Аннотация к проекту № 19-16-00009(РНФ)

Использование кур генофондных пород и линий в традиционных селекционных программах и интенсивно развивающихся технологиях генной инженерии и редактировании генома, необходимо для производства биобезопасных и качественных продуктов питания за счет способности производить продукцию с высокой питательной ценностью и резистентностью к заболеваниям. Однако, сохранение генофонда в живом разведении, in vivo, чрезвычайно затратно. Выходом из положения является использование сохраняемого генетического материала, в частности, репродуктивных клеток самцов in vitro в криобанках. Использование племенного материала для научных целей или селекции затруднено в связи с ограничениями на транспортировку живой птицы как по территории России, так и за рубежом, обусловленными сложной эпизоотической ситуацией. В связи с необходимостью мобильного и оперативного обмена племенным и генетическим материалом между промышленными организациями и научно-исследовательскими группами требуется разработка инновационных методов хранения и транспортировки репродуктивных клеток in vitro, в частности, метода лиофильной сушки. В настоящее время в мире идёт процесс создания криобанков репродуктивных клеток сельскохозяйственных животных и птиц для сохранения стремительно снижающегося числа пород в живом разведении, однако, если говорить о птице, уровень оплодотворяющей способности деконсервированной спермы недостаточно высок, по данным разных авторов, в зависимости от методов замораживания и породных особенностей кур оплодотворяемость яиц колеблется от 2 до 68%. Если учесть ещё и снижение жизнеспособности эмбрионов, полученных от использования криоконсервированной спермы, то экономическая целесообразность использования такой спермы для селекционной работы, на сегодняшний, день невысока. Поэтому проблема повышения качества деконсервированной спермы, сохранения в процессе консервации-деконсервации её функциональных возможностей, оплодотворяющей способности является остро актуальной. Интерес к лиофилизации репродуктивных клеток, как к возможности более дешёвого способа сохранения и транспортировки ( в том числе в космос) генетического материала диких и домашних животных, по сравнению с криоконсервацией, в мире стремительно растёт, исследования ведутся в Японии, Израиле,Египте,Испании, Франции. Растёт и интерес к использованию лиофилизированной спермы в технологиях генной инженерии. Методы лиофильной сушки разрабатываются с учётом видовой принадлежности, достигнуты положительные результаты на мышах, крысах, хомяках, крупном рогатом скоте, баранах, кроликах,шимпанзе, жирафах. ягуарах и пр., но говорить о решении проблемы пока преждевременно, поскольку функциональные характеристики сперматозоидов сохраняются не в полном объёме. Что касается птиц, в том числе сельскохозяйственных, то исследований по лиофильной сушке их спермы не проводились, во всяком случае, не опубликованы. Проект направлен на решение проблемы длительной консервации репродуктивных клеток с целью сохранения генетического разнообразия сельскохозяйственных птиц in vitro и дальнейшего их использования при создании новых селекционных форм с привлечением генофондных пород кур, отличающихся повышенной питательной ценностью яйца и мяса и резистентностью к заболеваниям, а также для научных исследований в области молекулярной генетики. В ходе реализации проекта будут решаться следующие задачи: Установить наиболее значимые генетические и паратипические факторы, влияющие на жизнеспособность и оплодотворяющую способность спермы петухов после деконсервации. Изучить влияние олигосахаридов и комплексного использования криопротекторов эндо- и экзоцеллюлярного действия на жизнеспособность деконсервированной спермы после криоконсервации и лиофильной сушки и на ее пригодность для использования в искусственном осеменении. Повысить оплодотворяющую способность деконсервированной спермы петухов за счет: - совершенствование сред для криоконсервации при включении дополнительного компонента олигосахарида; - сочетания двух видов криопротекторв эндо- и экзоцеллюлярного действия. Изучить морфологические и функциональное изменения сперматозоидов при использовании технологии лиофилизации. Разработать методические подходы к созданию инновационного метода сохранения репродуктивных клеток петухов методом сублимационной сушки. Исследования будут проведены с привлечением объекта инфраструктуры ЦКП "Генетическая коллекция редких и исчезающих пород кур" ВНИИГРЖ . Подопытные группы будут сформированы на основе 11 пород различного направления продуктивности. Будут использованы современные методы оценки качества репродуктивных клеток петухов до и после консервации, в том числе: оценка криорезистентности репродуктивных клеток по существующим методикам и с помощью метода Sperm Class Analyzer CASA system; функциональные исследования сперматозоидов петухов после криоконсервации по методу K. Tselutin (1995) с помощью анализа связывания вителлинового слоя яйцеклетки in vitro (L.Robertson, 1997). Научная новизна предлагаемого проекта заключается в следующем: - впервые будут разработаны приемы поддержания биостаза репродуктивных клеток сельскохозяйственных птиц in vitro, обеспечивающие высокий уровень жизнеспособности и функциональной реализации после деконсервации; - впервые будет изучена биологическая роль и возможность использования олигосахарида естественного происхождения в качестве экзоцеллюлярного криопротектора, как компонента среды для криоконсервации и лиофилизации сперматозоидов Gallus domesticus; - разработан новый состав среды для криоконсервации и лиофилизации спермы петухов, защищающий ее от осмотических перепадов, с использованием в том числе непроникающего криопротектора в качестве дополнительного компонента; - впервые будут проведены исследования по использованию метода лиофильной сушки для сперматозоидов сельскохозяйственных птиц на примере Gallus domesticus, разработаны методические подходы к созданию технологии лиофильной сушки спермы птиц (определены параметры сред, технологические параметры процесса). При реализации проекта будут получены новые знания в области биологии репродуктивных клеток сельскохозяйственных птиц в процессе консервации-деконсервации и отражающие функциональность репродуктивных клеток. Таким образом, предлагаемый проект отличается максимальной новизной и актуальностью и позволит российской науке занять передовые позиции в области сохранения генетических ресурсов in vitro сельскохозяйственных птиц с целью их последующего использования.