Генетические банки - Московский зоопарк

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ
РЕПРОДУКТИВНЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ И ИХ
ПРИМЕНЕНИЕ В ЗООПАРКАХ
Мы не получаем мир в наследство
от наших родителей
мы берем его взаймы
у наших детей
Сохранение природной среды – обязательное
условие выживания человечества
Грандиозные успехи современной науки,
медицины, технологий теряют смысл без
пригодной для существования для человека
природной среды
Исчезновение видов приводит к изменению и
разрушению экосистем и оказывают влияние
на биосферу Земли
По данным ООН сейчас ежедневно
исчезает около 150 видов животных
Эксперты ООН : "самая сильная волна
вымирания, с тех пор, когда исчезли
динозавры"
Сохранение in situ
• если численность вида падает до критической
величины, его выживание в природе не
гарантируется;
• заповедать все необходимые территории
невозможно;
• не гарантируется размножение всех особей
природной популяции;
• не контролируется утрата генетического
разнообразия вследствие дрейфа генов;
• реалии современной России не гарантируют
соблюдение заповедного режима ООПТ;
• существующая площадь ООПТ в России пока
недостаточна.
70% населения развивающихся
стран зависят от милости природы,
90% их потребностей в пище,
топливе, и др. покрывается дарами
природы.
3 млрд человек полностью зависит
от биоразнообразия океанов.
2 млрд пользуются дарами леса.
Скорость исчезновения видов в
1000 раз превышает естественную.
Сохранение ex situ
число особей, которых можно содержать
в неволе ограничено возможностями
центров разведения;
высока вероятность инбридинга при
малой численности искусственной
популяции;
возможны изменения поведения при
содержании в неволе;
объем знаний по биологии редких видов
часто недостаточен;
все живое – смертно.
Вспомогательные
Репродуктивные Технологии
(ВРТ) –
это основанный на новейших
достижениях биологии развития
и экспериментальной
эмбриологии
современный инновационный
тренд для решения
разнообразных проблем,
связанных с репродукцией видов
ВРТ включают :
•Манипуляции с самками: регуляция половых циклов;
суперовуляция;
искусственное
осеменение;
получение и трансплантация эмбрионов; посмертное
и прижизненное получение ооцитов, инкубация,
суррогатные родители и др.
•Манипуляции
с
самцами:
прижизненное
и
посмертное
получение
сперматозоидов;
трансплантация
семенников,
разделение
сперматозоидов по полу и др.
•Манипуляции in vitro: дозревание ооцитов и
сперматоцитов; оплодотворение in vitro; ИКСИ;
культивирование эмбрионов; получение химер;
клонирование
•Криоконсервация половых продуктов, эмбрионов
•Опыт работы лабораторий ЭКО показывает, что это
направление является экономически эффективным. Такого же
результата можно достичь, применяя ВРТ к зоопарковским
животным. Доходным здесь будет не плата пациента, а
получение потомства от животных.
•Изъятие мних видов животных из природы запрещено или
крайне затруднено. Разведение в зоопарках часто наталкивается
на бесплодие особи (особей), либо проблемы с образованием
пары . что порождает необходимость доставки производителя из
зоопарка другого города или страны.
•В мировом животноводстве этот вопрос давно решён в пользу
перевозки криоконсервированных (либо охлаждённых) половых
продуктов и эмбрионов на ранних стадиях. Все соответствующие
методики для сельхозживотных отработаны и применяются
повсеместно.
•В Московском зоопарке исследования Г.Максудова позволили
решить ряд важных вопросов в применении ВРТ к зоопарковским
животным и птицам.
Использование ВРТ предусматривается
Природоохранной
Стратегией
всемирного
сообщества зоопарков и аквариумов (2005)
Стратегией Сохранения редких видов России
(2000)
Национальной
Стратегией
сохранения
биоразнообразия России (2001)
Стратегией Развития Московского Зоопарка
2009-2020 гг. (2009)
Федеральным
законом РФ «Об охране
окружающей среды»
 Другими документами

Зоопарки как генофонд




В тысяче крупнейших зоопарков мира
содержится свыше 1 000 000 особей
разных видов
В Московском зоопарке порядка 8000
особей 1250 видов.
Общее поголовье животных в зоопарках
России - свыше 35 000 особей.
Это государственная ценность. Генофонд
природы России.
Моя работа включает :
 разработку методов ВРТ
применительно к диким
животным;
 применение инновационных
подходов к ВРТ диких видов
 изучение особенностей
репродуктивной физиологии
диких животных на клеточном
уровне
ВРТ диких животных в мире
Свыше 30 лабораторий и исследовательских
центров созданы и работают по этой тематике
более чем в 20 странах.
 Криобанки зоопарков и программы по ВРТ
для зоопарковских и диких животных
созданы в США, Аргентине, Китае (Kunming
Cell Bank), Канада (зоопарк Торонто),
Австралии, ОАЭ (Breeding Centre for
Endangered Arabian Wildlife), Японии,
Австралии и др.

Исследовательские
центры
Европы,
осуществляющие криоконсервацию генетических
ресурсов диких и редких видов животных




IZW (Institute for Zoo and Wildlife Research) Институт
изучения зоопарковских и диких животных
Институт
Животноводства
Гумбольдского
Университета, Берлин (Institute of Animal Sciences,
Humboldt-University
Университет
Куопио,
(Kuopio)
Финляндия,
Осуществляет проект "Сохранение некоторых
исчезающих
животных
севера
Европы
с
использованием криоконсервации".
Парк сохранения фауны Сахары - Альмериа, Испания
(Действует с 2003 года, криобанк диких копытных)
Криобанки Европы -2





Группа репродуктивной экологии и биологии Национального
Музея Естественных наук- (криобанк норки и иберийской
рыси). (Grupo de Ecología y Biología de la Reproducción, Museo
Nacional de Ciencias Naturales (CSIC), Мадрид
Институт проблем криобиологии и криомедицины, Харьков
Департамент
сравнительных
биомедицинских
наук
Университет Терамо, Италия (Department of Comparative
Biomedical Sciences, Teramo, Italy). Осуществлен полный цикл у
ВРТ у европейского муфлона
Департамент Биологии Животных, Университет Сассари.
Сассари, Италия. (Department of Animal Biology, University of
Sassari, Sassari, Italy) (криоконсервация спермы муфлона)
Парижский зоопарк (Conservation des Espèces Animales, Parc
Zoologique, Paris, France) в сотрудничестве с научным центром
ИНРА (INRA, Physiologie de la Reproduction et des
Comportements, Nouzilly, France )
Криобанки Европы -3
Недавно
создан
большой
международный
проект"Замороженный Ковчег" (Frozen Ark). В него
входят: Университет Ноттингема; Музей Естественной
истории, Лондон; Лондонское зоологическое общество;
Зоологическое общество Северной Англии, Честер;
Криобиологическая
исследовательская
группа,
Университет Бедфордшира, а так же научные центры из
Австралии (The Animal Gene Resource Centre, Melbourne,
Australia, The Reproductive Biology Unit, Perth Zoo);
Индии (The Laboratory for the Conservation of Endangered
Species Hyderabad, India);
США (Conservation and Research for Endangered Species
(CRES), The Zoological Society of San Diego, The American
Museum of Natural History, New York);
ЮАР (The Wildlife Biological Resource Centre, Endangered
Wildlife Trust, The National Zoo, Pretoria)
Новой Зеландии (Auckland Zoological Park, New Zealand)

Сложности при работе с редкими видами




Труднодоступность
многих видов.
Неизученность
биологии размножения
редких видов.
Отсутствие
разработанных
методик ВРТ
Критическая ситуация
для ряда видов
Манипуляции с мужскими гаметами
• Получение эякулятов.
• Использование эпидидимальных и
постмортальных сперматозоидов.
• Хранение сперматозоидов без
замораживания.
• Культивирование сперматоцитов и
стволовых клеток семенников in vitro.
• Трансплантация семенников, в том числе
ксеногенная.
• Разделение сперматозоидов по полу.
Способы взятия семени
•На искусственную вагину
или искусственную клоаку
•Массажный метод
•Электроэякуляция.
•Гормональноиндуцированная
спермиация.
•Постмортальное семя.
Массаж у стерха
Электроэякуляция у
амурского леопарда
Постмортально у
дагестанского тура
Работа с леопардом
Электроэякуляция белого медведя
Получение эякулята.
Получение спермы у бизонов
Получение эпидидимальных
сперматозоидов
Анализ полученных образцов
Эякулят стерха
Винторогий козел
Гиеновая собака
Гну белохвостый
Оценка семени
А) Оплодотворяющая способность.
Б) Лабораторные методы:
-подвижность
-состояние метаболической системы
-состояние клеточных мембран
-состояние акросомы.
Обычные микроскопы такие
артефакты не обнаруживают.
Мазок спермы стерха
G. leucogeranus. Окраска АНС (белок) и
бромистый этидий (нуклеиновые к-ты)
Филин eagle owl B.bubo
Некоторые применявшиеся нами
методики криоконсервации
Оттаивание замороженной спермы
Ксенотрансплантация тканей
семенников
Манипуляции с самками
Синхронизация созревания
ооцитов
Искусственная регуляция половых
циклов
Суперовуляция
Искусственное осеменение
Посмертное получение ооцитов
Прижизненное получение ооцитов
Трансплантация эмбрионов
Получение эмбрионов
Клонированные виды
млекопитающих (пересадка
соматических ядер)
овцы
коровы
свиньи
козы
мыши
крысы
кошки
гаур
аргали
бантенг
Оплодотворение методом ICSI
(интрацитоплазматической
инъекцией сперматозоидов)
Хирургическая трансплантация
эмбрионов
Мануальная вакуумная аспирация у
самки бурого медведя
Изучение полученного аспирата
под микроскопом.
Таксоны, к которым применялись ВРТ
Млекопитающие
Около 50 видов травоядных. Парно- и
непарнокопытные, мозоленогие
Более 20 видов хищных (кошачьи,
собачьи, куньи, медвежьи)
Представители
отрядов
приматы,
сумчатые,
ластоногие,
грызуны,
китообразные,
зайцеобразные,
хоботные.
Таксоны, к которым применялись ВРТ
Птицы
Примерно 30 видов. От страусов, попугаев и
пингвинов до журавлей, соколов, зяблика,
дрофы, фазанов, перепелов, кекликов,
казарок, уток.
Рептилии
Крокодилы, некоторые змеи, черепахи.
Рыбы
Беспозвоночные и Насекомые
Сохранение образцов проводится
на базе Московского зоопарка и в
криобанке ИБК РАН
Всего имеются образцы семени:
Амфибий: травяной лягушки,
серой жабы, жабовидной квакши.
Птиц: кречета, балобана, ястреба-тетеревятника,
журавлей: стерха, даурского, японского и
канадского.
Млекопитающих: Очкового, бурого, белого
медведей, амурского леопарда, тигра амурского,
красного волка, норок европейской и
американской, дагестанского тура, снежного
барана, бизона, винторогого козла, гну
белохвостого, афалины, кошачьего лемура и ряда
домашних животных
Международная научно-производственная программа ЕАРАЗА «Использование
вспомогательных репродуктивных технологий для сохранения генофонда
семейства Медвежьи (Ursidae)
Русские медведи по-китайски
Бурые медведи внесены в Приложение II СИТЕС. Торговля этим видом и его дериватами я строго регулируется.
Пограничники
остановили
грузовики, в
которых было 447
медвежьих лап.
•
Пограничники
Ханкайского отряда
задержали
нарушителей с
дериватами тигра и
480 лапами
медведей (
Гибриды медведей
За период с 1960 по 1996 год было получено
около 100 гибридов медведей в 18
зоопарках мира.
Большинство гибридов получено при участии
в качестве одного из родителей бурого
медведя, кроме двух случаев – барибал х
Ursus maritimus x Ursus arctos
белый (U. americanus x U. maritimus) и
(F1)
губач х малайский (Melursus ursinus x
Helarctos malayanus).
Гибриды получены между шестью видами
медведей: бурый, белый, гималайский,
барибал, малайский, губач.
Два вида медведей: очковый и большая
панда в гибридизации участия не
Ursus maritimus x Ursus arctos
принимали.
(F2)
Ursus arctos x Ursus
thibetanus (F1)
Ursus thibetanus x Ursus arctos (F1)
Ursus maritimus x Ursus arctos
(F4)
1-й этап работ по применению
вспомогательных репродуктивных
технологий
2-й этап работ по применению
вспомогательных репродуктивных
технологий
Суперовуляция
3-й этап работ по применению
вспомогательных репродуктивных
технологий
криоконсервация
-196 C
Суперовуляция
криоконсервация
In vitro
-196 C
ЭКО
Эмбриональное
развитие плода
медведя
Половые пути бурой медведицы
Фрагмент матки медведицы
Направления нашей работы





1. Использованию ВРТ у видов с индуцируемой
овуляцией (медвежьи, в перспективе кошачьи)
2. ВРТ с регулярно циклирующими видами (копытные,
собачьи и др.
3. ВРТ с птицами (в первую очередь криоконсервация
спермы у хищных птиц, у видов, где половые циклы
самца и самки не совпадают
4. Продолжение работ по сохранению генетических
ресурсов от павших особей. При получении потомства
методом ВРТ , стоимость полученных особей превысит
затраченные средства .
5. Использование образцов посмертных тканей для
оценки состояния животного на момент гибели.
Наши успехи
По ряду позиций (работа с посмертными
сперматозоидами, криоконсервация семени
журавлей,
леопардов,
медведей)
наши
результаты находятся на мировом уровне.
В
некоторых случаях нами получены
приоритетные
результаты
(изучение
морфологических
особенностей
сперматозоидов журавлей и хищных птиц,
получение посмертного семени от ряда видов
млекопитающих, ИО медведей оттаянной
спермой,аспирация эмбрионов медведей)

Ной - »Не толпитесь, мы берем
только образцы для криобанка!»
Благодарю за внимание
Вопросы, пожалуйста