Biotechnologie v chovu hospodářských zvířat ( metody asistované reprodukce)

1. Biotechnologie v chovu hospodářských zvířat ( metody asistované reprodukce) Význam-metody-účel využití - cíl

2. Biotechnologické metody jsou nutností pro další pokrok ( zvýšení užitkovosti… snížení počtů) • Biotechnologie má mezioborový charakter( prolíná se, je složena) z mnoha oborů : • anatomie, endokrinologie, fyziologie, biochemie, buněčná biologie, andrologie, molekulární biologie • Biotechnologie hospodářských zvířat je založena na biologicko-reprodukčních a molekulárně biologických metodách, molekulární genetice, molekulární diagnostice

3. Účel využití • Optimalizace genetického základu pro užitkovost, produkční vlastnosti, aplikaci postupů inseminace • Zisk specifických vlastností živočišného produktu(zlepšení technologie výroby potravin) • Biomedicinální účely(xenotransplantace) • Klony pro získání vysoké PH jedinců a pro zachování genetické diverzity( zachování somatických a embryonálních buněk a DNA)

4. Cíl = zvýšení užitkovosti na základě genové manipulace a genového inženýrství • Vyšší frekvence využití samčích a samičích buněk • Výměna genetického materiálu prostřednictvím zmrazeného spermatu a embryí • Realizace hygienických programů užitím inseminace a přenosu embryí • Zvýšení genetického pokroku šlechtitelskými programy • Zlepšení živočišných produktů

5. Používané biotechnologické metody (experimentální, běžné) • Umělá inseminace • Synchronizace říje • Superovulace • Sexace spermií • Embryotransfer Kryokonzervace embryí • Dělení embryí • Klonování • Oplození in vitro • Produkce transgenových zvířat

6. Inseminace (přes 50 let v ČR) • Inseminace s metodami odhadu PH tvoří základ moderních selekčních programů • Inseminace se neustále vyvíjí( zdokonalování metod konzervace sperma, nové vyšetřovací metody spermatu, řešení sexace spermatu) • Inseminace prasat= hledání účinnějších ředidel, prodloužení doby konzervace na 96 hodin) • Inseminace ovcí = použití čerstvého , neředěného sperma(perspektivní je intrauterinní inseminace zmraženým spermatem za použití laparoskopie • Inseminace koz= použití čerstvého i zmraženého sperma • Inseminace koní= dořešení použití čerstvého neředěného i ředěného sperma(zmražené- kontrola ovaria podle vývoje folikulů a ovulace)

7. Sexace spermií (třídění pohlaví) = provádí se na základě rozdílného množství DNA pohlavních chromozomů pomocí fluorescence ( průtokový cytometr) = základem oddělení je vyšší váha chromozomů X ( větší obsah DNA), u skotu o 4% oproti Y • Sexované sperma se nejčastěji používá pro jalovice • Vyšší úspěšnost = vpravení do těla dělohy nebo děložního rohu • EU(firma Cogent z Anglie, u nás NATURAL

8. Princip sexace spermatu

9. Embryotransfer u skotu Cíl = produkce mláďat od cenných rodičů , zkracování generačního intervalu, získání mláďat od neplodných matek, produkce mláďat požadovaného pohlaví, export a import embryí, konzervace embryí ohrožených plemen, produkce identických dvojčat Průběh embryotransferu = výběr dárkyně a příjemkyně- synchronizace pohlavního cyklu – superovulace – inseminace a reinseminace –synchronizace pohl. cyklu příjemkyň na vývojové stádium embrya – odběr embrya a přenos(7. den po inseminaci)

10. Synchronizace-superovulace- inseminace • Synchronizace cyklu – (regrese žlutého tělíska a nástup folikulární fáze) použití syntetických steroidních hormonů - prostaglandiny(injekčně, v krmné dávce, kožním implantátem)= za 48 – 72 hodin říje • Superovulace (umělé zvýšení hladiny gonadotropinů v těle= zvýšení růstu folikulů a jejich ovulace) • Gonadotropin ze séra březích klisen (PMSG) v 1 dávce nebo FSH(2x denně po dobu 4 – 5 dnů) • Injekční podávání v období mezi 8. – 12. dnem cyklu • 48 hod po aplikaci PMSG nebo zároveň s 5. dávkou FSH podáván prostaglandin(OESTROPHAN) • Nástup říje za 48 hodin • Superovulace u dárkyně –opakovaně za 30 dnů • Po inseminaci se provádí reinseminace

11. Výplach embryí – přenos embryí • 7. den po inseminaci- výplach embryí(pomocí katetru s vyplachovacím mediem) • Embryo ve stadiu= kompaktní moruly nebo blastocysty • Plnění do dutinek( průměru 2,4 mm) s manipulačním mediem • Přenos ten stejný den= nechirurgický • Místní znecitlivění + stahy dělohy • Transcervikální metoda

12. Před přenosem….

13. Produkce embryí pomocí in vitro

14. Dělení embrya a zmrazování embrya • Rozpůlením embrya= vznik identických dvojčat • Dělení pomocí mikromanipulátoru • Buněčný obsah se rozdělí na 2 poloviny • Zmrazování embrya = ošetření konzervačním mediem(kryoprotektivum), naplnění do pejet, postupné snížení teploty na – 7°C(krystalizace media)do -40°C a uchovávání v tekutém dusíku, při – 196°C

15. Oplození in vitro(IVF) = metoda mimotělního oplození • Zdrojem oocytů– poražené krávy, prepubertální jalovice • Odběr oocytů- transvaginálně punkčním zařízením(sonografická kontrola) • Izolace oocytů – zrání oocytů in vitro – kapacitace spermií – in vitro oplození – kultivace embryí – hodnocení a konzervace • u prasat a ovcí se nepoužívá • U koní ( u klisen v tréninku, při snížené plodnosti, při náhlém úhynu

16. Oplození in vitro

17. Embryotransfer ostatních druhů hosp. zvířat • Prasata= nepoužívá se (brání vysoká rozmnožovací schopnost prasat a krátký generační interval) • Ovce, kozy = nepoužívá se ( byl by účinný u stáda 1000 a více kusů) • Koně = lze využít(úspěšnost 30 – 50%) • Výhody u koní: • Zkrácení generačního intervalu(u klisen 2 – 3 letých) • Intenzivní reprodukční využití klisen/1 říje= 1 hříbě) • Reprodukce klisen ve sportu • Řešení neplodnosti (u chronických zánětů)

18. Klonováníreprodukční a terapeutické • Klony = geneticky identičtí potomci nepohlavně odvození od jednoho jedince ( oba jedinci mají stejnou DNA • Reprodukční = z těla dárcovského zvířete se odeberou tělní buňky(z vemene,bílých krvinek, z embrya), odstraní se vlastní jádro(DNA), v současnosti tato metoda menší využití = genetické defekty • Terapeutické klonování = z kmenových buněk se kultivují různé typy tkání pro transplantace • Celosvětově žije 4000 klonů skotu a 500 klonů prasat

19. Využití klonování • Klony embryonálních buněk hospod. zvířat a jejich implantace do náhradních samic = zlepšení kvality zvířat a jejich produktů • Produkce geneticky modifikovaných laboratorních zvířat = studium lidských chorob a následně testace léků • Produkce geneticky modifikovaných hospod. zvířat pro produkci terapeutických proteinů= získání obtížně syntetizovatelných látek z mikroorganismů • Záchrana ohrožených nebo vyhynulých zvířat (blízký druh a DNA) • Klonování domácích zvířat( USA)

20. Produkce transgenových zvířat( vrchol živočišné biologie) = do dědičné informace vnesen cizí gen • „ upravení genomu „ • Přenos do vajíčka = nový gen v celém těle a přenáší se na potomstvo • V pozdějším vývojovém stádiu- přenos pouze do určitých buněk a nedědí se „ transkaryontní organismus“ • Přenos umožněn přes „ vir“( do viru zakódovaná příslušná genetická informace= k infikaci vajíčka • Význam : ovlivnění růstu – kvalita živočišných produktů- farmaceutický průmysl – odolnost zvířat k chorobám – transplantace • V některých zemí- etické problémy(pouze experimentálně)