APLICACIONES DE LA PRODUCCION IN VITRO DE

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APLICACIONES DE LA PRODUCCION IN VITRO DE EMBRIONES
G. Brem
Introducción
Para la producción in vitro de embriones (PIV) existe una serie de aplicaciones que corresponden en
parte a aquellas de la transferencia de embriones, como por ejemplo su empleo en la reproducción de
razas en peligro de extinción, de genotipos exóticos o en el aumento del número de terneros en un
rodeo. Por otra parte la PIV tiene aplicaciones que son particulares de ese método biotecnológico. Un
ejemplo de ello es la producción de terneros a partir de animales faenados y sometidos a pruebas de
rendimiento propio. En el presente capítulo se presentará un panorama de las principales aplicaciones
de la PIV de embriones bovinos desde el punto de vista productivo y técnico. Generalmente los
programas de PIV pueden dividirse en proyectos de acuerdo al origen de los ovarios y de los ovocitos.
En ellos se pueden desarrollar los trabajos con un pool de ovarios de terneras o vacas. En otros casos
se pueden seleccionar determinadas hembras, las cuales en forma individual o en determinados grupos
son consideradas para un programa de PIV después de la faena.
Producción in vitro de embriones en programas de investigación y como técnicas reproductivas
Para el estudio de los fenómenos vinculados con el desarrollo de estadios embrionarios tempranos es
necesario en la regla un gran número (p.e.: el desarrollo de una biblioteca de ADN) de embriones
desarrollados en forma sincrónica. Para cumplir con esos objetivos se presentan, particularmente en la
especie bovina, dos problemas: es extremadamente dificultoso (en promedio sólo 8 embriones/
donante) recolectar esos estadios (a través del lavaje de oviducto o después de la matanza) de la
donante. En segundo lugar debe esperarse una divergencia del estadio de los embriones de hasta 24h,
en función del momento de la fecundación. La PIV tiene la ventaja de producir embriones en un número
suficientemente grande y sincrónico en el desarrollo. Es posible, además, llevar a cabo estudios con los
ovocitos recolectados durante la maduración y la fertilización.
Para llevar a cabo los métodos de clonado y la transferencia de genes en el bovino se requiere de un
gran número de ovocitos, cigotos y en parte también embriones. Su realización con embriones
recolectados in vivo sería dificultosa e imposible de continuar a largo plazo. La PIV constituye el método
de elección, demostrado en las primeras experiencias en la producción de animales clonados y
transgénicos. Los resultados obtenidos con esos programas son aún insatisfactorios, sin embargo
constituyen una buena alternativa, comparada con la aplicación de embriones obtenidos in vivo.
En los programas de investigación y manipulación mencionados se puede emplear en la regla un pool
no seleccionado de ovarios. Los embriones, donantes de blastómeros, requeridos para un programa de
clonado constituyen una excepción. De la misma forma puede ser necesario en un programa de
transferencia génica, dependiendo de la estructura génica a transferir (capítulo XIII), emplear animales
de razas lecheras o con una constelación genética especial.
Vacas de interés productivo como donantes de ovocitos
Al contrario de la recolección de ovocitos de un pool de ovarios para diversos programas, obtener
ovocitos de una vaca es interesante desde el punto de vista productivo. Particularmente animales con
una larga y eficiente vida productiva constituyen un potencial prometedor para la PIV. A pesar que esas
vacas tienen más descendencia que la media de la población, persiste aún una gran demanda por sus
descendientes. Esas vacas, de acuerdo a la experiencia, no responden satisfactoriamente a un
programa de superovulación como los animales jóvenes, de forma tal que un programa de TE no brinda
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el éxito esperado. En el momento de la faena o la matanza de esos animales la PIV ofrece la última
posibilidad de aprovechar su potencial genético.
Como demostración del significado que puede tener ese programa es interesante el ejemplo de la raza
Holstein-Friesian alemana (HFa). De las 23 000 vacas elite hay más de 120 que tienen un rendimiento
en su vida de 100 000 kg de leche. En promedio se faenan alrededor de 5000 vacas por año. Con un
empleo consecuente de la PIV podrían producirse anualmente 10 000 terneros adicionales con muy
buenos valores productivos estimados. Ello sería especialmente interesante por que además se
necesitaría menos semen por embrión producido comparado al requerido en el servicio con IA. Las
porciones de semen de toros HFa se disponen en general en cantidades insuficientes y son además
caras. En muchos casos el uso eficiente del semen cubre los costos del programa de PIV e incluso
posiblemente de la transferencia de los embriones producidos.
En una segunda etapa se podría extender la PIV a toda la población Herdbook (HB). Si se eligen para el
programa de PIV 50 000 vacas HB, lo que constituye 30% de las vacas faenadas, se podrían producir
alrededor de 100 000 terneros. Esos terneros podrían reemplazar a los animales descendientes de
animales de bajo valor productivo y aumentar de esa forma el progreso genético de la población. Desde
el punto de vista reproductivo la consecuencia sería que alrededor de 10% de las inseminaciones serían
reemplazadas con la transferencia de embriones producidos in vitro.
Genéticamente el empleo de las vacas HB en la PIV significaría una mejora del progreso genético sobre
la línea madre-hija (capítulo XXI).
Convencional: tasa de reposición
PIV:
madre de vaca= 80% => i= 0,35
rIA = 0,5
∆G = .35. .5 sA = .175 sA
tasa de reposición
madre de vaca= 60% => i = 0,64
rIA = 0,5
∆G = .64 . .5 . sA = .32 sA
Según ello el aumento del progreso genético sobre la línea madre-hija sería del 83%.
A pesar que la línea madre-hija contribuye solamente en un 10% del progreso genético total, la casi
duplicación del ∆G sobre esa línea es ventajosa porque aumentaría el significado de la línea más débil
en el mejoramiento genético. A través del empleo más intensivo de las vacas del Herdbook es de
esperar, además, ventajas adicionales en los componentes maternos.
Producción in vitro de embriones de razas bovinas en peligro de extinción
La formación de reservas genéticas de razas en peligro de extinción gana creciente significado. Existen
estimaciones que de las 500 razas que existen en la actualidad sólo 20 mantendrán significado en la
producción a fines de este siglo. Sin embargo existen esfuerzos por evitar la pérdida total del potencial
genético de esas razas a través de la congelación y conservación de semen y embriones. En ese
sentido la PIV de embriones es particularmente interesante porque las pocas hembras aún existentes
son relativamente viejas y no pueden ser incluidas en un programa de transferencia de embriones o lo
son sin éxito. Nosotros hemos observado en vacas viejas que los ovarios carecían de folículos, lo que
hacía imposible el programa de PIV. En la mayoría de las vacas es posible obtener los ovocitos,
producir embriones, congelarlos y conservarlos en nitrógeno líquido durante décadas. En el momento
de reestablecer la raza en peligro de extinción o para superar las depresiones consanguíneas los
embriones producidos pueden ser descongelados e incorporados en la pequeña población existente.
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Terneras o fetos como donantes de ovocitos
También de los ovarios de terneras y fetos pueden obtenerse ovocitos para la PIV. A pesar que el
número de folículos existentes es mayor que en ovarios de vacas adultas, la producción de embriones
de terneras es menor, como consecuencia de la menor tasa de desarrollo de los ovocitos (ver capítulo
XI). A pesar de ello la PIV es posible y encuentra aplicación en algunas áreas específicas.
Un aspecto de importancia es el acortamiento del intervalo generacional. Ello sería interesante cuando
la obtención de los ovocitos de esas terneras sea repetible. Hasta el momento existe información
insuficiente sobre ese aspecto. La PIV de embriones de terneras, después del sacrificio en el matadero,
puede ser interesante también bajo determinadas condiciones. Por ejemplo cuando es necesaria una
determinada constelación genética, diagnosticable genéticamente y que puede ser producida a través
de la recombinación de la meiosis. Como ejemplo se encuentran haplotipos MHC o individuos
homocigotas sin cuernos. Si la ternera no representa el genotipo deseado, puede provocarse 4 meses
después la siguiente ronda recombinante por medio de la PIV. El intervalo generacional puede
acortarse de esta manera de 3 a 1,1 años. Ello aumentará las posibilidades de seleccionar el genotipo
deseado. Los animales producidos serán recriados, destinados a otras pruebas o a la producción.
Otra alternativa de aplicación es la de terneros de engorde. En Bavaria la carne de ternero se produce a
partir de las terneras, dado que los machos son engordados como toros. Las terneras alcanzan 170 kg
a los 4 meses. Si se logra producir 4 embriones y con ello 2 terneros con la aplicación de la PIV, sería
posible alcanzar un 50% de reposición. La selección posibilitada de esta forma (tabla 1) podría
concentrarse en parámetros de rendimiento cárneo como engorde diario o cualidades a la faena (p.e.:
componente cárneo, partes de valor carnicero, etc.). Como ejemplo de la ganancia diaria el progreso
genético podría corresponder a 25 g por año (∆G= 0,8 . 0,7 . 50 g/1.1 = 25 g).
Producción de razas productoras de carne en rodeos lecheros
La producción in vitro y la transferencia de embriones de razas productoras de carne o de doble
propósito a vacas lecheras, no afectadas a la reposición, es una alternativa más de la aplicación de la
PIV. Esa alternativa es interesante económicamente cuando existe una mayor diferencia entre el valor
de los terneros de las donantes y las receptoras frente a los costos producidos por la PIV y la
transferencia. Una condición importante es que la obtención se lleve a cabo sin problemas, esto es, que
se disponga en el matadero de un número suficiente de hembras.
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Tabla 1: Intensidad de selección en función del número de animales seleccionados
Animales seleccionados
(%)
Intensidad de selección
i
80
0,35
60
0,64
40
0,97
20
1,4
10
1,76
5
2,06
3
2,27
1
2,67
0,8
2,74
0,6
2,83
0,4
3,96
0,2
3,17
0,1
3,37
0,01
3,96
G = rAI . i . sA
∆G= Progreso genético
rIA= Exactitud de la estimación del valor genético
i = Intensidad de selección
SA = Desviación estándar genética aditiva
Un efecto positivo de la producción de embriones de razas cárneas en vientres de vacas lecheras se
produce cuando se emplea semen de toros seleccionados por sus atributos en su rendimiento cárneo,
ganancia de peso o facilidad de parto. Con ello se posibilita también obtener rendimientos óptimos con
toros puros o con embriones cruzas, como consecuencia del efecto de heterosis.
A través de la transferencia bilateral de los embriones a una receptora se posibilita además aumentar
hasta 40% el número de terneros por vaca. Ello podría ser otra razón para aplicar la PIV en razas
cárneas. Además de la transferencia bilateral es posible aumentar la tasa de mellizos hasta 50%
mediante la transferencia contra lateral de embriones a vacas servidas o inseminadas.
La aplicación de la PIV es simple y económicamente aceptable si la transferencia de embriones
congelados/descongelados tiene valores de sobrevivencia de 50% aproximadamente. De esta forma
será posible conservar los embriones en el contenedor de nitrógeno líquido y transferirlos dentro de los
programas de rutina sobre celo inducido o natural. Los costos del ternero producido corresponderían al
20% del precio de venta. La PIV de embriones constituye un método biotecnológico prometedor en el
aumento de la eficiencia de la producción bovina intensiva.
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Prueba de rendimiento a la faena y de los parámetros de calidad de carne
Un aspecto especialmente innovador de la PIV de embriones lo constituye la particularidad de la
obtención de ovocitos que los animales pueden ser selecciona-dos después de la faena según sus
particularidades cárneas. En programas convencionales de selección esas características pueden
evaluarse mediante engorrosas pruebas de progenie. Esas pruebas de la descendencia pueden
llevarse a cabo sólo en una parte de los toros. Para un programa de IVP es posible emplear semen de
toros que cuenten con buenos valores en esas particularidades.
En los toros jóvenes es posible llevar a cabo una prueba de rendimiento a la faena después del período
de recolección de semen.
La condición para una consecuente prueba de rendimiento propio de las vacas faenadas es que se
puedan tomar datos fehacientes a la faena como también identificar los ovarios en forma individual. A
partir de los datos del matadero deberá ser posible la toma de una decisión selectiva y llevar a cabo la
PIV. A partir de algunos cálculos se demostrará qué progreso genético anual es posible alcanzar
(desviaciones estándar) con este método en función del porcentaje de animales seleccionados y de la
heredabilidad (tabla 2). Los valores de la tabla 2 tienen validez sólo si toda la descendencia en el rodeo
es producida de esa forma. Si sólo se incluye una parte de la población, el progreso genético
corresponderá sólo a esa parte de la población o a los terneros originarios de ese programa. Para
determinar el progreso genético en toda la población se deberá considerar qué porcentaje de la
descendencia total tiene origen en ese programa y el progreso genético de los parámetros
correspondientes en la descendencia originaria de un programa convencional.
Tabla 2: Progreso genético anual (en desviaciones estándar sA) en función del porcentaje de las
vacas seleccionadas mediante prueba de rendimiento propio y de la heredabilidad (h2)
Vacas faenadas
seleccionadas (%)
80
60
50
40
20
10
5
Intensidad de
selección ik
.35
.64
.8
.97
1.4
2.06
2.06
0,2
.14
.17
.18
.19
.23
.26
.28
0,3
.17
.20
.22
.24
.28
.31
.34
0,4
.20
.23
.25
.27
.32
.36
.40
0,5
.22
.26
.28
.30
.36
.41
.44
0,6
.25
.29
.31
.33
.39
.45
.49
0,7
.27
.31
.33
.36
.43
.48
.53
0,8
.28
.33
.36
.39
.46
.51
.56
0,9
.30
.35
.38
.41
.48
.55
.60
h2
TB = 2,5 años; TK = 3 años; iB = 1.4; Fertilidad 100%
(iB + iK) . h
∆G -------------------. sA =
T b + TK
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(1,4 + iK) . h
-------------------------- . sA
5,5
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Dado que las características corporales a la faena tienen una heredabilidad e importancia económica
altas, es de esperar que este programa pueda llevarse a cabo exitosamente. Las características de
calidad de la carne que generalmente también encuentran consideración tienen la dificultad que hasta el
momento no se dispone en el lugar de métodos simples, rápidos y valederos de evaluación.
En la elección de las características a seleccionar debe evaluarse detalladamente qué parámetros
serán considerados. La consideración simultánea de varias características determina, por un lado, un
trabajo más complejo en la selección de las vacas en el matadero. Por el otro, naturalmente un reducido
progreso genético de las características individuales. Cuando las correlaciones entre las características
son suficientemente positivas y altas, se llegará a un considerable mejoramiento correlacionado con la
selección de una característica.
Por último debe acentuarse una vez más que a través de la combinación de la selección de vacas
faenadas y posterior producción in vitro de embriones, se cuenta por primera vez con un método
aplicable en la práctica para alcanzar el mejoramiento genético de las características a la faena de la
hembra bovina. Ello cobra particular importancia en los tiempos actuales, en los que se le atribuye a la
calidad de los productos una importancia creciente. Un significativo progreso, alcanzable a través de la
aplicación de nuevas biotecnologías.
Obtención de los ovocitos de animales vivos
La punción de ovarios de animales vivos constituye una continuación prometedora del desarrollo y
aplicación de la PIV. A través de las técnicas de ultrasonido es posible puncionar los folículos y obtener
los ovocitos en forma repetida, lo que posibilita aumentar el número de ovocitos recolectados. En el
caso de que esa forma de recolección de ovocitos continuada se pueda llevar a cabo y que se puedan
producir embriones con la misma eficiencia que con ovarios de animales sacrificados, podría esperarse
en teoría la producción de 100 embriones transferibles por vaca y año. Ello aportaría una considerable
mejora de la aplicación de la TE porque aumentaría el número de la descendencia y disminuiría la tasa
de descarte de los animales seleccionados.
La aplicación consecuente de la PIV de embriones con los ovocitos obtenidos de animales vivos puede
constituir una alternativa de los programas de superovulación en el mediano y largo plazo. La ventaja de
esa técnica es que permitiría obtener ovocitos de vacas de alto valor genético, que no responden a los
tratamientos hormonales de los programas de TE. El número de embriones por donante y año puede
aumentar e incluso sería posible continuar el programa de PIV en animales preñados sin peligro de
afectar la continuidad de la gestación. Condiciones para ello son la optimización de la eficiencia de las
técnicas de recolección, un número suficiente de ovocitos vitales en condiciones de madurar y ser
fertilizados con una metodología económica.
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