Biotechnologie v chovu hospodářských zvířat ( metody asistované reprodukce)

Význam-metody-účel využití - cíl

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

Účel využití

1. Optimalizace genetického základu pro užitkovost, produkční vlastnosti, aplikaci postupů inseminace 2. Zisk specifických vlastností živočišného produktu(zlepšení technologie výroby potravin) 3. Biomedicinální účely(xenotransplantace) 4. Klony pro získání vysoké PH jedinců a pro zachování genetické diverzity( zachování somatických a embryonálních buněk a DNA)

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

Používané biotechnologické metody (experimentální, běžné)

• • • • • • • • • Umělá inseminace Synchronizace říje Superovulace Sexace spermií Embryotransfer Kryokonzervace embryí Dělení embryí Klonování Oplození in vitro Produkce transgenových zvířat

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)

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

Princip sexace spermatu

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)

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

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

Před přenosem….

Produkce embryí pomocí in vitro

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

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

Oplození in vitro

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)

Klonování reprodukční 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

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)

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)