Как заморозить богатый липидами эмбрион

Исследования новосибирских ученых направлены на развитие методов криоконсервации живых организмов

Мы уже рассказывали об исследованиях, которые ведут в секторе криоконсервации и репродуктивных технологий ФИЦ «Институт цитологии и генетики СОРАН» (ИЦиГ). Началось все с проекта, направленного на поиск способов сохранения генетического разнообразия диких видов семейства кошачьих. Одной из задач, вставших перед учеными, был поиск криопротекторов и способов охлаждения, которые обеспечивали бы возможность без вреда замораживать семя дальневосточного лесного кота, а также рыжей и евразийской рыси с целью сохранения генетических ресурсов этих диких видов кошек.

Результаты, которые были ими получены в ходе совместной работы с коллегами из Института автоматики и электрометрии СО РАН (ИАиЭ), дали возможность исследователям изучить механизмы криоконсервации эмбрионов и гамет на более глубоком уровне.

– На эмпирическом уровне давно известно, что эмбрионы, содержащие большое количество липидов (жировых гранул внутри цитоплазмы), хуже переносят процесс охлаждения, отметил заведующий сектором, д.б.н. Сергей Амстиславский. – Наблюдая само явление, наука никак не могла объяснить причины его возникновения. А это важно, поскольку многие виды сельскохозяйственных животных, прежде всего, свиньи, а также все представители отряда хищных имеют богатые липидами эмбрионы и яйцеклетки, что существенно усложняет процесс их криоконсервации.

Вспомогательные репродуктивные технологии в настоящее время очень востребованы в животноводстве, а также при сохранении диких и исчезающих видов млекопитающих. Отсюда – запрос на разработку безопасных методов криоконсервации именно этих видов животных обладающих «жирными» яйцеклетками и эмбрионами.  Нужного результата пробовали добиться, снижая содержание липидов у эмбрионов свиней непосредственно перед их замораживанием. Но проведение такой процедуры делипидизации ведет к проблемам в дальнейшем развитии эмбриона уже после его оттаивания.

Чтобы продвинуться в решении этой задачи, необходимо было перейти от эмпирических оценок к пониманию: что происходит с липидами во время процедуры охлаждения эмбрионов и ооцитов (яйцеклеток). Эмбрионы и ооциты домашней кошки, которые тоже отличаются высоким содержанием липидов оказались вполне подходящей и удобной экспериментальной моделью для изучения этого феномена.

Важным фактором, обеспечившим результат, стало объединение специалистов различных компетенций, чем давно славится новосибирский Академгородок. Сотрудники ИЦиГ обладают необходимым опытом получения жизнеспособных эмбрионов кошачьих путем ЭКО, что само по себе непростая задача, а также общим пониманием того, какие биологические процессы происходят в ходе криоконсервации организмов. А их коллеги из ИАиЭ создали оборудование, позволяющее буквально «заглянуть внутрь» живых клеток в процессе их охлаждения с использованием метода комбинационного рассеяния света. Это позволило наблюдать за происходящим в режиме реального времени, а также изучать биофизические процессы, происходящие во внутриклеточных липидных гранулах.

– В ходе наблюдений удалось зафиксировать переход липидов внутри эмбриона и внутри ооцита домашней кошки из одного фазового состояния в другое, и мы смогли определить важные параметры этого процесса, - рассказал Сергей Амстиславский.

Полученные данные, по словам ученых, имеют как фундаментальное значение для криобиологии, так и прикладную практическую ценность. С прикладной точки зрения, детальное изучение происходящих в клетках процессов во время замораживания (ставшее возможным благодаря сотрудничеству ученых из двух научных институтов Академгородка) поможет сделать криоконсервацию более управляемой и повысит процент жизнеспособных эмбрионов и яйцеклеток после размораживания у тех видов домашних и диких животных, которые являются проблемными в этом отношении. Например, для диких родственников домашней кошки, криоконсервация эмбрионов и, в особенности, яйцеклеток которых до сих пор является большой проблемой.

Важна и фундаментальная значимость этих исследований в плане разработки теоретических основ роли внутриклеточных липидов в процессах криоконсервации. Изучение роли внутриклеточных липидов в разнообразных процессах в настоящее время особенно актуально в связи с «пандемией ожирения» у людей. И кошки, точнее их эмбрионы, оказались очень удобной моделью для такой работы. В частности, ученые намерены посмотреть, как будет происходить развитие зародышей после искусственного снижения уровня липидов.

Одновременно ученые намерены насытить липидами эмбрионы мыши (в обычных условиях они отличаются низким содержанием жировых соединений, и потому, к слову, переживают заморозку намного лучше). Получившаяся экспериментальная модель позволит изучить «зеркальную ситуацию», а именно – приведет ли насыщение липидами эмбрионов мыши к их большему повреждению в ходе замораживания. Такой двусторонний подход должен дать более объективную картину происходящего обмена веществ с участием липидов на ранних стадиях эмбрионального развития и поведения внутриклеточных липидных гранул в криогенных процессах.

Пресс-служба ФИЦ» Институт цитологии и генетики СО РАН»

Назад