Gyvulininkystėje, ir ypač veislininkystėje, diegiamos ir plėtojamos šiuolaikinės reprodukcinės biotechnologijos, panaudojant naujausius mokslinių tyrimų rezultatus.

Nuo pirmo sėkmingo triušių embrionų perkėlimo iš vienos veislės triušių patelės kitai, kurį atliko Anglijos mokslininkas Walter‘is Heape‘as (Valteris Hipas) dar 1890-aisiais, jau praėjo gerokai daugiau nei šimtas metų.

Tačiau reikėjo laukti dar daugiau kaip 60 metų, kol 1951 m. po embrionų persodinimo buvo gautas pirmasis veršelis. Ir tik maždaug 1984-aisiais sukurti pagrindiniai embrionų gavimo in vivo technologijos elementai – nechirurginiai embrionų gavimo ir persodinimo metodai, atrasti ir išbandyti hormoniniai preparatai efektyviai donorių superovuliacijai sukelti, parengti embrionų kriokonservavimo metodai. Tik tada ši biotechnologija buvo pradėta plačiau taikyti praktikoje ir tapo reikšminga galvijų veislininkystės pažangai.

Galvijų embrionų gavimas in vivo tapo svarbiu įrankiu, kuris sudaro sąlygas gauti daugiau palikuonių iš produktyviausių karvių donorių, padidinti vertingų genotipų gyvulių skaičių populiacijoje, paspartina genetinę pažangą ir sutrumpina laiko intervalą tarp kartų.

Jei per įprastą lytinį ciklą karvės kiaušidėse subręsta ir ovuliuoja 1–2 ovocitai, tai sukėlus superovuliaciją, panaudojus hormoninius preparatus, jų gali subręsti kelis kartus daugiau. Po apvaisinimo gaunama ir gerokai daugiau embrionų, kurie iš karvės donorės išplaunami ir perkeliami į genetiniu požiūriu nevertingas recipientes.

In vivo technologija pasaulyje

Tarptautinės embrionų technologijų draugijos (IETS) duomenimis, sukėlus vieną superovuliaciją, 2021 m. pasaulyje vidutiniškai buvo gaunami 5,8 kokybiški embrionai. Taigi, per metus iš karvės donorės, jei superovuliaciją kartosime kas 3 mėnesius, galima išplauti vidutiniškai 18–24 embrionus, kuriuos persodinus, kai prigijimas siekia 50 proc., galime gauti 12 veršelių. Tai išties įspūdingi skaičiai, ypač atsižvelgiant į faktą, kad produktyvios pieninių veislių karvės bandose gyvena trumpai ir atveda tik 2–3 veršelius per visą savo gyvenimą.

Reprodukciniai gyvūnų procesai yra sudėtingi ir jiems didžiulę įtaką daro daugybė skirtingų veiksnių: veislės ypatybės ir individualios gyvulio savybės, produktyvumo tipas, pasirinktos auginimo technologijos, mityba, gerovės užtikrinimas, sveikata, klimatinės sąlygos. Todėl ir atsakas į superovuliaciją būna nevienodas.

Tyrimai rodo, kad 25 proc. karvių donorių tinkamai nereaguoja į hormonus ir iš jų negausime kokybiškų, tinkamų persodinti, embrionų. Tuo tarpu iš 33 proc. karvių vidutiniškai galime gauti nuo 1 iki 5 embrionų, ir tik iš 40 proc. donorių galime tikėtis gauti nuo 6 iki 20 kokybiškų embrionų.

IETS duomenimis, 2021 m. pasaulyje gauta daugiau nei 386 tūkst. galvijų embrionų in vivo. Jų skaičius, palyginti su 2020 m., išaugo 6,8 procento. Daugiausia embrionų gaunama ir persodinama JAV. Europos šalys pagal šią veiklą užima antrą vietą.

Tenka pastebėti, kad pasaulyje vis didesnę paklausą įgauna galvijų embrionai, gauti in vitro (mėgintuvėlyje). Tai technologija, kurios daugelis etapų: ovocitų subrandinimas, apvaisinimas, kultivavimas iki morulės ar blastulės stadijų atliekamas in vitro sąlygomis. 2021 m. jų buvo sukurta daugiau negu 1,5 milijono, o persodinta kiek daugiau nei milijonas.

Lietuva ir Latvija eina panašiu keliu

Latvijoje, kaip ir kitose Baltijos šalyse, embrionų gavimo in vivo technologija buvo įdiegta ir pradėta naudoti praktikoje nuo 1984 metų. Tais pačiais metais buvo atliktas ir pirmasis sėkmingas galvijų embrionų persodinimas. 1986–1990 m. pagrindinis technologijos tikslas buvo gauti veršelių iš karvių, kurios nebegalėjo įprastu būdu susilaukti palikuonių ir buvo brokuojamos dėl reprodukcinių ar kitų sveikatos problemų.

Vis platesnis embrionų gavimo in vivo technologijos naudojimas išryškino ir kai kurias problemas, kurių sprendimų buvo ieškoma atliekant mokslinius tyrimus. Sukauptų vertingų mokslinių duomenų pagrindu buvo parengta keletas disertacijų. Vėlesniais metais šios srities veikla nutrūko. Ir tik 2017–2020 m. grupė Latvijos gyvybės mokslų ir technologijų universiteto Veterinarijos fakulteto mokslininkų vėl turėjo galimybę aplankyti embrionų transplantavimo srityje dirbančius kolegas Lietuvoje, Estijoje, Vokietijoje ir perimti pažangų patyrimą, įgyti naujų žinių ir gebėjimų. Buvo įsigyta reikalinga įranga ir priemonės, sukurta mobili grupė, galinti atlikti embrionų gavimo ir persodinimo procedūras fermose, esančiose atokiose Latvijos vietovėse.

Lietuvai atkūrus nepriklausomybę, technologijos naudojimas ūkiuose sustojo, tačiau tyrimai tęsėsi. Buvo įvertinti galvijų embrionų gyvybingumo pokyčiai po jų biopsijos ir lyties indentifikacijos. Šiuo metu embrionų gavimo in vivo technologija gerokai prisideda prie senųjų genofondinių galvijų veislių saugojimo ex situ. Kuriamas kriobankas, kuriame kaupiami embrionai ir ovocitai.

Sėkmingas projektas suteikė daugiau žinių

Pagrindinis Latvijoje vykdyto projekto tikslas buvo senųjų šalies galvijų veislių (Latvijos žalųjų ir šėmųjų) išsaugojimui panaudoti embrionų transplantavimo ir kitas biotechnologijas. Tačiau kartu buvo atliekami ir moksliniai tyrimai, siekiant nustatyti superovuliacijos sukėlimo ir embrionų išplovimo įtaką donorių produktyvumo ir reprodukcijos rodikliams. Taigi, buvo ieškoma atsakymo į dažnai ūkininkams kylančius klausimus: jei karvė bus panaudota kaip donorė, ar tai nesumažins jos galimybių atvesti veršelį? Ar nesumažės gaunamos produkcijos kiekis ir kokybė?

Buvo atrinkta 40 donorių. Kadangi pagrindinis tikslas buvo gauti embrionus iš senųjų Latvijos galvijų veislių, tai ir donorių grupę sudarė skirtingo amžiaus (nuo 1,3 iki 14,9 metų) ir produktyvumo karvės (7,0–34,6 kg pieno per dieną). Embrionai buvo išplauti 34 donorėms.

Iš 12 donorių embrionų nepavyko gauti, o iš likusių 22 (64,7 proc.) buvo gauti 123 kokybiški embrionai. Vienai į superovuliaciją reagavusiai donorei vidutiniškai teko 5,6 embriono. Taip pat svarbu pažymėti, kad iš į projektą įtrauktų 18 karvių, kurias buvo planuojama brokuoti, gauti 25 kokybiški embrionai.

Embrionų gavimo in vivo technologijos poveikis donorių produktyvumui ir produkcijos kokybei buvo vertinamas pagal pieno kiekio, pieno baltymų, riebalų ir somatinių ląstelių skaičiaus pokyčius per kontrolinius melžimus tris mėnesius: mėnesį prieš superovuliaciją, mėnesį, kai buvo atliekama embrionų išplovimo procedūra, ir kitą mėnesį.

Buvo nustatyta, kad tiek per embrionų išplovimą, tiek kitą mėnesį sumažėjo pieno kiekis, tačiau padidėjo pieno baltymų, o pieno riebalų kiekis išliko toks pats. Nebuvo nustatyta somatinių ląstelių skaičiaus ir superovuliacijos panaudojimo ryšio.

Buvo įvertintos ir donorių galimybės sugrįžti į įprastą veisimo ciklą bandoje. Tyrimas parodė, kad net 72,7 proc. donorių sėkmingai buvo apsėklintos per pirmą rują po embrionų išplovimo. 18,2 proc. donorių apsivaisino po dviejų rujų ir tik 10 proc. karvių sėkmingas sėklinimas buvo po trečios rujos. Nors šios biotechnologijos panaudojimas pailgino veršiavimosi intervalą, tačiau nepadidino sėklinimų skaičiaus, reikalingo sėkmingam veršingumui gauti.

Projekto Latvijoje įgyvendinimas buvo sėkmingas ir suteikė naujų žinių, paskatino imtis kitų, susijusių su reprodukcija, projektų. 2020–2022 m. laikotarpiu buvo vykdomas projektas, kuriame Latvijos vietinėms ir kitų veislių karvėms išsaugoti buvo naudojami ovocitai ir pereinama prie embrionų gavimo in vitro technologijos. Tuo pačiu laikotarpiu buvo atliekami karvių endometriumo pokyčių, susijusių su skirtingų hormoninių preparatų panaudojimu superovuliacijai sukelti, tyrimai. Dabar vykdomas projektas, skirtas inovatyviai bulių spermos seksavimo technologijai panaudoti.

***

Reprodukcinės biotechnologijos panaudojimo Lietuvoje pradininkas yra prof. Pranas Pakėnas (1925–1998 m.). Jo pastangomis buvo gautas valstybės finansavimas, įsigyta reikalinga įranga ir jau 1984 m. pradėta naudoti praktikoje. Per pirmąjį technologijos gyvavimo dešimtmetį iš aukšto produktyvumo donorių buvo gauta daugiau nei 300 veršelių transplantantų. Kartu buvo vykdomi moksliniai tyrimai, nagrinėjantys donorių atsaką į skirtingų hormoninių preparatų poveikį, ieškoma efektyvių mikrochirurginių embrionų dalijimo metodų, siekiant gauti monozigotinius dvynius. Apginta keletas disertacijų.