2011_22 Biotecnologia de la reproduccion animal.pdf

Biotecnología en reproducción animal
Lino Barañao
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Curso 2011
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Agrobiotecnología
Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Universidad de Buenos Aires
Biotecnología
en reproducción
animal
Introducción
Inseminación artificial
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Agrobiotecnología
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Sumario
Superovulación / Transferencia de embriones
Producción de embriones in vitro
Micromanipulación
Criopreservación
Aplicación a diferentes especies animales
Conclusiones
Referencias
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Biotecnología
en reproducción
animal
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Agrobiotecnología
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Introducción
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La capacidad
reproductiva
de las
hembras
es limitada
• 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 ovulaciones
por año y 261 ovulaciones en 15 años.
• La capacidad reproductiva de la hembra bovina
es menor en comparación a su potencial.
Agrobiotecnología
Biotecnología
en reproducción
animal
• La biotecnología de la reproducción está
fundamentalmente orientada a aumentar la
capacidad reproductiva de las hembras.
Biotecnología
en reproducción
animal
Ovario
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Agrobiotecnología
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Ovogénesis
y desarrollo
folicular
Folículo Terciario
Folículo Primario
Folículo
Terciario
Folículo Secundario
Folículo atré sico
Epitelio germinal
Cuerpo
hemorrágico
Cue rpo lúteo
Cuerpo blanco
Crecimiento Folicular
Independiente de gonadotrofinas
Folículo preantral
Folículo en
crecimiento
Folículo antral temprano
Reclutamiento
inciado por FSH
Control
intraovárico
Control
gonadotrofinas
Folículo
ovulatorio
Folículos
primordiales
Adaptado de: Senger. Pathways to pregnancy and parturition, 1997.
Zona pelúcida
Ovocito
Núcleo
Ovocito
Células de la granulosa
Microscopía
electrónica de
barrido de un
folículo antral
Biotecnología
en reproducción
animal
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Agrobiotecnología
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Células de la granulosa
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Esquema de
un folículo
antral
Folículo
antral
Hipófisis
Progesterona
FSH
LH
Folículo
CL
Ovario
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Inhibina
Estradiol
GnRH
Agrobiotecnología
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Hipotálamo
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Biotecnología
en reproducción
animal
El ciclo estral está regulado por el eje hipotálamo-hipófiso-gonadal
Control
hormonal del
ciclo estral
- Progestágenos
CA
Progesterona
FSH
Atresia
Ovulación
Estradiol
PGF2αα
LH
Biotecnología
en reproducción
animal
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Agrobiotecnología
Ciclo estral
CL
CL
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- Prostaglandina F2 alfa
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• Sincronización de celos
Ciclo estral y
sincronización
de celos
Diámetro de los folículos (mm)
Dinámica folicular
18
16
14
12
10
8
6
4
2
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Folículo
ovulatorio
Luteólisis
Onda anovulatoria
Onda ovulatoria
0
2
4
6
8
10 12 14 16 18 20 22
Días del ciclo estral
Sincronización de onda folicular y ovulación: GnRH, estradiol
Agrobiotecnología
Biotecnología
en reproducción
animal
Diámetro de los folículos (mm)
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Dinámica
folicular
durante el
ciclo estral
y control de
las ondas
foliculares
18
16
14
12
10
8
6
4
2
GnRH
0
2
4
6
8
PF2α
Folículo
ovulatorio
10 12 14 16 18 20 22
Días del ciclo estral
Biotecnología
en reproducción
animal
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Agrobiotecnología
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Inseminación artificial
Biotecnología
en reproducción
animal
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La
inseminación
artificial es
la técnica
reproductiva
mas difundida
Técnica de
inseminación
artificial en el
ganado bovino:
- Simple
- De bajo costo
- Efectiva
Oviducto
Vagina
Cervix
Útero
102
Sitio de
fertilización
Unión útero-tubal
107
105
103
Gradiente en el número de espermatozoides viables
después del servicio en el tracto genital de la hembra
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Ventajas y
aplicaciones
de la
inseminación
artificial
• 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
Agrobiotecnología
Biotecnología
en reproducción
animal
• Transporte y conservación prolongada
de material genético
• Utilización de semen sexado
Centros de
colección de
semen
África
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Producción de semen en el ganado bovino
Toros
Dosis
producidas
frescas
Dosis
producidas
congeladas
18
646
55.204
1.484.850
Norteamérica
69
9.627
0
Sudamérica
71
530
0
Lejano Oriente
188
9.228
8.874.920
63.938.027
Oriente Medio
17
268
16.794
2.559.640
Europa
239
19.803
2.694.903
115.176.785
Total
602
40.102
11.641.821
232.347.071
Región
43.270.500
5.917.269
Adaptado de: Vishwanath, Theriogenology, 2003.
Diferencia
X-Y (%)
Humana
2,8
Porcina
3,6
Equina
3,7
Bovina
3,8
Canina
3,9
Ovina
4,2
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Especie
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Inseminación artificial con semen sexado
Adaptado de: Johnson and Welch,
Theriogenology, 1999.
• Producción animal
• Animales de compañía
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Posibles
usos del
semen
sexado
• Deportes (perros, caballos)
• Investigación
• Animales transgénicos
• Medicina humana
Agrobiotecnología
Biotecnología
en reproducción
animal
- Enfermedades genéticas ligadas al sexo
- Elección del sexo
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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
Agrobiotecnología
Biotecnología
en reproducción
animal
- Test de progenie
- Aumento de la presión de selección
- Asociado con otras tecnologías (superovulación y
transferencia de embriones, fertilización in vitro)
Biotecnología
en reproducción
animal
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Agrobiotecnología
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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
Donante
Superovulación
Sevicio natural
o inseminación
artificial
Recuperación
de embriones
Receptoras
Transferencia
de embriones
Crías de la
donante
Biotecnología
en reproducción
animal
Hormonas utilizadas:
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Agrobiotecnología
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Las respuestas a
los tratamientos
superovulatorios
son muy variables
• 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
Día 5
Día 4
Día 2
Día 6-8
Día 1
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Día 0 = Celo
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Día 3
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Desarrollo y tránsito embrionario en el tracto genital
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Embriones bovinos día 8
Embriones bovinos día 4
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Morfología embrionaria
Tomado de: Lattanzi et al., Biol. Reprod., 2003.
Biotecnología
en reproducción
animal
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Agrobiotecnología
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• Catéter de 3 vías
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• Circuito cerrado con flujo continuo
La recolección
de embriones
se realiza por
medios no
quirúrgicos
• Catéter de 3 vías: flujo continuo
Entrada de fluido Cérvix
Salida de fluido
Vagina
Biotecnología
en reproducción
animal
Entrada de fluido
(1o vía)
Entrada de aire
(2o vía)
Salida de fluido
(3o vía)
• Catéter de 2 vías: flujo discontinuo
Entrada y salida de fluido
Agrobiotecnología
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Instrumental
utilizado para
la recolección
no quirúrgica
Balón con aire
Entrada y salida de fluido
(1o vía)
Entrada de
aire
(2o vía)
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Biotecnología
en reproducción
animal
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Agrobiotecnología
Blastocistos en diferentes estadios
Búsqueda de embriones
Lavado de los filtros
Filtro para
retener embriones
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Búsqueda y
evaluación de
los embriones
en el
laboratorio
zona pelúcida
C
Lavado de
embriones
C
B
A
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animal
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Embriones no
aceptables
patógeno
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B
A
Interacción
patógenoembrion
A
Manejo
sanitario
de los
embriones
Catéter y puntas
plásticas estériles
descartables.
(Minitüb, Alemania)
Pajuelas (0,25 ml) empleadas
para la transferencia (Mintüb,
Alemania).
Catéter de transferencia metálico (Mintüb, Alemania)
Cargado de la pajuela empleada para la transferencia
Algodón
Medio de
cultivo
Aire
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Transferencia no quirúrgica de embriones
Aire
Embrión en medio
de cultivo
Medio de
cultivo
• Aumento del progreso genético
- Aumento de la presión de selección
- Reducción del intervalo generacional
- Difusión de la mejora genética
• Control de enfermedades
• Importación-exportación
Agrobiotecnología
Biotecnología
en reproducción
animal
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Aplicaciones
de la
transferencia
de embriones
• Conservación de especies en peligro
de extinción
Biotecnología
en reproducción
animal
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Agrobiotecnología
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Producción de embriones in vitro
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animal
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Agrobiotecnología
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Producción
de embriones
in vitro
Ovarios de matadero
Recolección de ovocitos
Animales vivos (OPU)
Maduración in vitro
Fertilización in vitro
Cultivo in vitro
Transferencia de embriones
Descongelado y
capacitación de los
espermatozoides
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
Lavado de ovarios
Aspiración de los folículos antrales
Complejos cúmulus-ovocito
24 h
24hs
• Reinicio de la meiosis
Metafase II
10-12 h
Metafase I
10-12 h
CP
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Vesicula germinal
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• Expansión del cúmulus
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Maduración nuclear y maduración citoplasmática
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Inhibidor de
la meiosis
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Inhibidor de
la meiosis
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Maduración nuclear: reinicio de la meiosis
MAPKinasa
Ovulación Fertilización
Vesícula Ruptura de la
germinal vesícula germinal
Pico preovulatorio
de LH
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MPF
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Remoción
del ovocito
del folículo
1er Cuerpo
Metafase I polar
Metafase II
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Evolución de los niveles de MPF y MAP-quinasa.
Después de la
centrifugación
Diluyente
Semen
45%
Percoll
Espermatozoides no
motiles
90%
Percoll
Espermatozoides
motiles
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Coincubación
de ovocitos y
espermatozoides
Gradiente de Percoll
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Antes de la
centrifugación
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Fertilización in vitro
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Biotecnología
en reproducción
animal
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Agrobiotecnología
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Activación
del ovocito
y bloqueo
espermático
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Fertilización, descondensación de la cromatina
y formación de pronúcleos
2do CP
1er CP
1er CP
Segregación de
cromosomas homólogos
Descondensación de
la cabeza del espermatozoide
Espermatozoide
descondensándose
en el citoplasma
Pronúcleos
2do CP
1er CP
Formación de
pronúcleos y singamia.
1er y 2do CP
1er CP
Espermatozoide que no
penetró la zona pelúcida
Pronúcleos
Embrión de
4 - 8 células
Blastocisto
expandido
Blastocisto
protruído
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Mórula
Embrión de
2 células
Estadio
pronuclear
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• Desarrollo de embriones in vitro
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Los ovocitos fertilizados se cultivan in vitro por 8 días
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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.
Agrobiotecnología
- Concentración de O2: 5%
Biotecnología
en reproducción
animal
- Medio de cultivo: SOF (Synthetic Oviductal Fluid) .
. + aminoácidos + seroalbúmina bovina (BSA)
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Los embriones
producidos
in vitro
son menos
viables 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
Agrobiotecnología
Biotecnología
en reproducción
animal
- 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
Tubo interno
de acero del
sistema de
guía
Transductor
Aguja 19-G
Tubo de acero
Conector
de acero
Fijación
del ovario Ovario
Aguja
Tubo de
silicona
Pared rectal
Bomba
de vacío
Mango
Tubo de
acero
Transductor
Pared vaginal
Dispositivo de OPU
Cervix
Adaptado de: Bols et al., Theriogenology, 1995.
Ecógrafo
• Investigación básica:
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Aplicaciones
de la
producción
de embriones
in vitro
- 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
Agrobiotecnología
Biotecnología
en reproducción
animal
• Base para el desarrollo y/o aplicación
. de otras técnicas:
- Clonación
- Producción de animales transgénicos
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Biotecnología
en reproducción
animal
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Agrobiotecnología
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Micromanipulación
Tomado de: Palma, Biotecnología de la
Reproducción, INTA (Argentina), 2001.
Apertura de
la zona
pelúcida
para extraer
al embrión.
División de
una mórula
fuera de la
zona
pelúcida.
Hemiembriones
después de
la división.
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Producción de mellizos por microcirugía
Unidad de micromanipulación
Tomado de: Palma et al., Rev. Arg. Med. Vet.,1991.
Mellizos idénticos producidos por
microcirugía
PCR
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Blastómero
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Biopsia y sexado
Micropipeta
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Ovocito maduro
(metafase II)
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Inyección intracitoplasmática de espermatozoide
(Intracitoplasmic Sperm Injection; ICSI).
Micropipeta
Pronúcleo
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Ovocito fecundado
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Inyección pronuclear
Enucleación
Célula donante
Transplante nuclear
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Ovocito en MII
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Transplante nuclear
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Células inyectadas
Micropipeta
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Blastocisto
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Producción de quimeras por agregación
de células a un blastocisto
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Biotecnología
en reproducción
animal
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Agrobiotecnología
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Criopreservación
Vitrificación
Estabilización
Temperatura (oC)
25
-7
-30
-196
15
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Tasas de enfriamiento para diferentes
sistemas de criopreservación
Congelamiento gradual
Seeding
0,3 – 0,6 oC/min
2.500 – 20.000 oC/min
25
Tiempo (minutos)
90
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
Equipo para enfriamiento controlado
• 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
Termo de nitrógeno líquido
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Descongelamiento: método de transferencia directa
Tapón algodón
Solución extractora del
crioprotector
Tapón algodón
Solución
extractora del
crioprotector
Embrión en
solución con
crioprotectores
Aire
Aire
Embrión en solución
con crioprotectores
Sellado
Solución extractora del
crioprotector
• Crioprotectores permeables:
- Glicerol
- Dimetilsulfóxido (DMSO)
- Propilenglicol
- Etilenglicol
• Crioprotectores impermeables:
- Sacarosa
- Trealosa
- Glucosa
- Rafinosa
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Embriones bovinos transferidos en el año 2002
Embriones producidos in vivo
Continentes
Embriones producidos in vitro
Frescos
Congelados
Total
Frescos
Congelados
Total
Africa
5.557
8.785
14.342
(2,7%)
4
97
101
América del
Norte
89.472
99.652
189.124
(34,7%)
464
30
494
América del
Sur
73.952
45.166
119.118
(22,2%)
46.630
2.040
48.670
Asia
39.375
53.037
92.412
(17,2%)
13.859
8.968
22.827
Europa
41.753
48.618
90.371
(16,8%)
5.952
5.191
11.143
Oceanía
17.631
15.314
32.945
(6,4%)
42
52
94
Total
267.740
(48%)
270.572
(52%)
538.312
66.951
16.378
83.329
Adaptado de: Data Retrieval Committee Annual Report, IETS, 2003.
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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
Agrobiotecnología
Biotecnología
en reproducción
animal
- 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
• 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
Agrobiotecnología
Biotecnología
en reproducción
animal
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Conclusiones:
aplicaciones
biotecnológicas
a la reproducción
de animales
- 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
Biotecnología
en reproducción
animal
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Agrobiotecnología
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Aplicaciones a diferentes especies
animales
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Biotecnología aplicada a la reproducción de porcinos
• 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.)
Cuerpo del útero
Cuerno uterino
25 cm de
la UUT
3. IIUP
18-20 cm del cervix
2. IIU
Ovario
13-15 cm
Canal cervical
Unión
úterotubal
(UUT)
1. IA
Adaptado de: Belstra, Annual Swine Report, 2002.
Tracto
reproductivo
de una
cerda
Instrumental
para
inseminación
intrauterina
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Biotecnología aplicada a la reproducción de porcinos
Detección de celo
Inseminacion artificial
• 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
Transferencias de embriones en cerdos en 2002
Países
Lavajes
Embriones
transferibles
Hembras
recipientes
Canada
129
2.405
43
Corea
30
505
12
Europa
105
2.098
85
USA
----
----
80
Total
264
5.008
176
Adaptado de: Data Retrieval Committee Annual Report, IETS, 2003.
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Biotecnología aplicada a la reproducción de porcinos
•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:
• 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)
- Formación de pronúcleo masculino.
- Poliespermia.
• Origen de los ovocitos
• Cultivo in vitro:
- Modified Whitten’s medium
- North Carolina State University 23 medium
- Ovarios
- Iowa State University medium
- Tamaño de los folículos
- Beltsvile Embryo Culture Medium 3
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Biotecnología aplicada a la reproducción de porcinos
• 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
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Biotecnología aplicada a la reproducción de equinos
• Inseminación artificial
- Semen refrigerado (5 oC por 24-48 h) o congelado (gran variabilidad individual en
. cuanto a tolerancia la congelación)
• 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.
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Biotecnología aplicada a la reproducción de equinos
• 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
Blastocisto temprano
Blastocele en formación
Zona Pelúcida
Detritos celulares
Blastocisto expandido
Blastocele
Trofoblasto
Macizo celular
interno
100 µm
100 µm
Cápsula
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Biotecnología aplicada a la reproducción de equinos
Recolección no quirúrgica de embriones
Ovario
Cervix
Recto
Oviducto
Medio
de lavaje
Embriones equinos transferidos en 2002
Países
Frescos
Argentina
2.500
Brasil
Canadá
Entrada
medio
Europa
Vagina
Balón
inflable
Vejiga
Utero
Sudáfrica
Estados
Unidos
Aire
Australia
Filtro
Salida
medio
Adaptado de: Aguilar and Woods,
Current Therapy in Large Animal Theriogenology, 1997.
Nueva
Zelanda
Total
Congelados
3.000
20
62
11
71
3
47
5.000
200
30
15
10.725
234
Adaptado de: Data Retrieval Committee Annual Report,
IETS, 2003.
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Biotecnología aplicada a la reproducción de equinos
• 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 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
• 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
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Biotecnología aplicada a la reproducción de ovinos y caprinos
• Inseminación Artificial
- Método de inseminación: vaginal, cervical, transcervical, intrauterina
Inseminación transcervical
Inseminación transcervical
con endoscopio
• Superovulación y transferencia de embriones
Inseminación intrauterina
por laparoscopía
- Alta variabilidad de la respuesta al tratamiento superovulatorio y de
. las tasas de fertilización.
- Recolección de embriones y transferencia: procedimiento quirúrgico
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Biotecnología aplicada a la reproducción de ovinos y caprinos
• 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
Embriones
recolectados
Embriones Transferidos:
Frescos
Congelados
Almacenados
Exportados
Ovinos
100.496
83.453
52.433
21.457
19.214
Caprinos
17.921
7.004
9.234
7.843
6.784
Adaptado de: Data Retrieval Committee Annual Report, IETS, 2003.
Llama (Lama glama)
Vicuña (Vicugna vicugna)
Alpaca (Lama pacos)
Guanaco (Lama guanicoe)
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Biotecnología aplicada a la reproducción
de camélidos sudamericanos
Población de camélidos sudamericanos
en los países andinos (número estimado)
País
Guanaco
Argentina
578.700
Bolivia
Chile
54
25.000
Colombia
----
Ecuador
----
Paraguay
53
Vicuña
Llama
Alpaca
23.000
135.000
400
12.000
2.022.569
324.336
30.000
70.363
27.585
----
200
----
482
9.687
100
----
----
----
Perú
1.600
100.000
989.593
2.510.912
Total
602.907
165.482
3,776.793
2.811.612
Tomado de: Larocca, Transferencia de embriones y biotecnología, 2001.
• 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
Blastocistos bovinos día 7
Embrión de llama día 7
Blastocistos reexpandidos 72 h post-descongelación
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Biotecnología aplicada a la reproducción
de camélidos sudamericanos
• 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
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Biotecnología
aplicada a la
reproducción
de búfalos
(Bubalus
bubalis)
• Población mundial: 163 millones de cabezas
• Producción importante en regiones pantanosas y anegadizas,
. donde es irremplazable
• Baja eficiencia de superovulación y recolección de embriones
Agrobiotecnología
Biotecnología
en reproducción
animal
• 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
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Biotecnología
aplicada a la
reproducción
de ciervos
(Cervus
elaphus)
• 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.
Agrobiotecnología
Biotecnología
en reproducción
animal
• 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.
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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
Agrobiotecnología
Biotecnología
en reproducción
animal
- 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
• 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
Agrobiotecnología
Biotecnología
en reproducción
animal
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Conclusiones:
aplicaciones
biotecnológicas
a la reproducción
de animales
- 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
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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.
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Agrobiotecnología
Biotecnología
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animal