Замороженная сперма и вспомогательные репродуктивные технологии: время использовать все средства для спасения коалы

Дикая природа Австралии сильно пострадала от мегапожаров "Черного лета" 2019-20 годов. Среди жертв — знаковые древесные коалы: только в Новом Южном Уэльсе погибло около 5000 особей. Теперь они официально считаются вымирающим видом в трех штатах и территориях.

В ответ исследователи активизируют программы разведения в неволе. Однако они сталкиваются с двумя проблемами: высокая стоимость и сложность поддержания генетического разнообразия.

Новое модельное исследование предлагает подход, сочетающий биобанкинг (заморозку спермы коал) и вспомогательные репродуктивные технологии (ВРТ). Моделирование показало, что это может снизить стоимость программ разведения в неволе в пять раз.

Как работают эти технологии?

Биобанкинг у животных — это заморозка и хранение спермы, яйцеклеток, эмбрионов, а также других клеток и тканей. В сельском хозяйстве это давно используется для хранения ценной спермы лучших племенных быков и семян в банках семян.

Помимо известного экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), существуют и другие методы ВРТ, такие как искусственное осеменение и интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида (ИКСИ).

Модели показывают резкое снижение затрат и инбридинга

Цель моделирования — сохранить не менее 90% генетического разнообразия в невольной популяции на протяжении столетия.

Сравнивались:

• Обычные программы естественного разведения.
• Программы, сочетающие естественное разведение с использованием замороженной спермы диких коал, доставляемой с помощью искусственного осеменения или ИКСИ.

Результаты:

• Добавление замороженной спермы резко замедляет темпы инбридинга, дает генетически более здоровых животных и требует содержания меньшего числа особей.
• Для достижения генетической цели в обычной программе потребовалось бы 223 коалы. С ВРТ достаточно всего 17 коал.
• Именно меньший размер колонии резко снижает затраты. С учетом расходов на заморозку спермы и проведение процедур ВРТ общее снижение стоимости составляет более чем в пять раз.

Почему эти технологии до сих пор не используются широко?

Несмотря на доказанную эффективность в сельском хозяйстве и медицине, эти технологии редко применяются для восстановления дикой природы. Это упущенная возможность.

Успешный пример — программа спасения черноногого хорька в Северной Америке. В 1980-х годах последние 18 особей были взяты в неволю. Из-за крайне низкого генетического разнообразия исследователи использовали искусственное осеменение и замороженную сперму, чтобы вернуть утраченные гены и снизить ущерб от инбридинга.

Что нужно сделать для коал?

В последние годы были значительные инвестиции в заморозку и геномное секвенирование образцов тканей диких коал. Это полезно для оценки генетического здоровья популяций, но не позволяет восстановить утраченное разнообразие, так как замороженные ткани нельзя превратить в живых животных.

Прогресс и задачи:

• На сегодня с помощью искусственного осеменения родилось 34 детеныша коалы, но использовалась свежая или охлажденная сперма, а не замороженная.
• Для работы с замороженной спермой требуется дополнительная исследовательская и технологическая разработка.
• Также нужна доработка других процедур, таких как трансплантация эмбрионов и криоконсервация спермы.

Потенциал технологий

Если технологии будут отработаны, они откроют новые возможности:

• Использование генетического материала от мертвых или больных коал, который иначе был бы утрачен.
• Сохранение генофонда генетически важных популяций, находящихся под угрозой исчезновения.
• Защита вида от катастрофических событий в дикой природе (пожары, болезни, изменение климата), ведущих к большой генетической потере.
• Снижение инбридинга в неволе и выпуск генетически здоровых коал.
• Преодоление проблем изолированных популяций и обеспечение возможности спаривания желаемых пар.
• Решение проблем с переселением, связанных с разным рационом коал в разных регионах и риском передачи заболеваний.

Ресурсы уже есть

В Австралии уже существует сильная сеть ветеринарных госпиталей для диких животных и зоопарков в ареале коалы, есть невольные колонии, а также технический и зоотехнический опыт.

При относительно небольшом финансировании (3-4 млн австралийских долларов на старт и 1 млн ежегодно) эти центры можно оснастить для сбора и хранения спермы диких коал и отработки необходимых технологий.

В долгосрочной перспективе эти технологии можно адаптировать и для других исчезающих сумчатых. Потенциал реален — теперь нужны внимание исследователей и финансирующих организаций.