Лаборатория криобиологии

Лаборатория криобиологии образована в июле 1993 года

Направление работ: основной задачей исследований лаборатории криобиологии является усовершенствование базовых и разработка новых эффективных методов криоконсервирования спермы рыб с целью сохранения генетического разнообразия редких, исчезающих рыб и промышленного получения жизнестойкого потомства объектов промысла и аквакультуры, создание банка криоконсервированной спермы, осуществление сбора коллекции спермы генетически ценных видов рыб для формирования криобанка.

Приоритетным направлением исследований будет совершенствование рецептур криозащитных сред, обеспечивающих долголетнее сохранение функциональных качеств спермы.

Принципиально новое направление - разработка способов реализации сохраненной в криобанке генетической информации с использованием достижений молекулярной биологии и биологии развития.

Основные достижения лаборатории криобиологии. На основе испытания многочисленных рецептур криозащитных сред разработан унифицированный метод криоконсервации спермы карповых рыб. Метод пригоден для замораживания спермы сазана и карпов разных породных групп. Использование размороженной спермы позволяет достигать оплодотворения икры более 90% от контроля. Криоконсервированная сперма карпа может успешно применяться для осеменения промышленных объемов икры. Получен патент № 2241324 "Способ криоконсервирования спермы карповых рыб".

Унифицированный метод криоконсервации спермы осетровых рыб пригоден для замораживания спермы разных видов осетровых рыб. Обеспечивает оплодотворение икры криоконсервированной спермой в пределах 40-80% в зависимости от качества нативной спермы и икры. Может успешно применяться для осеменения промышленных объемов икры. Получено положительное решение на изобретение «Способ криоконсервации осетровых рыб» (№2006119203 от 02.06.06.)

По сравнению с методами криоконсервации, описанными в мировой научной литературе, разработанные нами методы имеют несомненные преимущества как по эффективности действия, так и по простоте приготовления криозащитных сред.

Отработаны простые и доступные технологии замораживания больших объемов спермы как в стационарных, так и в полевых условиях, позволяющие проводить сбор материала даже при отсутствии электроэнергии.

В результате проведенных исследований установлено, что качество спермы, хранящейся в криобанке ФГУП «ВНИИПРХ», в большой степени определяется рецептурой криозашитной среды, используемой в год закладки образцов на хранение. Криозащитная среда со сложным составом компонентов не всегда является залогом высокой сохранности клеток. Малокомпонентные растворы с эффективно действующими ингредиентами могут обеспечить максимальную (на уровне нативной) сохранность сперматозоидов после дефростации. Сроки хранения спермы в криобанке практически не изменяют ее качество.

Впервые осуществлен диплоидный андрогенез у осетровых рыб с использованием криоконсервированной спермы. Полученные результаты подтверждают реальность использования данного подхода для воссоздания видов и популяций осетровых рыб.

Разработан (совместно с МГУ) способ оценки степени криоповреждений спермы по интенсивности свободно-радикальных реакций. Этот метод позволяет измерять стрессовую реакцию клеток сперматозоидов, подверженных криоконсервации, путем сравнения уровня свободно-радикальных реакций в них с контрольным, характеризующим стационарное метаболическое состояние клеток, не подвергаемых вредному воздействию. На способ получен патент №2233142 «Способ определения жизнеспособности спермы рыб после криоконсервации». Способ позволяет определить криоповреждения перед закладкой проб на долгосрочное хранение в криобанк и способствует сокращению объема коллекции за счет выбраковки образцов низкого качества и расходов на обслуживание биохранилищ.

Исследована возможность криопротективного влияния антифризных гликопротеинов (АФГП), выделенных из сыворотки крови атлантической трески и камбалы, мучного хрущака, гаммаруса, обеспечивающих их выживание после зимних минусовых температур, на криоустойчивость спермы радужной форели, стальноголового лосося, карпа, осетров. При использовании АФГП в криозащитных средах значительно снижаются внутриклеточные повреждения, повышается выживаемость и оплодотворяющая способность спермиев после дефростации.

Потомства осетров и карпа, полученные с использованием криоконсервированной спермы, имеют некоторые преимущества (увеличение массы тела, выживаемости, плодовитости, физиолого-биологические показатели) по сравнению с полученными традиционными методами. Фенотипическая адаптация полученных этим способом личинок к изменениям экологических условий (температура воды 37оС, 4оС, содержание без кормления, соленость 1-5 о/оо, гипоксия) оказалась значительно выше, чем у полученных традиционными методами. Изучение потомства карпа показало также отсутствие влияния процесса криоконсервирования спермы на его генетическую гетерогенность.

Генетическая коллекции спермы и тканей рыб в низкотемпературном генном банке.
К настоящему времени коллекция криобанка ВНИИПРХ включает около 2,6 тыс. образцов спермы и тканей более 50 видов и популяций рыб общим объемом около 28,9 л.

Предложения по дальнейшему совершенствованию работы криобанка рыб:

разработка законодательной базы для использования образцов криоколлекции, их транспортировки, сертификации; создание единого Российского интернет-банка данных криоколлекций, оснащение криобанка необходимыми транспортными средствами и оборудованием; проведение ремонта здания криобанка.

Уровень интересов для пользователей коллекции:

- сохранение редких видов, находящихся под угрозой исчезновения;
- сохранение генетического разнообразия популяций и видов рыб;
- в многолетней аквакультуре для введения генов от диких представителей данного вида с целью поддержания его генетической гетерогенности;
- криоконсервация спермы от элитных особей - в селекционно-генетических работах для выведения новых пород и усиления признаков, наиболее ценных в хозяйственном отношении (плодовитость, скорость воспроизводства, скорость накопления биомассы, устойчивость к заболеваниям);
- для воссоздания исчезнувшего в природе вида с использованием промежуточного этапа межвидовой гибридизации;
- сохранение стандарта породы;
- обмен замороженной спермой между рыборазводными заводами, увеличение количества самцов, участвующих в воспроизводстве, за счет спермы, замороженной в прошлые годы;
- генетическая сертификация рыб по уровню ДНК для определения генетической структуры вида;
- борьба с заболеваниями, получение стерильных личинок;
- получение потомства при отсутствии зрелых самцов.

Основные публикации:

Ананьев В.И., Гахова Э.Н., Катасонов В.Я., Ротт Н.Н., Цветкова Л.И. Концепция сохранения и устойчивого использования биоразнообразия с применением методов криоконсервации геномов гидробионтов // Рыбн. хоз-во/ Сер. Аквакультура, информ. пакет. Проблемы сохранения биоразнообразия гидробионтов с использованием методов криоконсервации. - 1997. - № 1. - С. 1-36.
Ананьев В.И., Гахова Э.Н., Катасонов В.Я., Ротт Н.Н., Цветкова Л.И., Трувеллер К.А. Концепция создания низкотемпературных генетических банков рыб для сохранения и устойчивого использования естественных популяций и развития аквакультуры в России // Первый конгресс ихтиологов России. / Тез. докл., Астрахань, сентябрь 1997. - С. 345.
Цветкова Л.И., Савушкина С.И., Титарева Л.Н., Докина О.Б., Пронина Н.Д. Методическое пособие по криоконсервации спермы карпа, лососевых и осетровых видов рыб. - М.: ВНИИПРХ, 1997. - 11 с.