Новый криопротектор повышает подвижность спермы носорогов после размораживания
Ученые из Института зоологии и исследований дикой природы им. Лейбница (Leibniz-IZW, Берлин) разработали новую смесь криопротекторов, которая обеспечивает рекордно высокую подвижность спермы носорогов после заморозки и оттаивания. Это открытие повышает перспективы использования методов вспомогательной репродукции для многих исчезающих видов диких животных. Исследование, проведенное на трех видах носорогов, опубликовано в журнале PLOS ONE.
Программы сохранения исчезающих видов носорогов используют замороженную сперму для искусственного осеменения, чтобы увеличить численность и генетическое разнообразие потомства. Однако до сих пор успешность этой процедуры была низкой, отчасти из-за умеренного качества половых клеток после размораживания.
«В ряде исследований сообщалось о подвижности сперматозоидов на уровне максимум 50% после заморозки и оттаивания. Сперма с такой низкой подвижностью имеет маргинальное качество для осеменения», — говорит Роберт Хермес, ведущий автор статьи.
Обычно перед заморозкой образцы спермы разбавляют буферным раствором, добавляя 5–7% глицерина в качестве «антифриза». Криопротектор встраивается в клеточные мембраны и улучшает осмотический обмен между внутренней частью клетки и внешней средой во время заморозки.
Команда Хермеса использовала второй криопротектор — метилаформамид — и варьировала пропорции смеси. При использовании смеси из 1% глицерина и 4% метилаформамида подвижность спермы после оттаивания увеличилась в среднем с 50% до 75%. Эта смесь успешно протестирована на образцах спермы черного, белого и индийского носорогов.
Криоконсервация началась в 1950-х годах после открытия, что сахарный спирт глицерин можно использовать в качестве антифриза для клеток спермы млекопитающих. Сегодня в разведении крупного рогатого скота использование замороженной спермы, хранящейся в жидком азоте (при -196°C), даже предпочтительнее свежей: более 95% всего спермы быков, используемой в искусственном осеменении во всем мире, предварительно замораживается.
Криоконсервация спермы исчезающих диких животных по-прежнему представляет множество проблем. Сперму носорогов впервые успешно заморозили в 1979 году, однако на сегодня существует менее десяти научных публикаций по этому процессу и доступно менее 70 образцов спермы всего от 50 животных. Для сравнения: только в 2016 году появилось 17 сопоставимых публикаций о быках, в которых изучались образцы 279 животных.
«То, насколько срочно необходима оптимизация искусственного воспроизводства, иллюстрирует пример северного белого носорога», — говорит Хермес.
После смерти последнего самца этого подвида в живых остались только две, теперь бесплодные, самки. Для долгосрочного спасения этого вида с использованием гибридных эмбрионов, вынашиваемых суррогатными матерями — южными белыми носорогами, — необходимы криоконсервированные сперма и яйцеклетки высокого качества.
«Оставшиеся запасы половых клеток этого подвида носорогов, находящегося под угрозой немедленного исчезновения, получены всего от четырех быков северного белого носорога. Два из этих запасов низкого качества и по сути бесполезны».
Ученые уже подтвердили эффективность новой комбинации криопротекторов на сперме жирафов, волков и кулана (вид дикого осла). Они ожидают, что пропорциональное снижение цитотоксичного глицерина при заморозке спермы диких животных окажется успешным и для многих других видов.