservierung von Embryonen und Gameten bei jeder neuen Säugetierart, einschließlich zu Fuß tragenden Hamstern, ein bedeutendes Ereignis auf dem Weg zur Verwirklichung des Konzepts der "Bank genetischer Ressourcen".

Es sollte hinzugefügt werden, dass, da die Schaffung einer Kryobank von Embryos und Gameten wilder, exotischer oder gefährdeter Tierarten neues Wissen über die Reproduktionsbiologie dieser Arten erwirbt, dieser wissenschaftliche Bereich und seine Vielfalt – die Embryotechnologie – in Zusammenarbeit mit traditionelleren Methoden und Ansätzen wirklich helfen können. wichtiges Geschäft, wie die Erhaltung der einzigartigen Fauna des Planeten Erde.

Diese Arbeit wurde von der Russischen Stiftung für Grundlagenforschung (Grant Nr. 13-04-00685), sowie vom Projekt des Präsidiums der Russischen Akademie der Wissenschaften Nr. 30.1 des Biodiversitätsprogramms unterstützt.

Literatur
1. Amstislavsky S. Ya. Reproduktionsbiologie und Embryotechnologie von Säugetieren. LAP LAMBERT Academic Publishing, Saarbrücken, 2011.
2. Amstislavsky S. Ya., Trukshin I. S. Kryobank von Säugetierembryonen: die Wahl der Prioritäten und optimale Reproduktionstechnologien // Ontogenese. 2010. Nr. 1. S.19-31.
3. Amstislavsky S. Ya., Igonina T. N., Rozhkova I. N., et al. Rejection durch Embryotransfer von Linien von Labormäusen und Ratten // Vavilovsky Journal of Genetics and Breeding. 2013. Vol. 17. Nr. 1. C. 202-217.


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