基因库与人工授精:Minitube对全球生物多样性做出的不懈努力
据估计,每年有多达100种动物物种从地球上永远消失,成千上万的动物面临着严峻的挑战,可能很快就会面临同样的命运。因此,专家们提出警告地球即将面临历史上的第六次大灭绝。
国际自然保护联盟2023年更新的红色名录显示,大约四分之一的哺乳动物物种面临灭绝的威胁。除了外来野生动物物种(如白犀牛、阿穆尔东北豹、猩猩或海豚)大规模减少外,目前许多家畜和农场动物品种也逐渐变得稀有(包括牛、棉羊、山羊、猪、马或狗),因此采取措施保护它们迫在眉睫。许多政治家、科学家和自然资源保护主义者正在全力以赴,寻找阻止物种灭绝和拯救地球生物多样性的方法。生物库或基因库被视为解决这一问题的一种可能方案。使用这种21世纪的现代“诺亚方舟”工具,可以将动物的卵母细胞、精子或胚胎冷冻并储存在液氮中,理论上可以保存一千年,等待科技的追赶发展。
作为动物人工繁殖的专家,Minitube拥有建立和运营基因库所需的所有设备。获取精子和卵母细胞并通过冷冻进行保存是我们工作的核心内容,也是试管婴儿、胚胎移植和相关生物技术的核心领域。
Minitube设备已经在一些基因库和实验室中被用于稀有动物物种的繁殖。示例如下所示。其他项目,如美国的大型猫科动物和北极熊,阿联酋的海豚,也涉及Minitube设备和专业知识。本页产品清单总结了“联合国粮食及农业组织”专家建议的冷冻保存动物遗传资源所需设备。所有设备及配件都可以直接从Minitube订购。
产品列表
中国成都熊猫中心
成都大熊猫繁育研究基地是42只雄性大熊猫的家园。这些大熊猫的精子被冷冻,作为创建基因数据库的一部分。这对于保持物种的多样性和防止近亲繁殖导致的生存能力下降十分重要。出于这个原因,中国其他省份的中心和动物园也会交换熊猫精子。自2017年以来,人们定期通过电刺激射精从麻醉动物熊猫身上采集精子。目前已有6391支细管冻精和1484支颗粒冻精储存在液氮罐中。Minitube公司的AndroVision®软件用于对熊猫精子进行质量分析。大熊猫的繁殖季节是2月至5月。只有在这几个月内,才能获得高质量的精子。雌性大熊猫在麻醉下通过内窥镜进行授精。新鲜精液更有利于授精。通过这些创新技术使每年有10到15只新生大熊猫。
印度牦牛研究中心
在印度,ICAR国家牦牛研究中心是一个积极参与牦牛研发的重要研究机构,也是印度唯一制定牦牛畜牧业可持续发展研究战略的权威机构。该研究所被授权鉴定、保存、表征和评估牦牛品种,以及用于产奶的牦牛改良。
该机构一直在使用Minitube MPP Uno设备灌装和密封牦牛精液。Minitube的冷处理柜和EasyCoder也在基因实验室中使用,以确保最佳的工作流程。
斯洛文尼亚Preska牛人工授精中心
Preska人工授精中心所属于斯洛文尼亚农林商会,60多年来一直致力于制备公牛精液。该中心对CIKA等本地牛和和传统品种(如褐瑞士牛、利木赞牛和夏洛莱牛)精液进行冷冻保存。此外,他们的冷冻保存还包括在斯洛文尼亚超过50年的传统品种。
Minitube的AndroVision®CASA系统被用于该中心的公牛精液分析。
荷兰瓦赫宁根大学与研究所
荷兰遗传资源中心(CGN)负责荷兰牲畜物种的基因库收集,这些物种对(未来)牛奶、肉类或鸡蛋的生产以及与农业密切相关的其他事件都很重要。基因库对所有牲畜品种开放,但CGN专注于具有重要文化历史价值的荷兰珍稀品种。CGN在-196摄氏度的液氮中保存了12种牲畜的约150个品种的350000多剂精子。CGN还储存胚胎、卵母细胞和DNA。这些冻存样品是长期保存的,在遗传多样性灭绝或丧失的情况下该技术可以作为濒危样品的“方舟”,并用于研究目的。CGN开发低温保存方案,在畜牧场收集样本,并进行冷冻。
在日常工作中,CGN使用如AndroVision®、EasyCoder或IceCube等诸多Minitube设备。
斯洛伐克动物繁殖中心
斯洛伐克动物繁殖中心是Jaroslav Pokorádi博士和Zuzana Krchniková博士,于2007年建立的一个受保护动物物种的冷冻库。除此之外,他们的主要业务是家畜和农场动物及其雄性动物检查。如今,他们已经通过优化方法,成功冷冻了几种受保护动物,主要包括狼、棕熊、薮猫、塔特拉山羚羊、马鹿、休耕鹿、欧洲盘羊、马拉赤鹿、美洲野牛、欧洲叉角羚和其他濒危反刍动物。近年来,猎鹰、鹰、金雕、金雕等猛禽的精子也被成功保存。所有精子都保存在-196摄氏度液氮中的0.25或0.5毫升精液细管中。如果是受保护动物物种,斯洛伐克共和国将进行补贴,繁殖中心进行处理和保存均为免费。
Minitube与该中心积极合作,解决了所有关键技术难题。在其他产品中,AndroVision®为A.R.C.的工作流程提供了最佳支持,通过精确、标准化和交互式精液分析提取所需的任何信息。
德国农场动物遗传学研究所
弗里德里希·洛弗勒研究机构的农场动物遗传学研究所(ING)是位于德国马里恩塞的官方动物健康研究所,负责建立国家冷冻保护库,以保持具有重要经济意义的农场动物的遗传多样性。为此,2010年,该机构为每个物种建造了液氮罐和备用系统,并为国家农场动物样品低温保护建立场所。该研究所使用了许多Minitube产品,高效推进此项工作。
德国莱布尼茨IZW和生物拯救项目
莱布尼茨动物园和野生动物研究所(Leibniz IZW)是一家国际知名的德国研究所。其目标是研究野生动物在全球变化背景下的适应性,并努力提高野生动物种群的生存能力。该研究所熟知野生动物进化设备及其面临的挑战,开发了新的保护概念和方法。他们的目标是在不同层面上提高种群的生存能力:IZW为保护决策提供科学依据,并将建议提交给自然保护主义者、野生动物专业人员、动物园和政策制定者。诸如辅助生殖等兽医干预措施由莱布尼茨IZW的工作人员直接执行。
在IZW繁殖管理部,最终目标是提高濒危和极度濒危物种的繁殖性能,提高种群生存能力和物种生存率。研究工作的重点是了解野生动物物种的特定繁殖特征、繁殖形态和生理,并制定新的繁殖管理计划。
研究所的主要研究目标之一是利用先进的辅助生殖技术和干细胞相关技术,为亚洲狮、伊比利亚山猫、苏门答腊或北方白犀牛等濒危甚至极度濒危物种制定拯救策略。值得提出的是,该机构率先为濒危和极度濒危野生动物物种进行人工授精、配子收集、体外胚胎生产和胚胎移植。
为了长期保护生物多样性和基础研究,生物库变得越来越重要。该机构生殖管理部门收集和管理45多种濒危甚至灭绝物种的冷冻精子样本,以及150多种濒危物种的冷冻保存组织和成纤维细胞培养物,为IZW和其他欧洲冷冻库提供服务。其中最为值得骄傲的是,该部门收集了9个濒危物种的诱导多能干细胞系和胚胎干细胞系。
莱布尼茨IZW领导下的生物拯救项目正在为北方白犀牛拯救任务提供科学和兽医专业知识。这是一个由德国联邦教育和研究部资助的国际项目,旨在使不可能变为现实,并正在开发辅助生殖和干细胞研究的方法。
Minitube很自豪能成为该项目的一部分,在项目中提供视频内窥镜CowScope、移动CASA系统AndroScope或ReproJelly等设备。
在研究精子稀释剂成分对精子功能的多重影响的基础研究项目中,米尼图公司一直是合作伙伴,其研究成果已发表在多篇论文中:
- Long-term culture of feline oviduct epithelial cells on permeable filter supports (猫输卵管上皮细胞在可渗透过滤支架上的长期培养)
- Equilibration in freezing extender alters in vitro sperm–oviduct binding in the domestic cat (Felis catus) (冷冻稀释液中的平衡改变家猫体外精子-输卵管的结合)
- In vitro supplementation with unsaturated fatty acids improves boar sperm viability after storage at 6 °C (体外补充不饱和脂肪酸提高6°C保存后公猪精子的活力)
- Successful Cryopreservation of Domestic Cat (Felis catus) Epididymal Sperm after Slow Equilibration to 15 or 10°C (家猫附睾精子缓慢平衡至15或10°C后成功冷冻保存)
- Seminal fluid promotes in vitro sperm–oviduct binding in the domestic cat (Felis catus) (精液促进家猫体外精子-输卵管结合)
- Metabolic incorporation of unsaturated fatty acids into boar spermatozoa lipids and de novo formation of diacylglycerols (不饱和脂肪酸在猪精子脂质中的代谢结合和二酰基甘油的从头新形成)
- Assisted reproduction for felid species conservation—Sperm competences at risk (猫物种保护的辅助生殖)