RU2707252C1 - Method for cattle oocyte freezing - Google Patents
Method for cattle oocyte freezing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2707252C1 RU2707252C1 RU2018128298A RU2018128298A RU2707252C1 RU 2707252 C1 RU2707252 C1 RU 2707252C1 RU 2018128298 A RU2018128298 A RU 2018128298A RU 2018128298 A RU2018128298 A RU 2018128298A RU 2707252 C1 RU2707252 C1 RU 2707252C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oocytes
- vitrification
- liquid nitrogen
- solution
- cattle
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
- A01N1/00—Preservation of bodies of humans or animals, or parts thereof
- A01N1/02—Preservation of living parts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к биотехнологии в сельском хозяйстве и животноводстве, в частности, к области криоконсервации биологических объектов, и может быть использовано для заморозки ооцитов КРС путем витрификации.The invention relates to biotechnology in agriculture and animal husbandry, in particular, to the field of cryopreservation of biological objects, and can be used to freeze cattle oocytes by vitrification.
На протяжении трех десятилетий уверенно растет популярность трансплантации эмбрионов. Она получила «второе дыхание» с открытием возможностей: замены рискованной в инфекционном плане торговли племенным скотом на биотехнологический экспорт-импорт племенных ресурсов, получения сексированных (с заказанным полом) эмбрионов, технологии вымывания яйцеклеток (ооцитов), их экстракорпорального оплодотворения и доращивания вне организма (in vitro). Технология криоконсервации ооцитов и эмбрионов, а также создание национальных банков наследственного материала племенных животных позволит значительно снизить издержки на закупки импортного КРС, увеличить поголовье скота за счет повышения скорости воспроизводства, что улучшит рентабельность племенных хозяйств. Экспорт чистопородного племенного скота из России практически не осуществляется. Эта проблема также может быть решена за счет экспорта замороженных ооцитов или эмбрионов КРС.Over the course of three decades, the popularity of embryo transplantation has been growing steadily. She received a “second wind” with the discovery of opportunities: replacing infectious trade in pedigree cattle with biotechnological export-import of pedigree resources, obtaining sexually-sexed (ordered sex) embryos, the technology of washing eggs (oocytes), their in vitro fertilization and growing outside the body ( in vitro). The technology of cryopreservation of oocytes and embryos, as well as the creation of national banks of hereditary material of breeding animals will significantly reduce the cost of purchasing imported cattle, increase livestock by increasing the reproduction rate, which will improve the profitability of breeding farms. Export of purebred breeding cattle from Russia is practically not carried out. This problem can also be solved by exporting frozen oocytes or cattle embryos.
Проблема сохранения наследственного материала ценных пород домашних животных еще не решена. На рынке предлагаются различные методы криоконсервации (витрификации) биологического материала (гамет и тканей), но в большинстве случаев после размораживания регистрируют значительное снижение жизнеспособности и функциональной активности клеток. Остается актуальным вопрос об эффективности криопротекторов и их влиянии на сохранность ДНК, клеточных мембран, органелл во время заморозки и длительного хранения при ультранизких температурах.The problem of preserving the hereditary material of valuable breeds of domestic animals has not yet been solved. Various methods of cryopreservation (vitrification) of biological material (gametes and tissues) are offered on the market, but in most cases, after thawing, a significant decrease in cell viability and functional activity is recorded. The question of the effectiveness of cryoprotectants and their effect on the safety of DNA, cell membranes, organelles during freezing and long-term storage at ultra low temperatures remains relevant.
Стандартным методом заморозки ооцитов для человека и животных является медленная заморозка с использованием среды с добавлением компонентов животного происхождения (сыворотка КРС, альбумин) и различных криопротекторов: пропандиола (ПД), диметилсульфоксида (ДМСО), этиленгликоля (ЭГ), пропиленгликоля (ПГ) в различных сочетаниях и концентрациях. Криопротекторы ПД, ДМСО, ЭГ и ПГ способны проникать через мембраны ооцитов и клеток стромы, они обеспечивают защиту клеточных структур как внутри, так и вокруг клеток. Эти проникающие криопротекторы часто используют в комбинации с непроникающими, такими как сахароза, глюкоза, глицерин или сывороточный альбумин. Медленная заморозка приводит к образованию кристаллов льда и повреждению структуры ооцита и снижает его жизнеспособность. Считается, что если значительно увеличить скорость заморозки, и, следовательно, уменьшить время контакта биоматериала с криопротекторами, чтобы избежать токсического эффекта, то можно добиться большей выживаемости размороженных (ревитализированных) клеток и тканей.The standard method for freezing oocytes for humans and animals is slow freezing using a medium supplemented with animal components (cattle serum, albumin) and various cryoprotectants: propanediol (PD), dimethyl sulfoxide (DMSO), ethylene glycol (EG), propylene glycol (PG) in various combinations and concentrations. Cryoprotectants PD, DMSO, EG and PG are able to penetrate the membranes of oocytes and stromal cells, they protect the cellular structures both inside and around the cells. These penetrating cryoprotectants are often used in combination with non-penetrating ones such as sucrose, glucose, glycerin or serum albumin. Slow freezing leads to the formation of ice crystals and damage to the structure of the oocyte and reduces its viability. It is believed that if the freezing rate is significantly increased, and, consequently, the contact time of the biomaterial with cryoprotectants is reduced to avoid a toxic effect, then it is possible to achieve greater survival of thawed (revitalized) cells and tissues.
Существует всего несколько зарубежных фирм, которые представляют свою продукцию для заморозки методом витрификации на Российском рынке. Первыми в разработке метода витрификации ооцитов были японские ученые. Основываясь на высокоэффективном методе витрификации яйцеклеток, первым был создан набор реагентов Cryotop (Китазато, Япония), однако в его составе имеются белки животного происхождения и антибиотики. Японская фирма CryoTech Lab также выпускает подобный набор для витрификации ооцитов и эмбрионов. Однако он содержит только один криопротектор и полисахарид, а также антибиотик и альбумин. Бельгийская фирма FertiPro N.V. выпускает набор VitriFreeze/ThawES, он содержит человеческий альбумин, хотя не содержит антибиотиков. Набор реагентов Medicult Vitrification Cooling (Origio, США) не содержит ДМСО, но включает альбумин человека. Все эти наборы разработаны для заморозки методом витрификации ооцитов и эмбрионов человека, а не для витрификации яйцеклеток и эмбрионов животных.There are only a few foreign companies that present their products for freezing by vitrification on the Russian market. The first in the development of a method for vitrification of oocytes were Japanese scientists. Based on the highly effective method of vitrification of eggs, the first set of Cryotop reagents was created (Kitazato, Japan), but it contains proteins of animal origin and antibiotics. The Japanese company CryoTech Lab also produces a similar kit for vitrification of oocytes and embryos. However, it contains only one cryoprotectant and polysaccharide, as well as an antibiotic and albumin. Belgian company FertiPro N.V. Launches VitriFreeze / ThawES Kit, it contains human albumin, although it does not contain antibiotics. The Medicult Vitrification Cooling Reagent Kit (Origio, USA) does not contain DMSO, but includes human albumin. All of these kits are designed for freezing by vitrification of human oocytes and embryos, and not for vitrification of egg and animal embryos.
В Российской базе изобретений существуют несколько способов, среди которых описаны установки для витрификации ооцитов и эмбрионов млекопитающих, среды для культивирования фолликулов млекопитающих животных и человека, способы криосохранения клеток морских беспозвоночных, половых клеток рыб и сперматозоидов КРС, описаны используемые криопротекторы для витрификации ооцитов и эмбрионов млекопитающих (мышей, свиней). Наиболее близкими к предлагаемому техническому решению являются примеры и сущность изобретения, описанные в следующих трех патентах.In the Russian database of inventions, there are several methods, among which are installations for vitrification of mammalian oocytes and embryos, environments for culturing mammalian animal and human follicles, methods for cryopreservation of marine invertebrate cells, sex cells of cattle and sperm of cattle, described cryoprotectants for vitrification of mammalian oocytes and embryos (mice, pigs). Closest to the proposed technical solution are examples and the invention described in the following three patents.
Известен «Способ культивирования in vitro овариальных фолликулов» по патенту RU 2286384. В основе изобретения лежит способ получения большого количества зрелых или незрелых фолликулов и/или ооцитов из ткани яичников млекопитающих (мышей). В своем изобретении ученые описывают пример создания и использование банка фолликулов. В данном способе описано, что фолликулы мышей собирают в пластиковые криоампулы (Simport, Quebec, Canada), 25 фолликулов на одну ампулу суспендируют в 150 мкл среды L15 с 10% инактивированной нагреванием фетальной телячьей сыворотки и 1,5 М ДМСО. Далее медленно замораживают с помощью программируемого замораживающего аппарата (Cell Freezer R204; Planer, Sunbury-on-Thames, UK). Фолликулы выдерживают в замораживающей смеси в течение 15 мин при 4°С, затем охлаждают до -7°С со скоростью 2°С в мин. После ручного переноса температуру снижают до -40°С со скоростью -0,3°С в мин до помещения в жидкий азот, где фолликулы очень быстро охлаждались до -110°С со скоростью -50°С в мин. Размораживание фолликулов производят очень быстро путем нагревания криоампул до 37°С. Криопротектор растворяют в три этапа (снижают концентрацию ДМСО от 1,5М до 1М, затем до 0,5М) в течение 15 мин при комнатной температуре. Перед культивированием фолликулы выдерживают 15 мин при 37°С в среде для выделения.The known "Method of culturing in vitro ovarian follicles" according to the patent RU 2286384. The invention is based on a method for producing a large number of mature or immature follicles and / or oocytes from mammary ovary tissue (mice). In their invention, scientists describe an example of the creation and use of a follicle bank. This method describes that mouse follicles are collected in plastic cryo-ampoules (Simport, Quebec, Canada), 25 follicles per ampoule are suspended in 150 μl of L15 medium with 10% heat inactivated fetal calf serum and 1.5 M DMSO. Then slowly freeze using a programmable freezer (Cell Freezer R204; Planer, Sunbury-on-Thames, UK). The follicles are kept in a freezing mixture for 15 minutes at 4 ° C, then cooled to -7 ° C at a rate of 2 ° C per minute. After manual transfer, the temperature is reduced to -40 ° C at a rate of -0.3 ° C per minute before being placed in liquid nitrogen, where the follicles very quickly cooled to -110 ° C at a rate of -50 ° C per minute. Follicles are thawed very quickly by heating cryo-ampoules to 37 ° C. The cryoprotectant is dissolved in three stages (reduce the concentration of DMSO from 1.5 M to 1 M, then to 0.5 M) for 15 minutes at room temperature. Before cultivation, the follicles are incubated for 15 min at 37 ° C in a medium for isolation.
Недостатками данного способа является медленное замораживание, а не витрификация. В качестве объекта используют фолликулы из ткани яичников млекопитающих (мышей), а не ооциты. Авторы используют телячью сыворотку, что увеличивает риск возможного инфицирования биологического материала. Способ медленной заморозки требует применения дополнительного оборудования (программируемый замораживающий аппарат) и не защищает клетки от повреждающего воздействия кристаллов льда. Также способ пригоден только для медленной заморозки фолликулов мышей, а не ооцитов КРР, которые отличаются между собой по ряду физиологических параметров.The disadvantages of this method is the slow freezing, and not vitrification. Follicles from the tissue of the ovaries of mammals (mice), rather than oocytes, are used as an object. The authors use calf serum, which increases the risk of possible infection of biological material. The method of slow freezing requires the use of additional equipment (programmable freezing apparatus) and does not protect cells from the damaging effects of ice crystals. Also, the method is suitable only for slow freezing of mouse follicles, and not CRC oocytes, which differ in a number of physiological parameters.
Известен способ «Система и устройство (варианты) для криоконсервации группы ооцитов и эмбрионов млекопитающих по методу витрификации при использовании в качестве носителя полого волокна» по патенту RU 2584584. Данное изобретение может найти применение для криоконсервации ооцитов мышей и свиней. В основе способа лежит описание устройства для загрузки, витрификации и отогревания группы эмбрионов млекопитающих при использовании в качестве носителя полого волокна. Устройство состоит из отрезка полого волокна и капилляра с конусообразным кончиком, отличается тем, что отрезок полого волокна прикрепляют непосредственно к капилляру одноразового использования путем надевания отрезка полого волокна на конусообразный кончик. В примере использования изобретатели описывают способ витрификации путем сверхбыстрого охлаждения объекта, предварительно обработанного в растворах с высокой концентрацией веществ-криопротекторов, таких как, например, диметилсульфоксид (ДМСО), этиленгликоль (ЭГ), сахароза. Технически сверхвысокую скорость охлаждения достигали при прямом погружении в жидкий азот витрифицируемого объекта, общий объем которого не превышал 0,10 мкл. Базовым раствором для проведения витрификации и отогревания эмбрионов являлась среда Тироде с добавлением 20,0% сыворотки крови.The known method "System and device (options) for cryopreservation of a group of oocytes and mammalian embryos according to the method of vitrification when used as a carrier of hollow fiber" according to patent RU 2584584. This invention may find application for cryopreservation of mouse and pig oocytes. The method is based on the description of a device for loading, vitrifying and heating a group of mammalian embryos when used as a carrier of hollow fiber. The device consists of a segment of a hollow fiber and a capillary with a cone-shaped tip, characterized in that the segment of the hollow fiber is attached directly to the disposable capillary by putting a segment of the hollow fiber on the conical tip. In an example of use, the inventors describe a method of vitrification by ultrafast cooling of an object pretreated in solutions with a high concentration of cryoprotectants, such as, for example, dimethyl sulfoxide (DMSO), ethylene glycol (EG), and sucrose. Technically, an ultrahigh cooling rate was achieved by direct immersion in a liquid nitrogen of a vitrified object, the total volume of which did not exceed 0.10 μl. The base solution for vitrification and heating of the embryos was Tyrode's medium with the addition of 20.0% of blood serum.
Недостатками данного способа является использование изобретателями криопротекторов в высоких концентрациях в сочетании с сывороткой крови, которая содержит белки животного происхождения и может быть источником инфекции. Также способ пригоден только для витрификации ооцитов мышей и свиней, а не ооцитов КРС, которые отличаются по ряду параметров. Использование полого волокна усложняет процедуру витрификации и делает ее более продолжительной по времени, что может негативно сказаться на качестве ооцитов и эмбрионов после размораживания.The disadvantages of this method is the use by inventors of cryoprotectants in high concentrations in combination with blood serum, which contains proteins of animal origin and can be a source of infection. Also, the method is suitable only for vitrification of mouse and pig oocytes, and not cattle oocytes, which differ in a number of parameters. The use of hollow fiber complicates the vitrification procedure and makes it longer in time, which can adversely affect the quality of oocytes and embryos after thawing.
Известен «Способ низкотемпературного консервирования эмбрионов» по патенту SU 1683621. Данное изобретение может найти применение для длительного хранения репродуктивных клеток млекопитающих (мышей). В нем к эмбрионам мышей, полученным на стадии бластомеров, добавляют смесь криопротекторов: глицерина, пропиленгликоля, диметилсульфоксида и 0,4% раствор холина-хлорида, на стандартной фосфатно-солевой среде Дюльбекко до конечной концентрации 4:75- 5,5% каждый. Все процедуры осуществляют при температуре 4-8°С. После эквилибрации эмбрионы разливают в контейнеры, завальцовывают их и погружают на 5-10 с. в порошок цинка, охлажденный до температуры жидкого азота (-196°С). Затем контейнеры переносят в жидкий азот.Known "Method of low-temperature preservation of embryos" according to patent SU 1683621. This invention may find application for long-term storage of reproductive cells of mammals (mice). In it, a mixture of cryoprotectors: glycerol, propylene glycol, dimethyl sulfoxide and a 0.4% solution of choline chloride, is added to the embryos of mice obtained at the blastomere stage, on standard Dulbecco phosphate-salt medium to a final concentration of 4: 75-5.5% each. All procedures are carried out at a temperature of 4-8 ° C. After balancing, the embryos are poured into containers, rolled up and immersed for 5-10 seconds. into zinc powder, cooled to a temperature of liquid nitrogen (-196 ° C). Then the containers are transferred to liquid nitrogen.
Данный способ не относится к криоконсервации ооцитов млекопитающих, а описывает процедуру консервирования эмбрионов. Главными недостатками является осуществление всех процедур при 4-8оС и использование способа для витрификации уже оплодотворенных ооцитов мышей, т.е. эмбрионов, а не ооцитов КРС.This method does not apply to the cryopreservation of mammalian oocytes, but describes the procedure for preserving embryos. The main disadvantages are the implementation of all procedures at 4-8 ° C and the use of the method for vitrification of already fertilized mouse oocytes, i.e. embryos, not cattle oocytes.
Задачей изобретения является устранение всех указанных недостатков, а именно применение комбинации криопротекторов для криоконсервации ооцитов КРС в подобранных опытным путем условиях. Предлагаемое изобретение позволяет избавиться от формирования разрушающих клетку кристаллов льда в процессе витрификации (прямого погружения биологического материала в жидкий азот), так как происходит замещение воды внутри клетки на специальные вещества - криопротекторы, поэтому метод является более простым в использовании и более эффективным. Предлагаемый способ не требует наличия специальных устройств для криоконсервации биологических объектов, что отличает способ простотой и делает его менее затратным.The objective of the invention is to eliminate all these disadvantages, namely the use of a combination of cryoprotectants for cryopreservation of cattle oocytes in experimentally selected conditions. The present invention allows to get rid of the formation of ice crystals destroying the cell during vitrification (direct immersion of biological material in liquid nitrogen), since there is a substitution of water inside the cell for special substances - cryoprotectants, so the method is simpler to use and more effective. The proposed method does not require special devices for cryopreservation of biological objects, which makes the method simple and makes it less costly.
Технический результат.The technical result.
Предлагаемое изобретение позволяет витрифицировать ооциты КРС и получить яйцеклетки животных высокой степени жизнеспособности, с подтвержденной биологической активностью, высокой стабильностью после длительного хранения в жидком азоте и последующей ревитализации (размораживании). Данный способ предназначен для длительного хранения при ультранизких температурах половых клеток (ооцитов) КРС, с целью обеспечения сохранности пород, снижения риска потери племенного ядра от инфекций, повышения скорости воспроизводства рабочего поголовья.The present invention allows vitrification of cattle oocytes and obtain animal eggs of a high degree of viability, with confirmed biological activity, high stability after prolonged storage in liquid nitrogen and subsequent revitalization (thawing). This method is designed for long-term storage at ultra-low temperatures of sex cells (oocytes) of cattle, in order to ensure the safety of breeds, reduce the risk of losing the breeding core from infections, increase the speed of reproduction of the livestock.
Сущность изобретения включает извлечение из яичников КРС, доставленных в лабораторию в течение нескольких часов при температуре 23-25°С, ооцитов при помощи аспирации из антральных фолликулов больше 2 мм в диаметре, затем морфологического отбора ооцитов для последующей заморозки. Отобранные ооциты подвергают быстрой заморозке путем метода витрификации, который проводят в асептических условиях (в ламинарном боксе). Ооциты помещают в раствор на основе HEPES-буфера на 1-3 мин, далее их перемещают последовательно сначала в витрификационный раствор 1, содержащий комбинацию криопротекторов (ЭГ и ДМСО) в концентрации 5-20% на 10-12 мин. Далее ооциты перемещают на 1-2 мин из раствора 1 в раствор 2, содержащий комбинацию тех же криопротекторов в увеличенной концентрации 20-40%. Затем ооциты перемещают на 20-40 с. из раствора 2 в раствор 3, дополнительно содержащий непроникающий криопротектор (сахарозу) в концентрации 1-10 М. Далее из раствора 3 содержимое с ооцитами в объеме 5-50 мкл переносят в криопробирку, частично погруженную в жидкий азот, затем наглухо закручивают крышку и погружают криопробирку в контейнер с жидким азотом. Далее переносят криопробирку из емкости с жидким азотом в сосуд Дьюара или криохранилище с жидким азотом для длительного хранения. В результате данной процедуры витрификации достигают эффективность ревитализации ооцитов более чем в 80% случаев. Предложенный способ быстрой заморозки может быть в дальнейшем использован для создания национальных банков наследственного материала, а именно ооцитов КРС, также для последующего размораживания ооцитов, их оплодотворения in vitro, культивирования и последующей трансплантации эмбрионов.The essence of the invention includes the extraction from the ovaries of cattle delivered to the laboratory for several hours at a temperature of 23-25 ° C, oocytes by aspiration from antral follicles more than 2 mm in diameter, then morphological selection of oocytes for subsequent freezing. The selected oocytes are subjected to rapid freezing by the method of vitrification, which is carried out under aseptic conditions (in a laminar box). Oocytes are placed in a solution based on HEPES buffer for 1-3 minutes, then they are sequentially transferred first to
Перечень чертежейList of drawings
Фиг. 1 - Аспирация антральных фолликулов из яичников коров.FIG. 1 - Aspiration of antral follicles from the ovaries of cows.
Фиг. 2 - Ооциты коров в растворе для выделения.FIG. 2 - Oocytes of cows in solution for isolation.
Фиг. 3 - Планшет со средами для витрификации.FIG. 3 - Tablet with vitrification media.
Фиг. 4 - Схема заполнения лунок 4-луночного планшета с помощью стерильного шприца.FIG. 4 - Diagram of filling the holes of a 4-well plate with a sterile syringe.
Фиг. 5 - Погружение криопробирки в контейнер с жидким азотом.FIG. 5 - Immersion of a cryovial in a container with liquid nitrogen.
Фиг. 6 - Перенос криопробирки с ооцитами после витрификации в сосуд Дьюара.FIG. 6 - Transfer of a cryovial with oocytes after vitrification into a Dewar vessel.
Фиг. 7 - Общая схема процедуры заморозки ооцитов.FIG. 7 - General scheme of the procedure for freezing oocytes.
Фиг. 8 - Ооциты коров класса А до проведения процедуры витрификации.FIG. 8 - Class A cows oocytes prior to vitrification.
Фиг. 9 - Ооциты коров (ооциты с нормальной морфологией - А, дегенеративные ооциты - В) после витрификации и ревитализации.FIG. 9 - Cow oocytes (oocytes with normal morphology - A, degenerative oocytes - B) after vitrification and revitalization.
Таблица 1 - Классификация ооцитов по морфологии до замораживания.Table 1 - Classification of oocytes by morphology before freezing.
Таблица 2 - Результаты выживаемости ооцитов после витрификации в средах с разной концентрацией криопротекторов с последующей ревитализацией.Table 2 - Results of oocyte survival after vitrification in media with different concentrations of cryoprotectants followed by revitalization.
Порядок реализации способаThe procedure for implementing the method
1. Биоматериал (яичники коров) доставить в лабораторию в течение нескольких часов при комнатной температуре. Ооциты извлечь из яичников при помощи аспирации шприцом из антральных фолликулов больше 2 мм в диаметре (Фиг. 1). Яйцеклетки отмыть физиологическим раствором с HEPES-буфером. Произвести морфологический отбор ооцитов для последующей заморозки (Фиг. 2).1. Biomaterial (ovaries of cows) should be delivered to the laboratory for several hours at room temperature. Oocytes can be extracted from the ovaries by aspiration with a syringe from antral follicles larger than 2 mm in diameter (Fig. 1). Wash the eggs with saline with HEPES buffer. Make a morphological selection of oocytes for subsequent freezing (Fig. 2).
2. Проверить среду для промывки и витрификационные растворы на прозрачность, отсутствие взвесей или помутнения. Тщательно спланировать выполнение всех необходимых манипуляций. Среды всегда использовать только в ламинарном потоке во избежание контаминации. Подогреть все среды до комнатной температуры (20-25°С) в объеме необходимом для проведения процедуры замораживания. Подготовить пинцет и емкость с жидким азотом.2. Check the flushing medium and vitrification solutions for transparency, absence of suspensions or turbidity. Carefully plan the execution of all necessary manipulations. Media should always be used in laminar flow only to avoid contamination. Warm all media to room temperature (20-25 ° C) to the extent necessary for the freezing procedure. Prepare tweezers and a container with liquid nitrogen.
3. С помощью стерильного шприца заполнить лунки 4-луночного планшета (Фиг. 3) в соответствии со следующей схемой (Фиг. 4):3. Using a sterile syringe, fill the wells of a 4-well plate (Fig. 3) in accordance with the following scheme (Fig. 4):
• в первую лунку планшета внесите 300-500 мкл HEPES-буфера (любая среда с буфером HEPES или MOPS),• add 300-500 μl of HEPES buffer to the first well of the tablet (any medium with HEPES or MOPS buffer),
• во вторую лунку - 300-500 мкл Раствора 1, содержащего комбинацию криопротекторов: ЭГ и ДМСО,• in the second well - 300-500 μl of
• в третью - 300-500 мкл Раствора 2, содержащего увеличенную концентрацию криопротекторов: ЭГ и ДМСО,• in the third - 300-500 μl of
• в четвертую - 300-500 мкл Раствора 3, содержащего ЭГ, ДМСО и непроникающий криопротектор - сахарозу.• in the fourth - 300-500 μl of Solution 3, containing EG, DMSO and non-penetrating cryoprotectant - sucrose.
4. Далее, приготовить необходимое количество криопробирок и подписать, имея в виду, что в 1 криопробирку можно заморозить до 5-ти ооцитов. В одной подготовленной порции среды может быть проведено до 5 витрификационных циклов для одного индивидуального животного.4. Next, prepare the required number of cryovials and sign, bearing in mind that up to 5 oocytes can be frozen in 1 cryovial. In one prepared portion of the medium, up to 5 vitrification cycles can be carried out for one individual animal.
• В асептических условиях (ламинарный бокс) поместить ооциты, в первую лунку в HEPES-буфер на 1-3 мин.• Under aseptic conditions (laminar box), place oocytes in the first well in the HEPES buffer for 1-3 minutes.
• Переместить ооциты из лунки 1, в лунку 2 на 8-12 мин. После перенесения ооцитов из HEPES-буфера (Лунка №1) в Раствор 1 (Лунка №2) ооциты начнут менять форму и сожмутся, а затем вернутся в исходное состояние к первоначальному размеру, данный процесс занимает не более 12 мин.• Transfer oocytes from well 1 to well 2 for 8-12 minutes. After transferring the oocytes from the HEPES buffer (Hole No. 1) to Solution 1 (Hole No. 2), the oocytes will begin to change shape and shrink, and then return to their original size, this process takes no more than 12 minutes.
• Переместить ооциты из лунки 2 в лунку 3 на 1-2 мин.• Transfer oocytes from well 2 to well 3 for 1-2 minutes.
• Переместить ооциты из лунки 3 в лунку 4 на 20-40 с. • Move oocytes from well 3 to well 4 for 20–40 s.
5. Удерживая при помощи пинцета верхний конец открытой криопробирки частично погрузить ее в жидкий азот, ввести кончик наконечника дозатора внутрь криопробирки и капнуть содержимое с 1-5 ооцитами. Затем, удерживая криопробирку пинцетом одной рукой, другой рукой наглухо закрутить крышечку и погрузить криопробирку в контейнер с жидким азотом (Фиг. 5). Полная процедура, включая помещение ооцита в среду Раствор 3, загрузка ооцита в криопробирку и ее запечатывание, должны занимать не более 60 с. перед погружением в жидкий азот.В случае если этот процесс займет более 60 с, полученный результат может ухудшиться и выживаемость ооцитов снизится.5. Holding the upper end of the open cryovial with tweezers, partially immerse it in liquid nitrogen, insert the tip of the dispenser tip into the cryovial and drip the contents with 1-5 oocytes. Then, holding the cryovial with tweezers with one hand, tighten the cap with the other hand and immerse the cryovial in a container with liquid nitrogen (Fig. 5). The complete procedure, including placing the oocyte on Wednesday Solution 3, loading the oocyte into a cryovial and sealing it, should take no more than 60 s. before immersion in liquid nitrogen. If this process takes more than 60 s, the result may deteriorate and oocyte survival will decrease.
6. Перенести все криопробирки из емкости с жидким азотом в сосуд Дьюара или криохранилище с жидким азотом для длительного хранения (Фиг. 6).6. Transfer all cryovials from a container with liquid nitrogen to a Dewar vessel or cryostorage with liquid nitrogen for long-term storage (Fig. 6).
Примеры реализации способаMethod implementation examples
Пример 1. Отбор ооцитов по морфологическим критериям для витрификации.Example 1. The selection of oocytes according to morphological criteria for vitrification.
В результате аспирации антральных фолликулов яичников 20 коров разной возрастной категории (от 2 до 9 лет) было получено 255 яйцеклеток разной степени зрелости. В среднем от одной коровы было получено по 12 ооцитов. Из всех полученных ооцитов дегенеративных клеток оказалось 30,5%. Для процедуры витрификации были отобраны ооциты только с хорошей морфологией, окруженные клетками кумулюса (КОК), которые соответствовали классу А (Фиг. 8).As a result of aspiration of the antrum follicles of the ovaries of 20 cows of different age categories (from 2 to 9 years), 255 eggs of different maturity were obtained. On average, 12 oocytes were obtained from one cow. Of all the oocytes received, degenerative cells were 30.5%. For the vitrification procedure, only good morphology oocytes were selected, surrounded by cumulus cells (COCs), which corresponded to class A (Fig. 8).
После аспирации КОК отмывали в физиологическом растворе или в фосфатно-солевом буфере (ФСБ) с добавлением HEPES-буфера и подсчитывали, распределяя по морфологии, где классу А соответствовали ооциты со всех сторон окруженные клетками кумулюса, В - частично окруженные, С - голые ооциты, Д - с измененными клетками кумулюса. В соответствии с этой классификацией все ооциты распределились следующим образом как представлено в таблице 1. Для процедуры витрификации отбирали КОК класса А.After aspiration, COCs were washed in physiological saline or in phosphate-buffered saline (PBS) supplemented with a HEPES buffer and counted according to morphology, where class A corresponded to oocytes from all sides surrounded by cumulus cells, B partially surrounded, C uncoated oocytes, D - with altered cumulus cells. In accordance with this classification, all oocytes were distributed as follows as shown in table 1. Class A COCs were selected for the vitrification procedure.
Пример 2. Выживаемость ооцитов КРС в различных средах.Example 2. Survival of cattle oocytes in various environments.
В ходе работы нами было проведено сравнение выживаемости КОК крупного рогатого скота в средах с ЭГ и в сочетании ЭГ с ДМСО. Для оценки выживаемости ооцитов было разморожено 32 КОК предварительно витрифицированных в растворе ЭГ и ДМСО (n=20) и только в растворе ЭГ (n=20). Быстрое оттаивание ооцитов производили, инкубируя последовательно в двух растворах, основанных на ФСБ, содержащих сахарозу в концентрации 0,5-5 М по 3-5 мин в каждом с двукратным разведением. Показано, что выживаемость для витрифицированных ооцитов в ЭГ была ниже (70%), чем в комбинации ЭГ и ДМСО (80%) (таблица 2). В результате было показано, что для ооцитов крупного рогатого скота эффективнее проводить процедуру витрификации в среде с разными криопротекторами ЭГ и ДМСО, используя их в комбинации.In the course of our work, we compared the survival of COCs in cattle in environments with EG and in the combination of EG with DMSO. To assess oocyte survival, 32 COCs were previously thawed, pre-vitrified in an EG and DMSO solution (n = 20) and only in an EG solution (n = 20). Quick thawing of oocytes was performed by incubating successively in two FSB-based solutions containing sucrose in a concentration of 0.5-5 M for 3-5 minutes each with two dilutions. It was shown that the survival rate for vitrified oocytes in the EG was lower (70%) than in the combination of EG and DMSO (80%) (table 2). As a result, it was shown that for cattle oocytes it is more efficient to carry out the vitrification procedure in an environment with different cryoprotectants of EG and DMSO, using them in combination.
Пример 3. Сравнение витрификации и медленной заморозки.Example 3. Comparison of vitrification and slow freezing.
Ооциты КРС были заморожены с помощью витрификации и при помощи медленной заморозки в растворе, содержащем ДМСО в концентрации 5-15%. После хранения в жидком азоте 2-14 дней проводили разморозку и ревитализацию ооцитов. Быстрое оттаивание ооцитов производили, инкубируя последовательно в двух растворах сахарозы в разных концентрациях 3-5 мин в каждом. После витрификации в средах для криоконсервации с разной концентрацией ЭГ с ДМСО (Раствор 1, 2 и 3) морфологическая оценка яйцеклеток коров показала, что более 75% ооцитов имели нормальную морфологию (Фиг. 9 - А). А после медленной заморозки в коммерческом растворе с ДМСО и последующего оттаивания имели структурные изменения в морфологии, свойственные дегенеративным ооцитам в 60% случаев (Фиг. 9 - В).Cattle oocytes were frozen by vitrification and by slow freezing in a solution containing DMSO at a concentration of 5-15%. After storage in liquid nitrogen for 2-14 days, oocytes were thawed and revitalized. Quick thawing of oocytes was performed by incubating successively in two sucrose solutions at different concentrations of 3-5 min in each. After vitrification in cryopreservation media with different concentrations of EG with DMSO (
Подтверждение достижения технического результата.Confirmation of the achievement of a technical result.
Предложенный способ заморозки ооцитов КРС является простым, так как не требует использования дополнительного оборудования и быстрым, так как в основе способа лежит метод витрификации, а не медленная заморозка. Способ является наименее токсичным за счет применения комбинации криопротекторов в сниженных концентрациях, изобретение позволяет защитить значительную часть ооцитов от повреждений при заморозке, что привело к достижению эффективности ревитализации более чем в 80% случаев. Способ отличается использованием бессывороточной среды, не содержащей белков животного происхождения, что позволяет избежать возможного инфицирования биологического материала и делает продукт пригодным для различных видов млекопитающих. Отсутствие антибиотиков в предлагаемом продукте положительно сказывается на качестве биологического материала.The proposed method for freezing cattle oocytes is simple, since it does not require the use of additional equipment and is fast, since the method is based on the method of vitrification, rather than slow freezing. The method is the least toxic due to the use of a combination of cryoprotectants in reduced concentrations, the invention allows to protect a significant part of the oocytes from damage during freezing, which led to the achievement of the effectiveness of revitalization in more than 80% of cases. The method is characterized by the use of a serum-free medium containing no animal protein, which avoids the possible infection of biological material and makes the product suitable for various types of mammals. The absence of antibiotics in the proposed product has a positive effect on the quality of biological material.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018128298A RU2707252C1 (en) | 2018-08-02 | 2018-08-02 | Method for cattle oocyte freezing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018128298A RU2707252C1 (en) | 2018-08-02 | 2018-08-02 | Method for cattle oocyte freezing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2707252C1 true RU2707252C1 (en) | 2019-11-25 |
Family
ID=68653151
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018128298A RU2707252C1 (en) | 2018-08-02 | 2018-08-02 | Method for cattle oocyte freezing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2707252C1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1683621A1 (en) * | 1987-09-25 | 1991-10-15 | Институт проблем криобиологии и криомедицины АН УССР | Method of low-temperature preservation of embryos |
RU2286384C2 (en) * | 2000-12-13 | 2006-10-27 | Вриж Юниверсите Брюссель | Method for culturing of ovarian follicles in vitro |
-
2018
- 2018-08-02 RU RU2018128298A patent/RU2707252C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1683621A1 (en) * | 1987-09-25 | 1991-10-15 | Институт проблем криобиологии и криомедицины АН УССР | Method of low-temperature preservation of embryos |
RU2286384C2 (en) * | 2000-12-13 | 2006-10-27 | Вриж Юниверсите Брюссель | Method for culturing of ovarian follicles in vitro |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
IN-SUL HWANG., et al, Recent progress in Cryopreservation of Bovine Oocytes, Hindawi * |
IN-SUL HWANG., et al, Recent progress in Cryopreservation of Bovine Oocytes, Hindawi Publishing Corporation BioMed Research International, volume 2014, Article ID 570647, 11 pages, http://dx.doi.org/10.1155/2014/570647. * |
КОРНИЕНКО Е.В. и др. Витрификация эмбрионов крупного рогатого скота без блестящей оболочки в трицетат целлюлозном полом волокне, Ветеринария, зоотехния и биотехнология, 2017, N12, с.35-44. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2605644B1 (en) | Method of forming vitrification droplets | |
US20060046243A1 (en) | Method for vitrification of mammalian cells | |
De Leon et al. | Cryopreservation of immature equine oocytes, comparing a solid surface vitrification process with open pulled straws and the use of a synthetic ice blocker | |
De Coster et al. | Cryopreservation of equine oocytes: Looking into the crystal ball | |
Sharma et al. | Effect of meiotic stages during in vitro maturation on the survival of vitrified-warmed buffalo oocytes | |
Do et al. | Requirements for Cryopreservation of | |
RU2707252C1 (en) | Method for cattle oocyte freezing | |
Amorim et al. | Cryopreservation of ovine primordial follicles using dimethyl sulfoxide | |
CN113767896B (en) | Bovine in vitro fertilization embryo vitrification freezing method | |
Sansinena et al. | In-vitro development of vitrified–warmed bovine oocytes after activation may be predicted based on mathematical modelling of cooling and warming rates during vitrification, storage and sample removal | |
RU141452U1 (en) | DEVICE FOR VITRIFICATION OF MAMMAL OOCYtes AND EMBRYOS | |
US20220217969A1 (en) | Compositions for cryopreservation of a biological material | |
Mrowiec et al. | Using rapid I method for vitrification of bovine oocytes | |
Kohara et al. | Cryopreservation of gonadal germ cells (GGCs) from the domestic chicken using vitrification | |
Zăhan et al. | Boar sperm preservation by freeze-drying. | |
Kuleshova | Fundamentals and current practice of vitrification | |
Akyol et al. | Investigation of the effects of storage period for frozen bull semen on in vitro embryo production. | |
Yamanaka et al. | Cryopreservation and in vitro maturation of germinal vesicle stage oocytes of animals for application in assisted reproductive technology | |
Yassen et al. | Effect of Addition Vitamin C and Zinc Chloride in Vitrification Medium on Viability, in vitro Maturation and Ultrastructure Changes of Vitrified Immature Bovine Oocytes | |
CN107183006A (en) | The freezing and storing method of American shad male sex-cell | |
Siddiqui et al. | Effect of slow and rapid freezing method on the viability of cryopreserved vero cells | |
Makarevich et al. | THE RESISTANCE OF OOCYTES AND IN VITRO PRODUCED CATTLE EMBRYOS TO CRYOPRESERVATION. | |
Arav et al. | Preservation of gametes and embryos | |
KR101934969B1 (en) | Composition for low or room temperature preservating of bovine embryos | |
Kalita et al. | Effect of type and concentration of cryoprotectant on post-thaw survivability of vitrified porcine follicular oocytes |