Сохранение клеток семенников для спасения исчезающих видов кошачьих

Исследователи из немецкого Института зоологии и исследований дикой природы им. Лейбница (Leibniz-IZW) разработали метод выделения и криоконсервации клеток семенников. Это позволит сохранять и создавать биобанки гамет и других клеток мужского репродуктивного тракта исчезающих видов кошачьих. Результаты опубликованы в журнале Cryobiology.

Криоконсервация в жидком азоте при -196°C — стандартная процедура для хранения половых клеток (сперматозоидов и яйцеклеток) и эмбрионов, но она может повреждать клетки. Команда протестировала две разные «скорости заморозки», так как степень повреждения сильно зависит от скорости снижения температуры. Чтобы клетки оставались функциональными после разморозки, перед заморозкой обычно применяют криопротекторы. Они должны проникнуть в клетки до снижения температуры, чтобы предотвратить или ослабить образование кристаллов льда внутри клеток.

Поскольку наиболее распространённые криопротекторы цитотоксичны в высоких концентрациях, учёные протестировали две разные концентрации. В отличие от отдельных клеток, криопротекторам трудно проникнуть в клетки внутри ткани органа. Поэтому в этом исследовании ткань семенников сохраняли не мелкими кусочками, а в виде клеточной суспензии после растворения тканевого комплекса. Это ускоряет проникновение криопротектора в отдельные клетки.

Метод был успешно адаптирован для сохранения клеток семенников кошачьих. Чтобы максимально бережно растворить тканевый комплекс, исследователи комбинировали механические этапы подготовки с использованием коктейля ферментов, нарушающих межклеточные контакты.

«Особая проблема при криоконсервации ткани или клеточных суспензий — оценка восстановления клеток после оттаивания. В конечном счёте, функциональность клеток можно проверить только в долгосрочных экспериментах по культивированию. Однако для краткосрочной оптимизации процесса заморозки мы использовали два метода оценки жизнеспособности клеток», — объясняет учёный Leibniz-IZW Мохаммад Башават.

С помощью флуоресцентных репортёрных молекул было установлено, что наиболее эффективным методом является использование более низкой концентрации криопротектора в сочетании с медленной скоростью заморозки. Около 45% криоконсервированных клеток семенников кастрированных домашних кошек оставались жизнеспособными после оттаивания. Сопоставимо хорошие результаты были получены в пилотных исследованиях с клетками азиатской золотой кошки и гепарда.

Исследователи видят в этом важный шаг к сохранению зародышевых линий ценных животных для будущего применения в контексте сохранения видов и поддержания разнообразия их геномов.

Из 39 ныне существующих видов кошачьих 25 занесены в «Красный список» Международного союза охраны природы (IUCN) со статусом от «уязвимых» до «находящихся на грани полного исчезновения». Меры по улучшению репродукции становятся всё более важными для сохранения генетического разнообразия. К ним относятся криоконсервация половых клеток и искусственное осеменение.

Семенники самцов, которые умерли или были усыплены, содержат стволовые клетки и многочисленные незрелые предшественники мужских половых клеток. В будущем их, как надеются учёные, можно будет созреть в сперматозоиды в процессе сперматогенеза «в пробирке», что ранее было показано в исследованиях на мышах и людях. Криоконсервация клеток семенников — метод выбора для таких будущих проектов, так как он позволяет практически неограниченно хранить этот ценный генетический резерв («криобанкинг»). Это особенно актуально для особей, которые не могут производить функционально «зрелые» сперматозоиды из-за возраста или состояния здоровья.