КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 16-16-04104

НазваниеРазработка технологий криоконсервации зародышевых и половых клеток сельскохозяйственной птицы разных видов и создание криобанков как формы сохранения генетических ресурсов ex situ

РуководительБагиров Вугар Алинияз оглы, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр животноводства - ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста", Московская обл

Период выполнения при поддержке РНФ 2019 г. - 2020 г. 

Конкурс Конкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по приоритетному направлению деятельности Российского научного фонда «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по поручениям (указаниям) Президента Российской Федерации» (исследования в области картофелеводства и птицеводства).

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки, 06-204 - Животноводство

Ключевые словасельскохозяйственная птица, криобанки, криоконсервация, половые клетки, спермии, сперматогонии, примордиальные зародышевые клетки

Код ГРНТИ68.03.05; 68.39.37


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Создание криобанков биологического материала сельскохозяйственной птицы является одной из приоритетных задач современных агропромышленных технологий, направленных на сохранение, поддержание и восстановление генофонда ценных пород и линий. Особенности биологии развития сельскохозяйственной птицы открывают широкие возможности по использованию в селекционных программах по сохранению и восстановлению генофонда популяций не только зрелых половых клеток (спермиев), но и их предшественников – зародышевых и малодифференцированных половых клеток. В последнем случае предусматривается трансплантация донорских клеток в органы-мишени особей-реципиентов (гонады эмбрионов, семенники самцов). Данные особи в последующем могут быть использованы как «биореакторы», продуцирующие в половых органах зрелые донорские половые клетки (спермии, яйцеклетки). В ряде случаев данный подход может быть более предпочтительным по сравнению с использованием замороженно-оттаянных спермиев. Однако не смотря на перспективность использования криобанков зародышевых и половых клеток для сохранения и восстановления пород и линий сельскохозяйственной птицы с целью решения ряда прикладных задач АПК, широкое применение криотехнологий в птицеводстве ограничивается отсутствием эффективных методов криоконсервации данного биологического материала. Целью настоящего проекта является создание криобанков генеративной плазмы разных видов сельскохозяйственной птицы с использованием различных типов биологического материала и оценка эффективности использования данных криобанков для сохранения и воссоздания генофонда пород и линий. В ходе выполнения проекта для разных видов сельскохозяйственной птицы (перепела, куры, гуси, утки, цесарки, индейки) с использованием разработанных ранее технологий криоконсервации зрелых половых клеток (спермиев) и их предшественников – примордиальных зародышевых клеток и сперматогоний будут созданы криобанки биологического материала. Будут оптимизированы существующие и разработаны новые методические подходы по генетической паспортизации и цитогенетической характеристике данных криобанков. На основании полученных данных будет дана сравнительная оценка предложенных методических подходов в зависимости от используемого типа биологического материала и вида птицы. Предложенные технологии криоконсервации биологического материала будут апробированы в экспериментах по воссозданию пород. В результате реализации проекта будет разработана и экспериментально апробирована технология создания криобанков генетического материала разных видов сельскохозяйственной птицы в форме зародышевых и половых клеток, что сделает процедуру сохранения и воссоздания генофонда пород и линий более простой и эффективной.

Ожидаемые результаты
В ходе выполнения проекта с использованием разработанных ранее технологий криоконсервации биологического материала будут созданы криобанки генеративной плазмы разных видов сельскохозяйственной птицы в форме (1) примордиальных зародышевых клеток, (2) сперматогенных клеток и (3) спермиев. Будет использован биологический материал, полученный от перепелов, кур, цесарок, гусей, уток и индеек. Будут оптимизированы существующие и разработаны новые методические подходы по генетической паспортизации и цитогенетической характеристике получаемого биологического материала. Оптимизированы условия культивирования примордиальных зародышевых клеток и сперматогоний, отработаны методы оценки биологической полноценности спермиев после криоконсервации. На основании полученных данных будут предложены методические подходы по созданию криобанков генеративной плазмы, позволяющие сохранять биологическую полноценность используемого биологического материала с эффективностью, соответствующей мировому уровню. Будет разработана, теоретически обоснована, экспериментально подтверждена и предложена для использования в прикладных исследованиях технология создания криобанков генетических ресурсов разных видов сельскохозяйственной птицы в форме зародышевых и половых клеток для сохранения и воссоздания генофонда пород и линий. Предложенные технологии создания криобанков биологического материала будут апробированы в экспериментах по воссозданию пород на разных видах сельскохозяйственной птицы. Результаты, полученные в рамках выполнения работ по проекту, будут востребованы: для создания криобанков пород и линий сельскохозяйственной птицы; в селекционных программах по сохранению и воссозданию пород и линий сельскохозяйственной птицы.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В отчетном году заложен криобанк биологического материала, полученный от разных пород и популяций сельскохозяйственной птицы, в частности, кур (5 пород), перепелов (5 пород) и цесарок (1 порода). В качестве биологического материала использованы примордиальные зародышевые клетки, сперматогонии и сперма. Материалом для получения культуры примордиальных зародышевых клеток служили эмбрионы, которые отбирали на 4 (перепела) и 5-6 (куры, цесарки) дни эмбриогенеза. Культуру сперматогенных клеток, в том числе сперматогоний выделяли из семенников самцов в возрасте 1 (перепела) и 2-3 (петухи, цесари) недель. Очистка примордиальных зародышевых клеток и сперматогоний от других типов эмбриональных и соматических клеток позволила получить клеточную популяцию, максимально обогащенную клетками желательного типа (76-89%). Полученные от разных видов сельскохозяйственной птицы зрелые половые клетки (спермии) и их предшественники были заложены в криобанк. Для криоконсервации использовали криозащитные среды различного состава в зависимости от типа клеток. Отработаны и оптимизированы методы генетической паспортизации и цитогенетической характеристики биологического материала, получаемого от птиц. Предложены тест-системы для генетической оценки данного материала с использованием STR-маркеров. Оптимизированы методические подходы по получению метафазных хромосом из различного биологического материала разных видов сельскохозяйственной птицы. С использованием разработанных и оптимизированных подходов охарактеризован отобранный и заложенный в криобанк в рамках выполнения проекта биологический материал. Показана возможность использования разного типа биологического материала птиц (кур, перепелов, цесарок), сохраняемого в условиях криобанков, для воссоздания особей с желательным генотипом. В рамках экспериментов по трансплантации донорских ПЗК и сперматогоний реципиентам установлено наличие и колонизация трансплантированных донорских клеток в гонадах реципиентов. При введении донорских сперматогенных клеток в семенники самцов-реципиентов выявлено сокращение периода восстановления сперматогенеза по сравнению с контролем в 2,4-2,6 раза, что может свидетельствовать о выработке в семенниках самцов-реципиентов эндогенной спермы. Данный факт был подтвержден сравнительным фрагментный анализом STR локусов самцов-доноров биологического материала (кровь) и самцов-реципиентов (кровь, сперма).

 

Публикации

1. Волкова Н.А., Зиновьева Н.А., Багиров В.А. Криобанки биологического материала сельскохозяйственной птицы: создание, назначение и перспективы использования Актуальная биотехнология, №3 (30). с. 311-312. (год публикации - 2019)

2. Новгородова И.П., Волкова Н.А., Ветох А.Н., Волкова Л.А., Багиров В.А., Зиновьева Н.А. Динамика гистологической структуры семенников у перепелов (COTURNIX COTURNIX) в процессе сперматогенеза Сельскохозяйственная биология, том 54, № 4, с. 723-731 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.15389/agrobiology.2019.4.723rus

3. Волкова Л.А., Ветох А.Н., Томгорова Е.К., Волкова Н.А., Ашраф Х.В., Багиров В.А., Зиновьева Н.А. Dynamics of drake spermatogenesis Reproduction, Fertility and Development, 32(2): 200 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1071/RDv32n2Ab147

4. Волкова Л.А., Томгорова Е.К., Ветох А.Н., Волкова Н.А., Багиров В.А., Зиновьева Н.А. Isolation of the guinea fowl spermatogonia Reproduction in Domestic Animals, 54 (S3): 143-144 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1111/rda.13528

5. Жилинский М.А., Иолчиев Б.С., Ветох А.Н., Волкова Н.А., Багиров В.А., Зиновьева Н.А. The cryoresistance of sperm from poultry Reproduction in Domestic Animals, 54 (S3): 128 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1111/rda.13528

6. Томгорова Е.К., Ветох А.Н., Волкова Л.А., Волкова Н.А., Ашраф Х.В., Багиров В.А., Зиновьева Н.А. Isolation of turkey spermatogonia Reproduction, Fertility and Development, 32(2): 238-239 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1071/RDv32n2Ab221


Аннотация результатов, полученных в 2020 году
В отчетном году отработаны и оптимизированы отдельные этапы получения и криоконсервации генеративной плазмы уток, гусей и индеек. Заложен криобанк биологического материала данных видов сельскохозяйственной птицы, представленный репродуктивными клетками на разных стадиях их развития – примордиальными зародышевыми клетками, сперматогониями и спермиями. Примордиальные зародышевые клетки выделяли из 6-дневных эмбрионов. Материалом для получения культуры сперматогенных клеток, в том числе сперматогоний, служили семенники самцов в возрасте 5-6 недель. Очистка примордиальных зародышевых клеток и сперматогоний от других типов эмбриональных и соматических клеток позволила получить клеточную популяцию, максимально обогащенную клетками желательного типа (72-78%). Полученные от разных видов сельскохозяйственной птицы зрелые половые клетки (спермии) и их предшественники (примордиальные зародышевые клетки, сперматогонии) были использованы для криоконсервации. Был оптимизирован состав криозащитных сред в зависимости от типа клеток. Отработаны и оптимизированы методы генетической и цитогенетической паспортизации биологического материала, сохраняемого в условиях криобанков. Предложены тест-системы для генетической оценки данного материала с использованием STR-маркеров. Оптимизированы методические подходы по получению метафазных хромосом уток, гусей и индеек с использованием различного биологического материала. С применением разработанных и оптимизированных подходов охарактеризован отобранный и заложенный в криобанк в рамках выполнения проекта биологический материал. Показана возможность использования сохраняемого в условиях криобанков биологического материала уток, гусей и индеек для воссоздания особей с желательным генотипом. В рамках экспериментов по трансплантации донорских сперматогоний реципиентам установлено наличие и колонизация трансплантированных донорских клеток в гонадах реципиентов. При введении донорских сперматогенных клеток в семенники самцов-реципиентов выявлено сокращение периода восстановления сперматогенеза по сравнению с контролем в 1.8-2.2 раза.

 

Публикации

1. Багиров В.А., Ветох А.Н., Жилинский М.А., Ашраф Х.В., Томгорова Е.К., Зиновьева Н.А., Иолчиев Б.С. Species feature of morphometric parameters in poultry semen Journal of Animal Science, 97(Suppl.3): 374–375 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1093/jas/skz258.746

2. Ветох А.Н., Волкова Л.А., Иолчиев Б.С., Волкова Н.А. The age-related characteristics of spermatogenesis in gander Journal of Animal Science, 98(Suppl. 4): 372–373 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1093/jas/skaa278.655

3. Жилинский М.А., Томгорова Е.К., Иолчиев Б.С., Ветох А.Н., Ашраф Х.В., Волкова Н.А., Зиновьева Н.А., Багиров В.А. Cryopreservation effect on biological parameters of poultry semen Journal of Animal Science, 97(Suppl.3): 372–373 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1093/jas/skz258.742


Возможность практического использования результатов
Результаты НИР будут востребованы в птицеводстве в рамках создания криобанков биологического материала разных видов сельскохозяйственной птицы с целью воссоздания и сохранения пород и линий.