Сохранение ценных, редких и исчезающих видов животных. 1. Проблемы и методы

Об авторах:

Селюков Александр Германович, доктор биологических наук, профессор кафедры зоологии и эволюционной экологии животных, Тюменский государственный университет; ags-bios@yandex.ru

Кибалова Мария Владимировна, магистрант, кафедра зоологии и эволюционной экологии животных, Тюменский государственный университет; makib-ichty@mail.ru

Селюкова Светлана Александровна, старший преподаватель кафедры математики и информатики, Государственный аграрный университет Северного Зауралья (г. Тюмень); lucretias@yandex.ru

Аннотация:

Интенсивное антропогенное давление на экосистемы ведет к сокращению биоразнообразия. В настоящее время для сохранения видового разнообразия и дублирования ценных образцов мировых коллекций широко применяется глубокое замораживание биоматериала — криоконсервация.

В обзоре приводятся традиционные способы криоконсервации клеток, тканей и эмбрионов позвоночных животных. Рассматриваются ключевые моменты истории криобиологии и криоконсервации. Приводятся сведения о режимах замораживания-дефростации и методах криосохранения биологических объектов с использованием проникающих и непроникающих криопротекторов. Излагаются способы медленной (аппаратно-программной) и быстрой (витрификации) заморозки биообъектов. Акцентируется внимание на витрификации как наиболее приемлемом способе в полевых условиях.

Описано явление криообновления, в основе которого лежит стимулирующее, трансформирующее и мутагенное (с гетерозисным эффектом) действие процесса криоконсервации.

Обращено внимание на отсутствие гарантированной сохранности высоких показателей криоконсервированного биоматериала после его дефростации. Рассматривается способ сохранения биоматериалов с применением CAS-технологии, использующей слабые электромагнитные поля.

Прогнозируется возможность разработки альтернативных общепринятым инновационных биотехнологий с использованием сверхслабых импульсных магнитных полей для сохранения биологических объектов без применения криопротекторов.

Список литературы:

1. Авраменко Н. В. Современные возможности криобиологии при лечении бесплодия, сохранении и восстановлении фертильности / Н. В. Авраменко // Патологiя. 2013. № 3(29). С. 5–11.
2. Алексеевская Э. И. «Маркеры» раннего апоптоза гемопоэтических клеток требуют включения программы криообновления: реальность и перспективы / Э. И. Алексеевская, В. И. Грищенко // Проблемы криобиологии. 2005. Том 15. № 3. С. 526–528.
3. Амстиславский С. Я. Замороженный зоопарк. Введение в криоархивирование / С. Я. Амстиславский // Наука из первых рук. 2013. № 5/6(53/54). С. 34-45.
4. Амстиславский С. Я. О живой и мертвой воде / С. Я. Амстиславский, М. П. Мошкин // Химия и жизнь — XXI век. 2007. № 9. С. 35-41.
5. Амстиславский С. Я. Создание генетических криобанков и использование методов биологии развития как способ сохранения редких видов животных. III. Перспективы, проблемы и ограничения: селекция, модификации и мутации / С. Я. Амстиславский, А. С. Кривохарченко, Н. Н. Ротт // Онтогенез. 1997. Том 28. № 6. С. 412-420.
6. Багиров В. А. Сохранение генетических ресурсов редких, исчезающих и уникальных видов животных / В. А. Багиров, Л. К. Эрнст, П. М. Кленовицкий, Н. А. Зиновьева // Материалы международной конференции «Сохранение генетических ресурсов». Цитология. 2004. Том 46. № 9. С. 767-768.
7. Багиров В. А. Сохранение и рациональное использование генетических ресурсов яка (Bos mutus) / В. А. Багиров, Е. А. Гладырь, Л. К. Эрнст, П. М. Кленовицкий, Н. А. Зиновьева, Ш. Н. Насибов // Сельскохозяйственная биология. 2009. № 2. С. 37-42.
8. Белоус А. М. Биохимия мембран. Кн. 3. Замораживание и криопротекция / А. М. Белоус, Е. А. Гордиенко, Л. Ф. Розанов. М.: Высшая школа, 1987. 80 с.
9. Белоус А. М. Криобиология / А. М. Белоус, В. И. Грищенко. Киев: Наукова думка, 1994. 432 с.
10. Брусенцев Е. Ю. Основные подходы к созданию криобанка эмбрионов и гамет хомячков рода Phodopus (P. sungorus и P. campbelli) и воздействие факторов роста в их преимплантационном развитии: Дис. канд. биол. наук / Е. Ю. Брусенцев. Новосибирск, 2016. 111 с.
11. Брушков А. В. Мы живем на холодной планете / А. В. Брушков, М. Фукуда // Наука из первых рук. 2007. № 2(14). С. 74-85.
12. Будевич А. И. Приживляемость заморожено-оттаянных эмбрионов крупного рогатого скота в связи с их подготовкой для прямой пересадки реципиентам / А. И. Будевич, С. Н. Пайтеров, С. А. Сапсалев, Ю. К. Кирикович, Т. Н. Лукашевич, И. В. Михедова, П. Е. Сахончик, В. В. Жданович // Зоотехническая наука Беларуси. 2014. Том 49. № 1. С. 32-44.
13. Витязева И. И. Исторические вехи развития методов вспомогательных репродуктивных технологий, основанных на оплодотворении in vitro / И. И. Витязева, И. И. Бармина, Г. А. Мельниченко // Вестник репродуктивного здоровья. 2011. № 1. С. 5-14.
14. Гайдуков С. Н. Критерии, определяющие клиническую эффективность витрификации эмбрионов / С. Н. Гайдуков, К. Ю. Боярский, И. Г. Фолькерт, В. Г. Баласанян // Фундаментальные исследования. 2014. № 10. С. 1081-1084.
15. Грищенко В. И. Апоптоз и криообновление как основа современной цитохромной терапии / В. И. Грищенко, Э. И. Алексеевская // Международный медицинский журнал. 2004. Том 10. № 4. С. 115-118.
16. Грищенко В. И. Криообновление как основа эффективного лечения мужского бесплодия / В. И. Грищенко, Э. И. Алексеевская // Международный медицинский журнал. 2005. Том 11. № 4. С. 68-71.
17. Грищенко В. И. Проблемы криобиологии и сохранение генетических ресурсов / В. И. Грищенко, Е. Ф. Копейка, М. П. Петрушко // Материалы международной конференции «Сохранение генетических ресурсов». Цитология. 2004. Том 46. № 9. С. 784.
18. Дульнев Б. Блог Бориса Дульнева. URL: http://boris-dulnev.livejournal.com
19. Козикова Л. В. Цитогенетический анализ эмбрионов кур, полученных путем искусственного осеменения криоконсервированной спермой разных сроков хранения / Л. В. Козикова, А. Ф. Яковлев // Материалы международной конференции «Сохранение генетических ресурсов». Цитология. 2004. Том 46. № 9. С. 803-804.
20. Конов К. Б. Исследование методами ЭПР воздействия криопротекторов сахарозы, трегалозы, глицерина и сорбита на структуру и динамику модельной липидной мембраны: Дис. канд. физ.-мат. наук / К. Б. Конов. Казань, 2016. 137 с.
21. Красильникова А. А. Совершенствование процесса криоконсервации репродуктивных клеток самцов рыб: Дис. канд. биол. наук / А. А. Красильникова. Астрахань, 2015. 149 с.
22. Кривохарченко А. С. Сверхбыстрое замораживание эмбрионов мышей аутбредных и инбредных линий / А. С. Кривохарченко, Г. А. Серобян, А. К. Шахбазян, В. Б. Садовников // Онтогенез. 1996. Том 27. № 4. С. 300-304.
23. Леткевич Л. Л. Восстановление жизнеспособности деконсервированных эмбрионов коров, полученных вне организма, с использованием экзоцеллюлярных веществ / Л. Л. Леткевич, А. И. Ганджа, В. П. Симоненко, И. В. Кириллова, Е. Д. Ракович, О. П. Курак, Н. В. Журина, М. А. Ковальчук, О. В. Буракова // Зоотехническая наука Беларуси. 2014. Том 49. № 1. C. 122-131.
24. Обозная-Печенежская Э. И. Криобиология обновления: факты и перспективы / Э. И. Обозная-Печенежская, В. И. Грищенко, Е. Я. Панков // Проблемы криобиологии. 1993. № 4. С. 11-20.
25. Пономарева Е. Н. Новые биотехнологические методы криоконсервации репродуктивных клеток осетровых видов рыб / Е. Н. Пономарева, А. А. Красильникова, А. М. Тихомиров, А. В. Фирсова // Юг России: экология, развитие. 2016. Том 11. № 1. С. 59–68.
26. Похиленко В. Д. Методы длительного хранения коллекционных культур микроорганизмов и тенденции развития / В. Д. Похиленко, А. М. Баранов, К. В. Детушев // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Медицинские науки. 2009. № 4(12). С. 99–121.
27. Рэ Л. Консервация жизни холодом / Л. Рэ; пер. с франц. М.: Медгиз, 1962. 176 с.
28. Селюков А. Г. Слабые взаимодействия и регомеостаз живых систем (прикладной аспект) / А. Г. Селюков, А. И. Солодилов, В. П. Елькин. Тюмень: ТюмГУ, 2008. 192 с.
29. Семенов Х. Х. Криоконсервация эмбрионов мышей инбредных линий гарантия сохранения их генофонда / Х. Х. Семенов, Е. Л. Игнатьева, Т. Б. Бескова // Биомедицина. 2005. Том 1. № 1. С. 96-102.
30. Фисинин В. И. Криоконсервация мужских половых клеток как метод сохранения генетических ресурсов сельскохозяйственной птицы / В. И. Фисинин, В. А. Багиров, Н. А. Волкова, Н. А. Зиновьева, Я. С. Ройтер, М. А. Жилинский // Достижения науки и техники АПК. 2012. № 8. С. 65-68.
31. Ханжи В. Детерминанты истории. Аттрактор жизни: криогенное замораживание и нанотехнологии / В. Ханжи // Вісник Інституту розвитку дитини. 2014. № 31. C. 34-40.
32. Хименков А. Н. Введение в структурную криологию / А. Н. Хименков, А. В. Брушков. М.: Наука, 2006. 406 с.
33. Цуцаева А. А. Механизмы индукции и репарации нелетальных криоповреждений / А. А. Цуцаева, Л. О. Котляров, О. В. Кудокоцева, А. Д. Гордиеню, О. И. Федец // Материалы международной конференции «Сохранение генетических ресурсов». Цитология. 2004. Том 46. № 9. С. 871-872.
34. Шурыгина О. В. Витрификация гамет и эмбрионов — эффективный инструмент повышения результативности программ вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ) / О. В. Шурыгина, М. Т. Тугушев, А. А. Байзарова, Н. В. Сараева // Современные проблемы науки и образования. 2016. № 4. С. 1-7.
35. Farrant J. General Observations on Cell Preservation / J. Farrant // Low Temperature Preservation in Medicine and Biology. Kent: Pitman Medical Limited. 1980. Pp. 1-18.
36. Landel C. P. Archiving Mouse Strains by Cryopreservation / C. P. Landel // Lab Animal. 2005. Vol. 34. No 4. Pp. 50–57.
37. Lovelock J. E. Biophysical Aspects of the Freezing and Thawing of Living Cells / J. E. Lovelock // Proceedings of the Royal Society Medicine. 1954. Vol. 47. 60 pp.
38. Mazur P. Cryobiology: The Freezing of Biological Systems / P. Mazur // Science. 1970. Vol. 168. No 3934. Pp. 939–949.
39. Rall W. F. Depression of the Ice-Nucleation Temperature of Rapidly Cooled Mouse Embryos by Glycerol and Dimethyl Sulfoxide / W. F. Rall, P. Mazur, J. J. McGrath // Biophysical Journal. 1983. Vol. 41, No 1. Pp. 1–12.
40. Rall W. F. Ice-Free Cryopreservation of Mouse Embryos at –196 Degrees C by Vitrification / W. F. Rall, G. M. Fahy // Nature. 1985. Vol. 313. Pp. 573–575.
41. Saragusty J. Current Progress in Oocyte and Embryo Cryopreservation by Slow Freezing and Vitrification / J. Saragusty, A. Arav // Reproduction. 2011. Vol. 141. No 1. Pp. 1–19.
42. Uchida T. Freezing Properties of Disaccharide Solutions: Inhibition of Hexagonal Ice Crystal Growth and Formation of Cubic Ice / ed. by E. Borisenko // Rijeka: InTech. 2004. No 9. Pp. 203–224.
43. Whittingham D. G. Survival of Mouse Embryos after Freezing and Thawning / D. G. Whittingham // Nature. 1971. Vol. 233. No 5315. Pp. 124-126.