Живой инкубатор: в России активно развивается технология трансплантации эмбрионов

Цель технологии трансплантации эмбрионов — скорейшими темпами нарастить высокопродуктивное стадо. Если при традиционном способе оплодотворения (искусственное осеменение) элитная корова может дать не более одного генетически ценного теленка в год, то применение эмбриотрансфера позволяет ежегодно получать десятки потомков от одного животного. Их — перспективных телят — вынашивают другие матери, благодаря которым уже через три года хозяйство имеет возможность сформировать племенное ядро.

По словам генерального директора центра по производству элитных эмбрионов молочного и мясного скота «Бетагран Липецк» Любови Маркиной, при традиционном оплодотворении от матки с ценным генотипом за всю ее жизнь можно получить три, максимум пять телят, тогда как при пересадке эмбрионов удается в десятки раз увеличить число высокопродуктивных потомков.

А генеральный директор МИП «РУСГЕНТЕХНОЛОГИЯ» и председатель совета директоров Научно-производственного предприятия «Центр биотехнологий и трансплантации эмбрионов» (ЦБиТЭ) Андрей Журавлев одним из преимуществ технологии трансплантации эмбрионов называет возможность использования в качестве доноров проблемных животных. Речь идет о коровах с удлиненным сервис-периодом, в том числе не поддающихся успешному осеменению даже после многократных попыток (из-за возраста, болезней и т. д.), поясняет эксперт. Также эта технология позволяет работать с телками до случного возраста, благодаря чему от них можно несколько раз получить эмбрионы до срока первого планового осеменения.

Классика эмбриотрансфера

На сегодняшний день технология эмбриотрансфера развивается по двум направлениям: IN VIVO (классическая, наиболее распространенная) и IN VITRO (более современная, развивающаяся).

Технология IN VIVO означает, что эмбрион формируется в организме матери.

При работе по этой технологии у животных-доноров предварительно с помощью гормонов вызывают суперовуляцию. Это необходимо для получения большего количества яйцеклеток: если за время обычного полового цикла созревает только одна-две яйцеклетки, то у коровы, получившей гормональную стимуляцию, их будет в десятки раз больше. Затем животное искусственно оплодотворяют подобранным по требуемым критериям семенем высокопродуктивного быка, а через 7−8 дней зародившиеся в матке эмбрионы вымывают нехирургическим путем. После этого их пересаживают реципиентам для вынашивания или замораживают.

«В среднем за одно вымывание из донора извлекают 5−8 пригодных эмбрионов, — говорит главный технолог биотехнологического центра «Бетагран Липецк» Владимир Бабенков. — Но в отдельных случаях это количество в десятки раз выше. К примеру, в 2015 году нами неоднократно получено свыше 40 эмбрионов за одно вымывание, из которых до 80% были пригодными».

Похожими результатами делятся и специалисты ЦБиТЭ: во время реализации проекта в Краснодарском крае в 2014 году ими неоднократно было получено свыше 40 эмбрионов за одно вымывание от одного донора, из которых не менее 90% были пригодными.

Для восстановления и нормализации работы яичников после процедуры гормональной стимуляции и извлечения эмбрионов (которая считается довольно сильным стресс-фактором) животному, как правило, дают отдохнуть. Согласно общепринятой практике, повторение процесса возможно не ранее чем через 1,5−2 месяца (то есть не более 6−8 раз в год). Однако Владимир Бабенков утверждает, что восстановительный процесс может идти быстрее и у постоянных доноров можно успешно получать эмбрионы каждые тридцать три дня на протяжении ряда лет, если не подвергать их дополнительной стимуляции.

Таким образом, по подсчетам Бабенкова, от одной высокопродуктивной коровы в год методом in vivo можно получить 25−40 эмбрионов. Приживляемость их в среднем достигает 60−80%, а значит, один обладающий высокоценным генетическим потенциалом донор может ежегодно давать хозяйству 10 и более телят.

Инкубатор для теленка

При технологии IN VITRO все процессы формирования эмбриона идут вне организма животного (в лабораторных условиях).

Происходит это следующим образом: из фолликулов извлекают ооциты, доращивают их в искусственной среде, после чего искусственно оплодотворяют. Полученные таким образом зародыши культивируют «в пробирке» 7−10 дней до предымплантационной стадии (поздней морулы или бластоцисты), а затем пересаживают в организм реципиента или замораживают.

In vitro — относительно новый способ получения эмбрионов: в сельскохозяйственном производстве осваивание этой технологии началось около 15 лет назад. Активную работу по изучению этого метода ведет Центр экспериментальной эмбриологии и репродуктивных биотехнологий РАСХН. По словам руководителя Центра Глеба Косовского, учеными разрабатываются условия культивирования, в том числе состав среды для криоконсервации полученных in vitro эмбрионов, то есть выявляются факторы, способные обеспечить сохранение их жизнеспособности.

По подсчетам Владимира Бабенкова, за одну аспирацию от донора получают в среднем 6−10 ооцитов, а выход пригодных эмбрионов составляет от 15 до 30% (на сегодня это максимальная эффективность), или 1−3 эмбриона на донора. Важно, что проводить забор ооцитов без ущерба для животного при технологии in vitro можно гораздо чаще, чем при in vivo — в среднем каждые 10 дней. Помимо этого, к плюсам этого способа Бабенков относит большие возможности работы с сексированным семенем.

Если же сравнивать in vivo с классическим методом трансплантации, то есть и другие преимущества. «Технология in vitro позволяет извлекать ооциты независимо от стадии полового цикла даже у животных, не поддающихся суперовуляции, с патологиями репродуктивного тракта и у стельных (до трех месяцев)», — перечисляет Бабенков.

Но самое интересное, что в практике эмбриотрансплантологов существует метод извлечения ооцитов у животного уже после убоя. Иными словами, телята, выношенные реципиентами, по сути, появляются на свет уже от неживых доноров (эта технология сегодня широко применяется в Северной Америке, Китае). По словам руководителя биотехнологического центра по репродукции сельскохозяйственных животных Гродненского аграрного университета Леонида Голубца, эта технология позволяет получать повышенное количество ооцитов, оплодотворять их и в сжатые сроки получать дополнительное количество эмбрионов на нужной стадии.

Минусами in vitro эксперты называют повышенную трудоемкость технологии (что требует более высокой квалификации специалистов), частое крупноплодие и более низкую (35−50%) приживляемость эмбрионов. Причина в том, что эмбрионы, полученные с помощью этого метода, более чувствительны к заморозке, из-за чего их приживляемость после оттаивания примерно на 5−10% ниже, чем у эмбрионов, полученных путем in vivo.

Еще одним негативным фактором технологии in vitro Андрей Журавлев называет высокий процент самопроизвольных абортов у реципиентов уже после подтверждения их стельности. И хотя ситуация, скорее всего, будет меняться, пока процент непредвиденных выкидышей среди реципиентов, носящих теленка, полученного «из пробирки», составляет в среднем 10−20%, а у животных с эмбрионом, полученным методом in vivo, — примерно 1−4%.

«Возможно, это является одной из причин, почему, например, среди общего количества всех пересаженных эмбрионов КРС в странах Европейского союза, в соответствии с официальными данными ежегодного отчета Европейской ассоциации по трансплантации эмбрионов, около 85% всех произведенных эмбрионов были получены по технологии in vivo», — констатирует Журавлев.

Что касается стоимости, то, по подсчетам Бабенкова, несмотря на то, что затраты на обеспечение условий (искусственной среды выращивания, оборудования и т. д.) при методе in vitro выше и выход полноценных эмбрионов меньше, этот способ более чем на 30% дешевле «классики» (in vivo) по причине частоты изъятия ооцитов.

Без стресса и инфекций

Технология пересадки эмбрионов практикуется во всем мире для наращивания племенного ядра, рассказывает Любовь Маркина из «Бетагран Липецк». Особенно большое распространение она получила в США, Бразилии и странах Западной Европы. Кстати, во всех странах эмбриотрансфер признан более безопасным, чем торговля живым скотом и семенем, обращает внимание специалист.

Дело в том, что главное преимущество эмбриотрансфера — инфекционная безопасность и максимальная адаптированность полученного поголовья к местным условиям. А для России, где, по данным InstaForex, более 60% племенных животных и более 80% используемого семени завозится из-за рубежа, эта проблема как нельзя более актуальна.
Даже внутри страны и, более того, одного региона покупка нетелей порой становится небезопасной с точки зрения эпизоотических проблем, поясняет директор Центра репродуктивных технологий (лаборатория по трансплантации эмбрионов сельскохозяйственных животных в Сырейке, Самарская область) Денис Кнуров. А с иностранным скотом трудно диагностируемые на ранних стадиях инфекции завозятся в российские хозяйства еще чаще. В том числе это хламидиоз, вирусный ринотрахеит и печально известный блютанг, перечисляет эксперт. Эмбрион же, добавляет Владимир Бабенков, до выхода из оболочки стерилен, а стало быть, с точки зрения инфекционно-вирусных проблем безопасен для стада.

Есть и еще один важный момент, замечает эксперт в области трансплантации эмбрионов, руководитель Ассоциации трансплантации эмбрионов стран содружества (АТЭСС) Виктор Мадисон. Технологии содержания и кормления иностранных и отечественных животных зачастую настолько сильно разнятся, что завезенный импортный скот в результате адаптации либо долго болеет, либо вовсе выбывает.

Об этом же говорит статистика. По данным Всероссийского научно-исследовательского института племенного дела («ВНИИплем»), от общего количества ввезенных из-за границы коров в первый же год из стада по различным причинам (травматизм, нарушение воспроизводительных функций, болезни) выбывают около 30% животных.

Телята же с высоким генетическим потенциалом, пересаженные аборигенному скоту и появившиеся на свет в хозяйстве, где им предстоит расти, избавлены от стресс-факторов адаптации. Таким образом, эмбриотрансфер позволяет избежать жесточайшего климатического стресса, испытываемого завезенными животными, и получить полноценное потомство, адаптированное к местным условиям, резюмирует Бабенков.

Это исключительно важно для племенных хозяйств, которые несут большие убытки из-за преждевременной выбраковки ценных животных, добавляет Любовь Маркина. Да и с точки зрения импортозамещения наращивание генетического потенциала методом эмбриотрансфера в современных условиях самый выгодный вариант, не сомневается специалист. По ее расчетам, себестоимость одной нетели (срок стельности до 3 мес.), полученной методом трансплантации в своем хозяйстве до возраста 18−19 месяцев, будет примерно на 30−40% дешевле животного аналогичного качества, ввезенного из-за границы.

Просчитывайте будущее

Более того, как отмечают специалисты «Бетагран Липецк», при условии кредитной нагрузки и короткого срока хозяйственного использования высокопродуктивного животного (в среднем 2−3 лактации) сельхозпредприятия, импортирующие животных, имеют отрицательный экономический эффект в течение многих лет. Тогда как применение ЭТ позволяет уже в первую лактацию увеличить продуктивность одной первотелки-трансплантата в среднем на 4−6 тыс. кг молока.

«При фактической продуктивности реципиента 5 тыс. кг/год это не менее 9 тыс. кг/год, — подсчитывает Маркина. — Соответственно, дополнительная выручка хозяйства от продажи молока возрастет более чем на 160 тыс. руб. на одну голову. Таким образом, затраты, понесенные хозяином на получение теленка с помощью технологии эмбриотрансфера и выращивание его до получения первого молока, окупаются с первой же лактации. Тогда как затраты на приобретение импортной нетели не отобьются и за 10 лет».

Такого же мнения придерживаются в агрохолдинге «Кубань». Здесь посчитали, что приобретение за границей высокоудойного стада в 1 тыс. голов в современных реалиях сможет окупиться не ранее чем через 12 лет, и решили силами «Научно-производственного предприятия «Центр биотехнологий и трансплантации эмбрионов» в 2014 году реализовать проект ускоренного замещения и генетического совершенствования молочного стада методом трансплантации эмбрионов. В качестве доноров выступили 350 высокоудойных племенных коров голштинской породы (привозная американская генетика), от которых было получено более 2 тыс. эмбрионов. Большая часть эмбрионов уже пересажена реципиентам айрширской породы (с продуктивностью 4,5−6 тыс. кг молока в год). Приживляемость, по словам Андрея Журавлева, составила в среднем 57−69%, и уже в 2014 году на свет появились первые телята. За два года компания получит от каждой генетически ценной коровы-донора в среднем по четыре теленка. Их ожидаемая продуктивность должна составить не менее 9 тыс. кг молока в год от одного трансплантата. Таким образом, исходя из фактических затрат, которые фиксируют экономисты агрохолдинга «Кубань», продолжает Журавлев, выгода предприятия от получения одного животного методом трансплантации эмбрионов по сравнению с импортом аналогичного, близкого по качеству, составляет от 60 до 100 тыс. руб. на голову.

«Реализация этого проекта в «Кубани» позволит в ближайшее время дополнительно ввести в стадо свыше 500 высокопродуктивных нетелей, которые уже по первой лактации дадут прибавку около 2,5 тыс. т молока на сумму более 65 млн руб.», — подсчитывает Журавлев.

По сравнению с импортом высокоудойных нетелей применение технологии трансплантации эмбрионов позволит предприятию существенно сократить издержки на обновление стада, а также ускорить этот процесс, повысить рентабельность молочного животноводства агрохолдинга. «В условиях роста спроса на молоко и молочные продукты в мире, а также сохранения значительного дефицита молочных продуктов в России, в стране будет расти и потребность в коровах с высокими удоями. А трансплантация эмбрионов — наиболее быстрый и эффективный способ повышения продуктивности и увеличения численности высокопродуктивных коров», — не сомневается Андрей Журавлев.

Мясные возможности

Помимо воспроизводства маточного стада в молочном скотоводстве, не менее остро стоит проблема формирования племядра и в мясном. Для самообеспечения страны говядиной количество мясного скота должно вырасти примерно в 4,5 раза. А для этого нужно иметь около 4 млн маточного поголовья. Причем формировать такое племенное ядро необходимо из генетически ценного молодняка, которого в России практически нет.

В решении этой проблемы технология пересадки эмбрионов может сыграть значительную роль, не сомневается Денис Кнуров. Ведь, пересаживая эмбрионы от племенных животных аборигенному скоту, в том числе помесному и даже другой породы, можно уже за 2−3 года сформировать на своем предприятии стадо чистопородных животных.
Подобную практику широко используют в компании «Мясоагропром» (Самарская обл.; специализируется на мясной симментальской породе). Силами специалистов Центра репродуктивных технологий в Сырейке на предприятии путем пересадки эмбрионов уже второй год улучшают качественный и количественный состав своего племенного ядра. Как объяснил заместитель директора по животноводству «Мясоагропром» Григорий Протасов, компания закупила у единственного на страну племрепродуктора — «Совхоз Брединский» (Челябинская обл.) — 15 племенных телочек симментальской породы, которые стали донорами. В качестве реципиентов выступают здоровые помесные коровы симментальской и казахской белоголовой пород, не представляющие племенной ценности.

В другом хозяйстве этого же агрохолдинга — племрепродукторе абердин-ангусской породы «Агроком» — работа по формированию племядра путем эмбриотрансфера ведется уже с 2007 года. В качестве доноров выступают племенные абердин-ангусы, выращенные в собственном стаде, а реципиенты — помесный товарный скот различных пород. Представитель инвестора этих предприятий Сергей Дмитриев считает, что развитие генетически качественного стада экономически выгодно только при использовании эмбриотрансфера. Поэтому в состав агрохолдинга включили также предприятие молочного направления, где с помощью этой технологии будут формировать генетику голштинской породы. Молочные нетели с высоким генетическим потенциалом, которых удастся получить путем пересадки эмбрионов от высокопродуктивных голштинок черно-пестрым реципиентам, будут экономически выгодным товаром, уверен Дмитриев.

По мнению же Любови Маркиной, основная цель технологии пересадки эмбрионов — воспроизводство высокоценных бычков для племпредприятий. Недаром в настоящее время в странах Европы и Северной Америки свыше 80% лучших быков-производителей, используемых в искусственном осеменении, получены методом трансплантации эмбрионов.

Вечный тормоз

Однако, несмотря на очевидные преимущества метода трансплантации эмбрионов, это направление в России практически не развивается. По мнению Андрея Журавлева, в России организаций, которые в той или иной степени занимаются этим видом племенной работы, «меньше, чем пальцев на руке». Для сравнения, в США членов Американской ассоциации по трансплантации эмбрионов (АЕТА), объединяющей всех вовлеченных в этот вид бизнеса, насчитывается более 300 предприятий, тогда как в России компаний, которые пытаются заниматься трансплантацией эмбрионов, не более десятка (в том числе несколько лабораторий).

Из них собственным донорским поголовьем обладает «Бетагран Липецк» и самарский Центр репродуктивных технологий в Сырейке. Остальные ведут работу на донорском материале заказчика. Также пересадка эмбрионов ведется в России силами отдельных специалистов.

Спрос рождает предложение, объясняет Виктор Мадисон. Эмбриотрансфер не развивается, потому что российские хозяйства не горят желанием получать телят-трансплантатов.
И действительно, за год существования эмбриологического центра «Бетагран Липецк» туда за пересадками обратилось около 15 хозяйств. Общий объем пересаженных эмбрионов составил всего 246 шт. Притом что потенциал предприятия — 7,5 тыс. эмбрионов (от 140 доноров) ежегодно.

Одной из главных причин слабого спроса Любовь Маркина называет нераспространенность этой технологии в нашей стране. «На совещаниях, которые мы инициируем в различных регионах совместно с минсельхозами, об эмбриотрансфере около 80% аудитории слышат впервые», — констатирует она.

Однако сельхозпроизводителей отпугивает не только новизна, но и немалая цена. «В среднем стоимость эмбриона составляет не менее 15 тыс. руб., а с учетом 60%-ной приживаемости их необходимо минимум два, и это без сервисных услуг. В комплексе стельность «под ключ» стоит около 30 тыс. руб. Вот почему желающих выложить в кризис немалые средства находится немного», — объясняет Маркина. Но при этом стоимость импортной нетели — около 250 тыс. руб., отечественной — около 170 тыс. руб., то есть на «стоимость одной нетели» можно сделать примерно пять пересадок, сравнивает она.

Благодаря эмбриотрансферу через три года получаешь не одну, а пять телочек (при условии, что это сексированное семя), которые по своему потенциалу (от 10 тыс. л) превзойдут матерей и покроют все издержки предприятия на получение стельности, выращивание и содержание их до первого молока, продолжает Маркина. «Если же наращивать потенциал животных традиционным путем, то есть с помощью искусственного осеменения, то хозяйству потребуется растянуть процесс по времени: при условии, что прибавка продуктивности за одно поколение составляет не выше 700 л в год, для увеличения надоев в стаде с 7 тыс. л до 10 тыс. л в год потребуется около 9 лет. Тогда как с технологией эмбриотрансфера на это уйдет всего три года», — сравнивает специалист.

«Главным камнем преткновения при выборе не в пользу технологии трансплантации эмбрионов становится то, что, закупая нетелей, предприятие уже через полгода (сразу после отела) начинает окупать новоприобретенное животное продукцией — молоком, — рассуждает Андрей Журавлев. — В то время как получение первой продукции от теленка-трансплантата, пусть и высокой генетики, наступит примерно через три года. А в этот период надо как-то жить, отвлекать деньги из текущего или другого бизнеса и т. д.».
К тому же, говорит эксперт, сегодня в области законодательства (на федеральном уровне) нет ни одного документа, в котором была бы дана оценка целесообразности широкого использования метода трансплантации эмбрионов в РФ. При этом очевидно, что ускоренное создание отечественного высокопродуктивного племенного ядра в молочном и мясном скотоводстве, бесспорно, должно стать частью национальной политики в области племенного дела.

«Это единственный путь, который позволит России стать независимой от западной генетики и прекратить практику ежегодного импорта десятков тысяч животных, — убежден Журавлев. — Однако поскольку нет регламентирующих документов, которые мотивировали бы людей браться за это направление племенной работы, нет и интереса».

Тем не менее, по его мнению, этот метод невероятно перспективен. А импорт скота в силу различных причин (в том числе из-за резкого роста курса иностранной валюты, доступности кредитных ресурсов и их стоимости) сейчас экономически не оправдан. По этой причине в ближайшее время со стороны федерального Минсельхоза будут предложены формы поддержки этого перспективного направления, нацеленного на увеличение численности генетически ценных высокопродуктивных животных, уверен эксперт.

В качестве мер господдержки Журавлев предлагает рассмотреть возможность предоставления субсидированного кредита на покупку эмбрионов КРС (в том числе эмбрионов МРС, интерес к которым растет с каждым днем) и использование эмбрионов в качестве залога при получении банковского кредита. А самой реалистичной видит компенсацию части денежных затрат предприятий на приобретение эмбрионов, что включено отдельным пунктом в госпрограмму «Развитие АПК России до 2020 года».

Но на практике это, к сожалению, плохо работает, констатирует Журавлев. Лишь в отдельных субъектах (Самарская, Воронежская, Ярославская области и ряд других) действует эта форма государственной поддержки в области племенного животноводства.

Например, в Самарской области поддержка из регионального бюджета на приобретение эмбрионов составляет 70% от их стоимости. Однако и здесь есть «ложка дегтя»: дотируются только «молочные» эмбрионы КРС. На мясное скотоводство в бюджете пока денег нет.