Первый из пробирки
Ученые Санкт-Петербургского государственного университета ветеринарной медицины (СПбГУВМ) вырастили теленка по имени Protos («Первый») методом экстракорпорального оплодотворения в собственной лаборатории.
Отцом новорожденного стал американский бык Баркип голштинской породы с показателем племенной ценности TPI 3490 — одним из высочайших в мире. Мамой теленка, а точнее донором яйцеклетки, выступила племенная корова Ясность из Ленинградской области с удоем более 14 тыс. кг молока за 305 дней лактации — примерно втрое выше среднероссийского показателя. Такое сочетание родителей — гарантия того, что теленок унаследует лучшие задатки по продуктивности и здоровью.
Малыш ничем не отличается от сверстников ни по размеру, ни по настроению. Каждый день теленку проводят профилактический осмотр: беспокойств у врачей его здоровье не вызывает.
«Это первый теленок, полученный методом IVP (in vitro produced — произведенные в пробирке) в петербургской агломерации, но для нас важен не рекорд сам по себе. Главное — мы доказали, что способны воспроизводить эту технологию системно, в собственной лаборатории, с российскими животными и под конкретные задачи племенного хозяйства. Следующий шаг — масштабирование: мы планируем выйти на производство порядка 200 эмбрионов в год», — рассказал «Газете.Ru» Кирилл Племяшов, ректор СПбГУВМ.
Сейчас теленку исполнилось три месяца, он развивается согласно возрастным показателям для здорового молодняка крупного рогатого скота. Его ориентировочная масса составляет около 105 кг, высота в холке — примерно 90 см. Среднесуточный прирост находится на уровне около 800 г в сутки, что говорит о хорошем росте, нормальном обмене веществ и правильной организации кормления.
Теленок активный, имеет устойчивый аппетит и хорошее общее состояние. В этом возрасте рацион уже постепенно переходит от молочного типа кормления к кормам для молодняка. В сутки он потребляет около 2 кг стартерного комбикорма, получает качественное сено и имеет постоянный доступ к чистой питьевой воде. В среднем трехмесячный теленок выпивает около 8–10 литров воды в сутки, в зависимости от температуры в помещении и состава рациона.
Биоматериал теленка уже направлен на геномную оценку в международную ассоциацию. Это необходимо для получения полноценной международной оценки по американской системе, которая используется в мировой селекционной практике молочного скота. В России сегодня выполняются отдельные генетические исследования КРС, однако полноценная оценка в данной международной системе, необходимая для расчета соответствующих племенных индексов, пока требует направления материала за рубеж. Обычно такой анализ занимает около 4–6 месяцев, поэтому окончательные результаты еще ожидаются.
«При этом предварительная племенная ценность теленка уже рассчитана с использованием цифровой системы «Генстор» — программы математического моделирования племенной ценности, разработанной при участии специалистов университета. Согласно этому расчету, индекс TPI составляет 3168, что говорит о высоком селекционном потенциале животного. По прогнозу теленок способен передавать потомству признаки, связанные с повышенной молочной продуктивностью: ожидаемая прибавка составляет до 545 кг молока, 23 кг белка и 34 кг молочного жира относительно средней референтной группы животных данной породы. Также предварительно отмечается благоприятный комплекс экстерьерных и функциональных характеристик. Решение о дальнейшей судьбе теленка будет принято после получения полной геномной оценки. Пока говорить о продаже преждевременно: рассматривается как возможность его дальнейшего использования в племенной работе на базе племзавода «Бугры», так и другие варианты. Ориентировочная стоимость также может быть определена только после завершения оценки», — сообщили в СПбГУВМ.
Коровье ЭКО
Теленка получили при помощи технологии IVP — это значит, что весь процесс формирования эмбриона происходит вне организма животного. По словам ректора СПбГУВМ Кирилла Племяшова, метод можно сравнить с человеческим ЭКО.
«По сути принцип тот же самый. Только адаптированный под биологию крупного рогатого скота. У коровы-донора берут яйцеклетки — либо через пункцию фолликулов (это называется OPU), либо от уже выбракованных животных на бойне. Дальше все происходит в лаборатории: яйцеклетки около суток дозревают в специальных питательных средах, затем к ним добавляют сперму отобранного быка — и происходит оплодотворение. Получившийся зародыш еще шесть-семь дней развивается в инкубаторе, после чего его замораживают и доставляют в хозяйство. Там эмбрион подсаживают корове-реципиенту, которая и вынашивает теленка — через 278 дней, как при обычной беременности», — объяснил Племяшов.
В лаборатории СПбГУВМ для этого используют CO₂-инкубаторы, микроманипуляционные системы и ламинарные боксы — то есть полноценное современное оборудование.
«От «человеческого» ЭКО этот процесс отличается прежде всего деталями: другие питательные среды, другие гормональные протоколы, другие критерии оценки качества эмбрионов. Мощной гормональной стимуляции яичников, как у женщин, здесь, как правило, не применяют. Но сама логика — дозревание, оплодотворение, культивирование — абсолютно та же», — добавил специалист.
Пока в России распространен совсем другой метод: in vivo — буквально «внутри живого». Корову-донора несколько дней стимулируют гормональными препаратами, чтобы у нее созрело сразу много яйцеклеток, затем осеменяют. Эмбрионы начинают развиваться прямо в ее матке. Через шесть-восемь дней их вымывают — специальным раствором, нехирургически — и либо сразу подсаживают другим коровам, либо замораживают.
«За один цикл получают в среднем около восьми эмбрионов. После этого донору нужно около двух месяцев на восстановление — то есть в год от одной коровы можно провести лишь несколько циклов. Новый подход (IVP) предполагает, что из яичников коровы берут только яйцеклетки — это куда менее травматичная процедура, которую можно повторять до двух раз в неделю. Дальше все происходит в лаборатории: яйцеклетки дозревают, оплодотворяются и развиваются до стадии эмбриона уже в инкубаторе. Донор при этом практически не страдает», — объяснил академик.
В результате использования IVP, по словам профессора, получают в полтора-четыре раза больше эмбрионов за тот же период. Если метод in vivo дает примерно 3–4 эмбриона в месяц, то IVP — от 4–5 до 12 и выше. Это и есть главное преимущество.
Причем сегодня этот метод применяется по всему миру — в США, Бразилии, странах Евросоюза. Там это давно стандартный инструмент племенной работы, Россия же пока заметно отстает.
«По данным СПбГУВМ, отечественное производство эмбрионов методом IVP примерно в 200–300 раз меньше, чем в США или Бразилии. Основные этапы и оборудование — те же, что и в мировых лабораториях, но масштаб несопоставим. Сейчас это активно меняется: лаборатория СПбГУВМ оснащена по современным стандартам и работает при поддержке Минсельхоза», — добавил ректор.
Сейчас перед Россией стоит глобальная задача — догнать иностранных коллег и стать независимыми. В настоящее время в Россию из-за рубежа ввозится около 4 млн спермодоз и около 5000 эмбрионов молочного скота. Возможность производить эмбрионы на собственном оборудовании в собственных культурных средах повышает независимость страны.
А зачем России коровы из пробирки?
Ответ на вопрос «Зачем вообще делать ЭКО коровам?» очень простой: чтобы быстрее улучшать стадо.
«В сельском хозяйстве это называется селекцией: из всего поголовья выбирают самых ценных животных — тех, что дают больше молока, лучше переносят болезни, имеют нужные мясные характеристики — и стараются получить от них как можно больше потомства. Проблема в том, что корова от природы рожает одного теленка в год. Если ждать естественного воспроизводства, генетический прогресс идет очень медленно. ЭКО позволяет от одной выдающейся коровы получать десятки эмбрионов в год, вынашивать их через обычных «суррогатных» коров и таким образом резко ускорять распространение ценной генетики в стаде», — рассказал Племяшов.
Применение метода позволяет ускорить селекцию до 40% за счет сокращения генерационного интервала (это время, которое проходит от рождения родителя до рождения его потомства; чем он короче, тем быстрее идет селекция: каждое новое поколение немного лучше предыдущего, и если поколения сменяются чаще, прогресс накапливается быстрее) при получении быков-производителей.
«У быков-производителей этот интервал традиционно очень длинный. Чтобы понять, хорош ли бык генетически, нужно подождать, пока вырастут его дочери, отелятся и дадут молоко — на это уходят годы. Только тогда его начинают активно использовать в разведении. IVP позволяет обойти это ожидание. От молодой коровы с известными геномными показателями и от быка с проверенной генетикой можно сразу получить много эмбрионов, — и уже в следующем поколении иметь бычков с отличной наследственностью, не дожидаясь многолетней проверки по потомству. Цифра 40% — не оценочная, а расчетная: она получена из формулы генетического прогресса, которую используют селекционеры во всем мире, и подтверждена данными международных лабораторий и самого СПбГУВМ. По этой формуле генетический прогресс напрямую зависит от того, насколько удается сократить время между поколениями», — объяснил академик.
Но одна из главных проблем сейчас — дороговизна методики. Пока ЭКО на порядок дороже искусственного осеменения: если последнее стоит хозяйству от одной до трех тысяч рублей, то себестоимость одного эмбриона в лаборатории СПбГУВМ составляет 15–20 тыс. рублей. Сейчас университет работает над снижением стоимости до 7,5–10 тыс. — это позволит сделать технологию более доступной.
Однако даже не смотря на то, что коровье ЭКО — пока недешевое удовольствие, интерес к эмбрионам, выращенным в лаборатории, уже проявили хозяйства в Калининградской области и еще несколько племзаводов Ленинградской области. Это говорит о том, что российское животноводство уверенно осваивает методы ускоренной селекции, которые в ближайшие годы могут кардинально изменить облик отрасли.
