biotecnologia de la reproduccion animal - fbmc · . genético (ensayo de progenie) - uso intensivo...
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Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Universidad de Buenos Aires
Agrobiotecnología Curso 2011
Biotecnología en reproducción animal
Lino Barañao
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Sumario
Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
Conclusiones
Producción de embriones in vitro
Criopreservación
Introducción
Inseminación artificial
Superovulación / Transferencia de embriones
Micromanipulación
Referencias
Aplicación a diferentes especies animales
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Introducción
Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
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• En la mayoría de las especies domésticas existen entre 300.000 y 500.000 ovocitos por ovario en el momento del nacimiento.
• El ciclo estral en bovinos tiene una duración de 21 días.
• En bovinos se producirían 17,4 ovulacionespor año y 261 ovulaciones en 15 años.
• La capacidad reproductiva de la hembra bovina es menor en comparación a su potencial.
• La biotecnología de la reproducción estáfundamentalmente orientada a aumentar la capacidad reproductiva de las hembras.
Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducciónanimal
La capacidad reproductiva de las hembras es limitada
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducciónanimal
Ovogénesis y desarrollo folicular
Adaptado de: Senger. Pathways to pregnancy and parturition, 1997.
Folículo Primario
Folículo Terciario
Folículo Secundario
Folículo atrésico
Cuerpo blanco Cuerpo lúteo
Cuerpo hemorrágico
Folículo Terciario
Epitelio germinal
OvarioFolículo Primario
Folículo Terciario
Folículo Secundario
Folículo atrésico
Cuerpo blanco Cuerpo lúteo
Cuerpo hemorrágico
Folículo Terciario
Epitelio germinal
Ovario
Independiente de gonadotrofinas
Folículos primordiales
Folículo ovulatorio
Folículo antral temprano
Control intraovárico
Control gonadotrofinas
Folículo en crecimiento
Reclutamiento inciado por FSH
Crecimiento Folicular
Folículo preantral
Independiente de gonadotrofinas
Folículos primordiales
Folículo ovulatorio
Folículo antral temprano
Control intraovárico
Control gonadotrofinas
Folículo en crecimiento
Reclutamiento inciado por FSH
Crecimiento Folicular
Folículo preantral
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducciónanimal
Folículo antral
Microscopía electrónica de barrido de un folículo antral
Esquema de un folículo antral
Células de la granulosa Ovocito
Células de la granulosa
Zona pelúcida
Ovocito
Núcleo
Células de la granulosa
Zona pelúcida
Ovocito
Núcleo
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducciónanimal
Control hormonal del ciclo estral
El ciclo estral está regulado por el eje hipotálamo-hipófiso-gonadal
Hipotálamo
Hipófisis
Ovario
GnRH
FSH LH
CL Folículo
Progesterona
Estradiol
Inhibina
Hipotálamo
Hipófisis
Ovario
GnRH
FSH LH
CL Folículo
Progesterona
Estradiol
Inhibina
Hipotálamo
Hipófisis
Ovario
GnRH
FSH LH
CL Folículo
Progesterona
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducciónanimal
Ciclo estral y sincronización de celos
• Sincronización de celos
- Prostaglandina F2 alfa
- Progestágenos
Ciclo estral
Ovulación Atresia
CLCL
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FSH
EstradiolPGF2αααα
Progesterona
Ovulación Atresia
CLCL
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FSH
EstradiolPGF2αααα
Progesterona
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducciónanimal
Dinámica folicular durante el ciclo estral y control de las ondas foliculares
Dinámica folicular
Sincronización de onda folicular y ovulación: GnRH, estradiolD
iám
etro
de
los
folíc
ulos
(m
m)
2
1210864
181614
2 1210864 1614 18 20 220
Onda anovulatoria
Onda ovulatoria
Luteólisis Folículoovulatorio
Días del ciclo estral
Diá
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Onda anovulatoria
Onda ovulatoria
Luteólisis Folículoovulatorio
Días del ciclo estral
Días del ciclo estral
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GnRH PF2αFolículoovulatorio
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GnRH PF2αFolículoovulatorio
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Inseminación artificial
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Biotecnologíaen reproducción animal
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
La inseminación artificial es la técnica reproductiva mas difundida
Oviducto
Sitio de fertilización
Unión útero-tubal
Útero
CervixVagina
107 105 103
102
Gradiente en el número de espermatozoides viablesdespués del servicio en el tracto genital de la hembra
Técnica de inseminaciónartificial en el ganado bovino:
- Simple- De bajo costo- Efectiva
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
• Aumento del progreso genético
- Aumento de la eficiencia de estimación del valor . genético (ensayo de progenie)
- Uso intensivo de un macho de alto valor genético
- Rápida difusión de la genética superior
• Control de enfermedades venéreas
• Eliminación de costos asociados al toro
• Uso de machos incapacitados
• Transporte y conservación prolongada de material genético
• Utilización de semen sexado
Ventajas y aplicaciones de la inseminación artificial
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Producción de semen en el ganado bovino
602
239
17
188
71
69
18
Centros de colección de
semen
40.102
19.803
268
9.228
530
9.627
646
Toros
115.176.7852.694.903Europa
5.917.2690Sudamérica
63.938.0278.874.920Lejano Oriente
2.559.64016.794Oriente Medio
232.347.07111.641.821Total
43.270.5000Norteamérica
1.484.85055.204África
Dosis producidas congeladas
Dosis producidas
frescasRegión
Adaptado de: Vishwanath, Theriogenology, 2003.
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Inseminación artificial con semen sexado
3,6Porcina
3,9Canina
3,7Equina
3,8Bovina
4,2Ovina
2,8Humana
Diferencia X-Y (%)
Especie
Adaptado de: Johnson and Welch, Theriogenology, 1999.
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
Posibles usos del semen sexado
• Producción animal
• Animales de compañía
• Deportes (perros, caballos)
• Investigación
• Animales transgénicos
• Medicina humana
- Enfermedades genéticas ligadas al sexo- Elección del sexo
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
El uso de semen sexado para inseminación artificial de bovinos es aún limitado
• Alto costo de la tecnología- Utilización de semen fresco (no criopreservado)- Separación de 1x107 espermatozoides de cada
sexo por hora con una pureza de 90%
- Equipamiento costoso
• Menor fertilidad- Dosis de inseminación reducidas (2x106)- Espermatozoides con reducida fertilidad
• Utilización de semen sexado- Test de progenie
- Aumento de la presión de selección- Asociado con otras tecnologías (superovulación y
transferencia de embriones, fertilización in vitro)
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
Superovulación / Transferencia de embriones
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La superovulación y transferencia de embriones permite incrementar la tasa reproductiva de hembras de alto valor genético
Superovulación
Recuperaciónde embriones
Receptoras
Sevicio natural o inseminación
artificial
Crías de la donante
Donante
Transferenciade embriones
Superovulación
Recuperaciónde embriones
Receptoras
Sevicio natural o inseminación
artificial
Crías de la donante
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Transferenciade embriones
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
Las respuestas a los tratamientos superovulatorios son muy variables
Hormonas utilizadas:
• Gonadotrofinas extraídas de la hipófisis de porcinos u ovinos (pFSH y oFSH)
- Relación FSH/LH variable- Vida media corta, múltiples aplicaciones- Riesgo de Encefalopatía Espongiforme Bovina (EEB)
• Gonadotrofina de yegua preñada (eCG)- Vida media larga, anticuerpos anti-eCG
• Gonadotrofina de la menopausia humana (hMG)
- Alto costo
• FSH y LH recombinante- Alto costo
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Desarrollo y tránsito embrionario en el tracto genital
Día 0 = Celo
Día 1
Día 2 Día 3Día 4 Día 5
Día 6-8
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Morfología embrionaria
Embriones bovinos día 4 Embriones bovinos día 8
Tomado de: Lattanzi et al., Biol. Reprod., 2003.
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
La recolección de embriones se realiza por medios no quirúrgicos
• Circuito cerrado con flujo continuo
• Catéter de 3 vías
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
Instrumental utilizado para la recolección no quirúrgica
Vagina
Salida de fluido
Entrada de fluido Cérvix
Entrada de fluido(1o vía)
Salida de fluido(3o vía)
Entrada de aire(2o vía)
• Catéter de 2 vías: flujo discontinuo
• Catéter de 3 vías: flujo continuo
Entrada y salida de fluido(1o vía)
Entrada de aire
(2o vía)
Entrada y salida de fluido
Balón con aire
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
Búsqueda y evaluación de los embriones en el laboratorio
Blastocistos en diferentes estadios
Filtro para retener embriones
Lavado de los filtros
Búsqueda de embriones
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
Manejo sanitario de los embriones
Interacciónpatógeno-
embrion
Lavado de embriones
Embriones no aceptables
C
A B
zona pelúcida
patógeno
A B C
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Transferencia no quirúrgica de embriones
Pajuelas (0,25 ml) empleadaspara la transferencia (Mintüb, Alemania).
Catéter y puntasplásticas estérilesdescartables. (Minitüb, Alemania)
Catéter de transferencia metálico (Mintüb, Alemania)
Cargado de la pajuela empleada para la transferencia
Embrión en mediode cultivo
Aire
Medio de cultivo
Medio de cultivo
AireAlgodón
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
Aplicaciones de la transferencia de embriones • Aumento del progreso genético
- Aumento de la presión de selección
- Reducción del intervalo generacional
- Difusión de la mejora genética
• Control de enfermedades
• Importación-exportación
• Conservación de especies en peligro de extinción
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Producción de embriones in vitro
Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
Producción de embrionesin vitro Recolección de ovocitos
Maduración in vitro
Ovarios de matadero
Animales vivos (OPU)
Fertilización in vitroDescongelado y capacitación de los espermatozoides
Cultivo in vitro
Transferencia de embriones
Criopreservación
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Recolección de los ovocitos
• Obtención de ovocitos a partir de animales sacrificados para consumo
- Progreso genético mínimo- Garantía sanitaria escasa- Uso en Investigación
Aspiración de los folículos antrales Complejos cúmulus-ovocito Lavado de ovarios
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Maduración nuclear y maduración citoplasmática
• Expansión del cúmulus
• Reinicio de la meiosis
24hs24 h24hs24 h
Vesicula germinal Metafase I Metafase II10-12 h 10-12 h
CP
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Maduración nuclear: reinicio de la meiosis
Inhibidor de la meiosis
Inhibidor de la meiosis
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Evolución de los niveles de MPF y MAP-quinasa.
MPF
MAP-Kinasa
Vesículagerminal
Ruptura de la vesícula germinal
Metafase I Metafase II1er Cuerpo
polar
FertilizaciónOvulación
Pico pre-ovulatoriode LH
Remocióndel ovocitodel folículo
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Fertilización in vitro
Antes de la centrifugación
Después de la centrifugación
Coincubación de ovocitos y
espermatozoides
Semen
45%Percoll
90%Percoll
Diluyente
Espermato-zoides no motiles
Espermato-zoidesmotiles
Gradiente de Percoll
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
Activación del ovocito y bloqueo espermático
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Fertilización, descondensación de la cromatina y formación de pronúcleos
1er CP 1er CP 1er CP
2do CP2do CP
Pronúcleos
Segregación de cromosomas homólogos
Descondensación de la cabeza del espermatozoide
Formación de pronúcleos y singamia.
Pronúcleos
Espermatozoidedescondensándose
en el citoplasma
1er CPEspermatozoide que no penetró la zona pelúcida
1er y 2do CP
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Los ovocitos fertilizados se cultivan in vitro por 8 días
Estadiopronuclear
Embrión de2 células
Embrión de 4 - 8 células
Mórula Blastocistoexpandido
Blastocistoprotruído
• Desarrollo de embriones in vitro
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
Sistemas para el cultivo de embriones in vitro
• Co-cultivo: relacionado a altos índices de anormalidades . al nacimiento (mayor tamaño, distocia, malformaciones).
- Concentración de O2: 20%
- Medio de cultivo: TCM-199 o Menezo´s B2 + suero fetal . bovino (SFB)
- Líneas celulares: Vero; BRL
- Cultivos primarios: células de la granulosa; células . oviductales
• Medios Definidos: mayores tasas de desarrollo, menor . mortalidad perinatal y porcentaje de malformaciones. . Mayor reproducibilidad.
- Concentración de O2: 5%
- Medio de cultivo: SOF (Synthetic Oviductal Fluid) .. + aminoácidos + seroalbúmina bovina (BSA)
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
Los embrionesproducidos in vitroson menosviables que los producidos in vivo
• Características de los embriones producidos in vitro:
- Menor viabilidad
- Mayor sensibilidad al enfriamiento y criopreservación
- Mayor cantidad de lípidos
- Uniones intercelulares anormales
- Menor número de células
- Menor proporción de células en el macizo celular interno
- Mayor incidencia de anormalidades cromosómicas
- Menor tasa de preñez después de la transferencia
- Mayores pérdidas fetales durante la gestación
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Punción folicular (Ovum Pick-Up; OPU)
• Obtención de ovocitos a partir de animales vivos
Dispositivo de OPU
Pared vaginalPared rectal
Ovario
Cervix
Fijación del ovario
Aguja
Dispositivo de OPU
Transductor
Tubo de acero
Tubo interno de acero del sistema de guía
Aguja 19-G
Conector de acero
Tubo de silicona Tubo de
acero
Mango
EcógrafoBomba de vacío
Transductor
Adaptado de: Bols et al., Theriogenology, 1995.
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
Aplicaciones de la producción de embriones in vitro
• Investigación básica:
- Producción de embriones en diferentes estadios de . desarrollo a bajo costo a partir de ovarios de animales . sacrificados para consumo
• Aplicaciones comerciales:
- Producción de mayor número de embriones
- Menor intervalo generacional por uso de animales . prepúberes (OPU)
- Obtención de embriones de vacas preñadas (OPU)
- Obtención de embriones de vacas que no pueden ser . superovuladas y/o con problemas reproductivos (OPU)
- Obtención de embriones de animales muertos
• Base para el desarrollo y/o aplicació n . de otras técnicas:
- Clonación
- Producción de animales transgénicos
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Micromanipulación
Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
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Producción de mellizos por microcirugía
División de una mórula fuera de la zona pelúcida.
Apertura de la zona pelúcida para extraer al embrión.
Hemi-embriones después de la división.
Unidad de micromanipulación
Mellizos idénticos producidos por microcirugía
Tomado de: Palma, Biotecnología de la Reproducción, INTA (Argentina), 2001.
Tomado de: Palma et al., Rev. Arg. Med. Vet.,1991.
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Biopsia y sexado
PCR
BlastómeroBlastómero
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Inyección intracitoplasmática de espermatozoide(Intracitoplasmic Sperm Injection; ICSI).
Ovocito maduro(metafase II)
Micropipeta
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Inyección pronuclear
Micropipeta
Ovocito fecundado
Pronúcleo
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Transplante nuclear
Enucleación
Célula donante Transplante nuclear
Ovocito en MII
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Producción de quimeras por agregación de células a un blastocisto
Micropipeta
Blastocisto
Células inyectadas
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Criopreservación
Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
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Tasas de enfriamiento para diferentes sistemas de criopreservación
-30
-7
25
-19615 25 90
Tem
pera
tura
(oC
)
Tiempo (minutos)
Estabilización
Seeding
0,3 – 0,6 oC/min
Vitrificación
Congelamiento gradual
2.500 – 20.000 oC/min
Adaptado de: Palma, Biotecnología de la Reproducción, INTA (Argentina), 2001.
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Características de los métodos de criopreservación
• Congelamiento Gradual- Formación de cristales de hielo
- Baja concentración de crioprotectores: mayor . probabilidad de daño por enfriamiento
- Alto costo: equipo para el descenso controlado . de la temperatura
• Vitrificación- No hay formación de cristales de hielo
- Alta concentración de crioprotector: mayor . probabilidad de daño osmótico y por toxicidad
- Bajo costo: enfriamiento directo en N2 líquido
• Refrigeración- Enfriamiento a 4 oC por 24 a 72 h
Equipo para enfriamiento controlado
Termo de nitrógeno líquido
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Descongelamiento: método de transferencia directa
• Crioprotectores permeables:- Glicerol- Dimetilsulfóxido (DMSO)- Propilenglicol- Etilenglicol
• Crioprotectores impermeables:- Sacarosa- Trealosa- Glucosa- Rafinosa
Solución extractora del crioprotector
Embrión en solución con crioprotectores
Solución extractora del crioprotector
AireAireTapón algodón Sellado
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Tapón algodón
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AireAireTapón algodón Sellado
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Embriones bovinos transferidos en el año 2002
Embriones producidos in vitroEmbriones producidos in vivo
66.951
42
5.952
13.859
46.630
464
4
Frescos
16.378
52
5.191
8.968
2.040
30
97
Congelados
538.312
32.945 (6,4%)
90.371 (16,8%)
92.412 (17,2%)
119.118 (22,2%)
189.124 (34,7%)
14.342 (2,7%)
Total
83.329270.572 (52%)
267.740 (48%)
Total
9415.31417.631Oceanía
11.14348.61841.753Europa
22.82753.03739.375Asia
48.67045.16673.952América del Sur
49499.65289.472América del Norte
1018.7855.557Africa
TotalCongeladosFrescosContinentes
Adaptado de: Data Retrieval Committee Annual Report, IETS, 2003.
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
Conclusiones: aplicaciones biotecnológicas a la reproducción de animales
• Inseminación artificial y congelación de semen- Control de enfermedades de transmisión sexual
- Uso intensivo de un macho de alto valor genético
- Aumento de la eficiencia de estimación del valor genético . (ensayos de progenie)
• Sincronización e inducción de la ovulación- Aumento de la eficiencia de la producción de terneros
- Aumento de la eficiencia del manejo productivo y reproductivo
• Superovulación, transferencia y criopreservación de . embriones
- Uso intensivo de hembras de alto valor genético
- Rápida difusión de genética superior: transporte y . comercialización alrededor del mundo a bajo costo
- Sanidad Animal: importación de embriones libres de patógenos
- Recuperación mas eficaz de individuos exóticos y razas en . peligro de extinción
- Conservación in vitro por tiempo indefinido de una amplia . variedad de especies mamíferas
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• Sexado de espermatozoides y embriones- Producción de descendencia del sexo deseado
• Producción in vitro de embriones- Uso mas intensivo de hembras de alto valor genético
- Utilización de hembras que no pueden ser superovuladas
- Producción de embriones con ovarios de matadero
• Micromanipulación- Producción de mellizos idénticos para investigación o aumentar . la eficiencia de los programas de transferencia de embriones
- Clonación por transferencia nuclear, inyección pronuclear o . producción de quimeras para generar organismos transgénicos
- Inyección intracitoplasmática de espermatozoides en especies . en las que no es factible la fertilización in vitro
Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
Conclusiones: aplicaciones biotecnológicas a la reproducción de animales
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Aplicaciones a diferentes especiesanimales
Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
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• Inseminación artificial- IA: Inseminación artificial convencional en el cervix (3x109 espermatozoides)
- IIU: Inseminación intrauterina en el cuerpo del útero
- IIUP: Inseminación intrauterina profunda a 2/3 de la distancia entre el cervix
. y la unión útero-tubal (UUT) (50x106 esperm.)
Biotecnología aplicada a la reproducción de porcinos
Cuerno uterinoCuerpo del útero
25 cm de la UUT
Ovario
18-20 cm del cervix
Canal cervical
13-15 cm
Unión útero-tubal (UUT)
3. IIUP2. IIU
1. IA
Adaptado de: Belstra, Annual Swine Report, 2002.
Tracto reproductivo de una cerda
Instrumental para inseminación intrauterina
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• Control hormonal de estro y ovulación- Una sola inseminación por hembra- Inseminación a tiempo fijo- Disponibles: PG600 (Intervet ,Inc.)- No aprobados: Progestagenos, GnRH, eCG, hCG
• Transferencia de embriones: - Quirúrgico- Endoscopía- No quirúrgico: trasncervical
• Colecta de embriones: quirúrgica- Por cirugía o posterior al sacrificio
1765.008264Total
80--------USA
852.098105Europa
1250530Corea
432.405129Canada
Hembras recipientes
Embriones transferiblesLavajesPaíses
Adaptado de: Data Retrieval Committee Annual Report, IETS, 2003.
Transferencias de embriones en cerdos en 2002
Biotecnología aplicada a la reproducción de porcinos
Inseminacion artificial
Detección de celo
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•Sistemas de producción de . embriones in vitro
- Uso comercial: aumento del progreso . genético, transporte del material genético . a bajo costo y con bajo riesgo sanitario.
- Investigación básica.
- Investigación con propósitos biomédicos: . xenotransplante de tejidos/órganos, . transgénicos.
• Problemas del sistema:- Formación de pronúcleo masculino.
- Poliespermia.
• Origen de los ovocitos- Ovarios
- Tamaño de los folículos
• Maduración in vitro:- Maduración nuclear: FSH, LH
- Maduración citoplasmática: EGF, células del . cúmulus, cisteína.
• Fertilización in vitro:- Variabilidad del semen: fresco, criopreservado
- Contenido de glutatión.
- Factores para reducir poliespermia.
- Formulación de medio de FIV (TALP, mTBM)
• Cultivo in vitro:- Modified Whitten’s medium
- North Carolina State University 23 medium
- Iowa State University medium
- Beltsvile Embryo Culture Medium 3
Biotecnología aplicada a la reproducción de porcinos
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• Criopreservación de embriones- Alta sensibilidad a la hipotermia (15oC) debido al alto contenido lipídico
- Vitrificación: “open pulled straw; OPS”
Microscopía confocal de un embrión porcino después de la criopreservación para examinar el daño en el citoesqueleto
Biotecnología aplicada a la reproducción de porcinos
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• Transferencia de embriones (TE)
- Países líderes: Estados Unidos, Argentina y Brasil (Australia; Canadá; Italia; . Alemania y Francia utilizan la TE en menor medida)
- Limitante para la difusión de la TE: Asociaciones de Criadores
- Recolección de embriones de yeguas que ovulan espontáneamente: 0,5-1 embrión . por hembra
- Aplicaciones de la TE: Yeguas viejas con pobre historial reproductivo; yeguas en . competencia (carrera, polo, etc.)
• Superovulación
- No existe producto comercial para superovular yeguas: Las hormonas eCG, GnRH y . FSH porcina no son activas. Extracto de pituitaria equina (EPE) aumenta 3-4 veces . la tasa de ovulación.
- Aplicaciones de la superovulación: TE, punción folicular, fertilización in vitro, ICSI, . criopreservación.
• Inseminación artificial
- Semen refrigerado (5 oC por 24-48 h) o congelado (gran variabilidad individual en . cuanto a tolerancia la congelación)
Biotecnología aplicada a la reproducción de equinos
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• Criopreservación
- Refrigeración y transporte de embriones: se pueden mantener a 5 oC por 24 h . sin perder viabilidad
- Limitantes de la criopreservación de embriones: cápsula del embrión . (membrana proteica acelular); asociaciones de criadores
- Congelación y vitrificación de ovocitos
Macizo celular interno
Blastocele
Trofoblasto
Cápsula100 µµµµm
Blastocisto expandido
100 µµµµm
Blastocisto temprano
Blastocele en formación
Detritos celulares
Zona Pelúcida
Biotecnología aplicada a la reproducción de equinos
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Adaptado de: Aguilar and Woods, Current Therapy in Large Animal Theriogenology, 1997.
OvarioRectoCervix
Oviducto
Balón inflable
Utero
Vagina
Aire
FiltroSalida medio
Vejiga
Entrada medio
Medio de lavaje
30Australia
15Nueva Zelanda
23410.725Total
2005.000Estados Unidos
47Sudáfrica
371Europa
1162Canadá
203.000Brasil
2.500Argentina
CongeladosFrescosPaíses
Embriones equinos transferidos en 2002
Adaptado de: Data Retrieval Committee Annual Report, IETS, 2003.
Recolección no quirúrgica de embriones
Biotecnología aplicada a la reproducción de equinos
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• Producción in vitro de embriones: fertilización in vitro (FIV); inyección . intracitoplasmática de espermatozoide (ICSI)
- Limitantes de la FIV: maduración del ovocito y capacitación espermática
- Disponibilidad de ovarios de matadero para investigación limitada: información limitada . sobre sistemas de maduración, fertilización y cultivo in vitro
- ICSI es utilizada como alternativa a la FIV: La inyección del espermatozoide evita las . deficiencias de los sistemas de FIV
• Transferencia de gametas ( Gamete Intrafallopian Tube Transfer; GIFT)
- Transferencia de ovocitos y espermatozoides (200.000) al oviducto.
- Aplicaciones de la transferencia de gametas: En casos de semen limitante (semen sexado, . congelado, padrillos con bajo recuento espermático), como alternativa a la FIV
• Transferencia de ovocitos
- Recolección de ovocitos: De folículos preovulatorios (madurados in vivo), o durante el diestro . (maduración in vitro)
- Aplicaciones de la transferencia de ovocitos: Infecciones uterinas persistentes; estudios sobre . maduración de ovocitos in vitro; como alternativa a la FIV
Biotecnología aplicada a la reproducción de equinos
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• Inseminación Artificial
- Método de inseminación: vaginal, cervical, transcervical, intrauterina
• Superovulación y transferencia de embriones
- Alta variabilidad de la respuesta al tratamiento superovulatorio y de . las tasas de fertilización.
- Recolección de embriones y transferencia: procedimiento quirúrgico
Inseminación intrauterina por laparoscopía
Inseminación transcervical con endoscopioInseminación transcervical
Biotecnología aplicada a la reproducción de ovinos y caprinos
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17.921
100.496
Embriones recolectados
9.234
52.433
7.843
21.457
Almacenados
6.7847.004Caprinos
19.21483.453Ovinos
ExportadosEmbriones Transferidos:Frescos Congelados
Adaptado de: Data Retrieval Committee Annual Report, IETS, 2003.
• Producción de embriones in vitro
- Ovarios de matadero
- Punción folicular laparoscópica de animales vivos
• Criopreservación
- Congelación gradual o vitrificación
- Embriones producidos in vitro son mas sensibles
Embriones de oveja y cabra transferidos en 2002
Biotecnología aplicada a la reproducción de ovinos y caprinos
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Biotecnología aplicada a la reproducción de camélidos sudamericanos
• Estacionalidad de la actividad . reproductiva, que es mas marcada en los . camélidos silvestres (vicuña y guanaco)
• Ovulación inducida: 22 a 46 h después de . la cópula
• Alta mortalidad embrionaria
2.811.6123,776.793165.482602.907Total
2.510.912989.593100.0001.600Perú
------------53Paraguay
1009.687482----Ecuador
----200--------Colombia
27.58570.36330.00025.000Chile
324.3362.022.56912.00054Bolivia
400135.00023.000578.700Argentina
AlpacaLlamaVicuñaGuanacoPaís
Población de camé lidos sudamericanos en los países andinos (número estimado)
Tomado de: Larocca, Transferencia de embriones y biotecnología, 2001.
Llama (Lama glama) Alpaca (Lama pacos)
Vicuña (Vicugna vicugna) Guanaco (Lama guanicoe)
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• Inseminación artificial: 30 h después de estímulo ovulatorio
- Dificultosa colecta de semen- Alta viscosidad, baja concentración . espermática, baja motilidad.- Criopreservación poco eficiente de semen
• Superovulación y transferencia de embriones: respuestas muy variables
- Ausencia de fase luteal- Folículos dominantes por largos períodos
• Sistema de producción de embriones in vitro: poco desarrollado
- Preñez de un embrión vitrificado (2002)- Mórulas producidas in vitro por transferencia . nuclear (2003)- Punción folicular guiada por ultrasonografía . (2000)
• Híbridos
Blastocistos reexpandidos 72 h post-descongelación
Embrión de llama día 7Blastocistos bovinos día 7
Biotecnología aplicada a la reproducción de camélidos sudamericanos
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
• Población mundial: 163 millones de cabezas
• Producción importante en regiones pantanosas y anegadizas, . donde es irremplazable
• Baja eficiencia de superovulación y recolección de embriones
• Desarrollo de sistemas de producción de embriones in vitro a . partir de ovarios de matadero o de animales vivos a través de . la punción folicular
• En India 124 embriones fueron recolectados in vivo, 78 fueron . transferidos frescos y 19 congelados en el 2002. Además 265 . embriones de búfalo están almacenados
Biotecnología aplicada a la reproducción de búfalos (Bubalus bubalis)
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
• Existen 2,4 millones de cabezas en 4.500 establecimientos.
• Altamente estacionales: La actividad ovulatoria comienza en . otoño, los partos están sincronizados en el verano.
• La producción in vitro de embriones sería la mejor alternativa . para el uso eficiente del semen recuperado.
• En 2002, se colectaron más de 1.000 embriones; cerca de . 800 fueron transferidos. Canadá reportó preñeces de . embriones producidos in vitro.
Biotecnología aplicada a la reproducción de ciervos (Cervus elaphus)
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
Conclusiones: aplicaciones biotecnológicas a la reproducción de animales
• Inseminación artificial y congelación de semen- Control de enfermedades de transmisión sexual
- Uso intensivo de un macho de alto valor genético
- Aumento de la eficiencia de estimación del valor genético . (ensayos de progenie)
• Sincronización e inducción de la ovulación- Aumento de la eficiencia de la producción de terneros
- Aumento de la eficiencia del manejo productivo y reproductivo
• Superovulación, transferencia y criopreservación de . embriones
- Uso intensivo de hembras de alto valor genético
- Rápida difusión de genética superior: transporte y . comercialización alrededor del mundo a bajo costo
- Sanidad Animal: importación de embriones libres de patógenos
- Recuperación mas eficaz de individuos exóticos y razas en . peligro de extinción
- Conservación in vitro por tiempo indefinido de una amplia . variedad de especies mamíferas
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• Sexado de espermatozoides y embriones- Producción de descendencia del sexo deseado
• Producción in vitro de embriones- Uso mas intensivo de hembras de alto valor genético
- Utilización de hembras que no pueden ser superovuladas
- Producción de embriones con ovarios de matadero
• Micromanipulación- Producción de mellizos idénticos para investigación o aumentar . la eficiencia de los programas de transferencia de embriones
- Clonación por transferencia nuclear, inyección pronuclear o . producción de quimeras para generar organismos transgénicos
- Inyección intracitoplasmática de espermatozoides en especies . en las que no es factible la fertilización in vitroAgrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
Conclusiones: aplicaciones biotecnológicas a la reproducción de animales
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Agrobiotecnología
Biotecnologíaen reproducción animal
Referencias 1. Palma, G.A. Biotecnología de la Reproducción. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA, Argentina), 2001.
2. Gordon, I. Controlled reproduction in cattle and buffaloes. Centre for Agriculture and Biosciences International (CABI), 1996.
3. Karow, A.M. and Critser, J.K. Reproductive tissue banking. Academic Press, 1997.
4. Stringfellow, D.A. and Seidel, S.M. Manual of the InternationalEmbryo Transfer Society, IETS, 1998.
5. Larocca, C. Transferencia de embriones y biotecnología Área de Biotecnología de la Reproducción Animal, Facultad de Veterinaria, Universidad de la República, Montevideo, República Oriental del Uruguay. Libro electrónico, 2001.
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