РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ КУЛЬТИВУВАННЯ ООЦИТ-КУМУЛЮСНИХ КОМПЛЕКСІВ IN VITRO ЗА ОСЦИЛЯЦІЇ рH І ТЕМПЕРАТУРИ СЕРЕДОВИЩА ЇХ ДОЗРІВАННЯ

  • Н.О. Корчан Полтавський національний педагогічний університет ім. В.Г. Короленка
  • О.Ю. Галкін Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут»
Ключові слова: біотехнологія, осциляція, рН, температура, ооцит-кумулюсний комплекс (ОКК), in vitro, парадигма постійності

Анотація

Усі ланки біотехнологічного процесу отримання ембріонів in vitro поступаються ефективністю перед такими, що мають місце in vivo. Аналіз літературних даних переконливо свідчить про те, що біотехнологію отримання ембріонів in vitro можна значно покращити, якщо хоча б деякі умови середовища культивування ооцит-кумулюсних комплексів (ОКК) і ембріонів, які повсюдно надмірно стабілізують, замінити на примусово осцилюючі з відомими біоритмами. Щодо середовища культивування ОКК in vitro нами застосовано осциляцію рН з добовим біоритмом та розроблено й використано осциляцію температури з приблизно одногодинним біоритмом. Уперше у світовій практиці показано, що застосування біоритмічно осцилюючих параметрів культивування ОКК in vitro не зменшує приріст їхнього діаметра порівняно з використанням постійних умов. Це – лише перший крок на шляху перспективного упровадження біоритмічно осцилюючих параметрів культивування біологічних мікрооб’єктів у біотехнології.

Посилання

ЛІТЕРАТУРА
1. Денисюк П.В. Принципиально новый метод культивирования доимплантационных эмбрионов млекопитающих / П. В. Денисюк, Н. А. Мартыненко // Доповіді НАН України. – 1995. – № 11. – С. 148-149.
2. Денисюк П. В. Вплив рН середовища на розвиток in vitro доімплантаційних ембріонів свині : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. біол. наук : спец. 03.00.13. «Фізіологія людини і тварин» / П. В. Денисюк. – Х., 1997. – 25 с.
3. Денисюк П. В. Теоретичні та експериментальні основи осциляторного способу утримання птахів і ссавців / П.В. Денисюк, О.Г. Чирков // Наук. вісн. ЛНАВМ ім. С. З. Ґжицького. – 2004. – Т. 6, № 3, Ч. 3. – С. 42–52.
4. Пат.10067 А, Україна, клас 5 С12 N5/00 Спосіб культивування доімплантаційних ембріонів ссавців поза організмом / Денисюк П.В.; заявник і патентоутримувач Інститут свинарства УААН. – № 93111621; заявл. 23.04.1993; опубл. 30.09.1996, Бюл. № 3.
5. Пат. 46186 А, Україна, клас 6 А61М1/14, С/12N5/06. Спосіб примусової осциляції рН середовища культивування біологічних мікрооб’єктів / Денисюк П.В.; заявник і власник патенту Інститут свинарства УААН. – № 98094883; заявл. 17.09.1998; опубл. 15.05.2002, Бюл. № 5.
6. Пат. 62419 Україна, МПК (2011.01) A01 63/00. Спосіб культивування поза організмом ооцит-кумулюсних комплексів (ОКК) за температури, осцилюючої з одногодинним періодом / Корчан Н.О., Денисюк П.В.; заявник і власник патенту Інститут свинарства ім. О. В. Квасницького НААН України. – № u201101851; заявл. 17/02/2011; опубл. 25.08.2011. Бюл. № 16.
7. Пат. 68013 Україна, МПК (2012.01), С12N 5/00, А61М 1/00. Застосування примусової біоритмічної осциляції рН середовища культивування поза організмом як способу, призначеного для збільшення міри розростання ооцит-кумулюсних комплексів (ОКК) / Корчан Н.О., Денисюк П.В.; заявник і власник патенту Інститут свинарства і агропромислового виробництва НААН України. – № u 2011 10439; заявл. 29.08.2011; опубл. 12.03.2012, Бюл. № 5.
8. Brody S. Bioenergetics and growth. With special reference to the efficiency complex in domestic animals / Brody S. – N.Y. : Hafner, 1945. – 1023 p.
9. Cooke S. Objective assessment of temperature maintenance using in vitro culture techniques / S. Cooke, J.P.P. Tyler, G. Driscoll // J. of Assisted Reprod. and Genetics. – 2002. – Vol. 19, № 8. – P. 368-375.
10. Ju J. C.Nuclear and cytoskeletal alterations of in vitro matured porcine oocytes under hyperthermia / J.C. Ju, J.K. Tseng // Mol. Reprod. and Dev. – 2004. – Vol. 68, Is. 1. – P. 125- 133.
11. Koike T. In vitro culture with a tilting device in chemically defined media during meiotic maturation and early development improves the quality of blastocysts derived from in vitro matured and fertilized porcine oocytes / T. Koike, K. Matsuura, K. Naruse, H. Funahashi // J. Reprod. Dev. – 2010. – Vol. 56, № 5. – P. 552 – 557.
12. Effects of in vitro fertilization conditions on preimplantation development and quality of pig embryos / D.B. Koo, Y.J. Kim, I. Yu et al. // Anim. Reprod. Sci. – 2005. – Vol. 90, Is. 12. – P. 101-110.
13. Krisher R. L. Oocyte Physiology and Development in Domestic Animals / Krisher R. L. – John Wiley & Sons, 2013. – 248 c.
14. Marangos P. Ca²+ oscillations at fertilization in mammals are regulated by the formation of pronuclei / P. Marangos, G. Fitzharris, J. Carroll // Development. – 2003. – Vol. 130. – P. 1461-1472.
15. Ozil J. P. Role of calcium oscillations in mammalian egg activation: experimental approach / J.P. Ozil // Biophis. Chem. – 1998. – Vol. 72, № 1–2. - P. 141-152.
16. Ozil J. P. Egg activation events are regulated by the duration of a sustained [Ca(2+)](cyt.) signal in the mouse / J. P. Ozil, S. Markoulaki, S. Toth et al. // Dev. Biol. – 2005. – Vol. 282. – P. 39-54.
17. Petters R. M. Culture of pig embryos / R. M. Petters, K. D. Wells // J. Reprod. Fertil. – 1993. – Suppl. 48. – P. 61-73.
18. Saunders C.M. PLC zeta: a sperm – specific trigger of Ca(2+) oscillations in eggs and embryo development / C.M. Saunders, M.G. Larman, J. Parrington et al. // Development. – 2002. – Vol. 129, N. 15. – P. 3533-3544.
19. Shi D. S. Effects of temperature gradients on in vitro maturation of bovine oocytes / D. S. Shi, B. Avery, T. Greve // Theriogenology. – 1998. – Vol. 50, № 4. – P. – 667-674.
20. Suzuki H. Influence of incubation temperature on meiotic progression of porcine oocytes matured in vitro / H. Suzuki, Y. Takashima, K. Toyokawa // J. Mamm. Ova Res. – 2001. – Vol. 18. – P. 8-13.
21. Tseng J.K. In vitro thermal stress induces apoptosis and reduces development of porcine / J.K.Tseng, P.C. Tang, J.C. Ju // Theriogenology. – 2006. – Vol. 66(5). – P. 1073-1082.
22. Heat shock at the germinal vesicle breakdown stage induces apoptosis in surrounding cumulus cells and reduces maturation rates of porcine oocytes in vitro / Y. Yuan, Z. D. Hao, J. Liu et al. // Theriogenology. – 2008. – Vol. 70. – Is. 2. – P. 168 - 178.

REFERENCES
1. Denisjuk P.V. Principial’no novyj metod kul’tivirovanija doimplantacionnyh jembrionov mlekopitajushhih / P.V. Denisjuk, N.A. Martynenko // Dopovіdі NAN Ukraini. – 1995. – № 11. – S. 148 149.
2. Denisjuk P.V. Vpliv pH seredovishha na rozvitok in vitro doіmplantacіjnih embrіonіv svinі : avtoref. dis. na zdobuttja nauk. stupenja kand. bіol. nauk : spec. 03.00.13. «Fіzіologіja ljudini і tvarin» / P. V. Denisjuk. – H., 1997. – 25 s.
3. Denisjuk P.V. Teoretichnі ta eksperimental’nі osnovi osciljatornogo sposobu utrimannja ptahіv і ssavcіv / P.V Denisjuk, O.G. Chirkov // Nauk. vіsn. LNAVM іm. S. Z. Ґzhic’kogo. – 2004. – T. 6., № 3, Ch. 3. – S. 42–52.
4. Pat. 10067 A, Ukraina, klas 5 S12 N5/00 Sposіb kul’tivuvannja doіmplantacіjnih embrіonіv ssavcіv poza organіzmom / Denisjuk P.V.; zajavnik і patentoutrimuvach Іnstitut svinarstva UAAN. – № 93111621; zajavl. 23.04.1993; opubl. 30.09.1996, Bjul. № 3.
5. Pat. 46186 A, Ukraina, klas 6 A61M1/14, S/12N5/06. Sposіb primusovoi osciljacіi pH seredovishha kul’tivuvannja bіologіchnih mіkroob’yektіv / Denisjuk P.V.; zajavnik і vlasnik patentu Іnstitut svinarstva UAAN. – № 98094883; zajavl. 17.09.1998; opubl. 15.05.2002, Bjul. № 5.
6. Pat. 62419 Ukraina, MPK (2011.01) A01 63/00. Sposіb kul’tivuvannja poza organіzmom oocit-kumuljusnih kompleksіv (OKK) za temperaturi, osciljujuchoi z odnogodinnim perіodom / Korchan N.O., Denisjuk P. V.; zajavnik і vlasnik patentu Іnstitut svinarstva іm. O.V. Kvasnic’kogo NAAN Ukraini. – № u201101851; zajavl. 17/02/2011; opubl. 25.08.2011. Bjul. № 16.
7. Pat. 68013 Ukraina, MPK (2012.01), S12N 5/00, A61M 1/00. Zastosuvannja primusovoi bіoritmіchnoi osciljacіi pH seredovishha kul’tivuvannja poza organіzmom jak sposobu, priznachenogo dlja zbіl’shennja mіri rozrostannja oocit-kumuljusnih kompleksіv (OKK) / Korchan N.O., Denisjuk P. V.; zajavnik і vlasnik patentu Іnstitut svinarstva і agropromislovogo virobnictva NAAN Ukraini. – № u2011 10439; zajavl. 29.08.2011; opubl. 12.03.2012, Bjul. № 5.
8. Brody S. Bioenergetics and growth. With special reference to the efficiency complex in domestic animals / Brody S. – N.Y. : Hafner, 1945. – 1023 p.
9. Cooke S. Objective assessment of temperature maintenance using in vitro culture techniques / S. Cooke, J.P. P. Tyler, G. Driscoll // J. of Assisted Reprod. and Genetics. – 2002. – Vol. 19, № 8. – P. 368-375.
10. Ju J. C.Nuclear and cytoskeletal alterations of in vitro matured porcine oocytes under hyperthermia / J.C. Ju, J.K. Tseng // Mol. Reprod. and Dev. – 2004. – Vol. 68, Is. 1. – P. 125-133.
11. Koike T. In vitro culture with a tilting device in chemically defined media during meiotic maturation and early development improves the quality of blastocysts derived from in vitro matured and fertilized porcine oocytes / T. Koike, K. Matsuura, K. Naruse, H. Funahashi // J. Reprod. Dev. – 2010. – Vol. 56, №. 5. – P. 552 – 557.
12. Effects of in vitro fertilization conditions on preimplantation development and quality of pig embryos / D. B. Koo, Y.J. Kim, I. Yu et al. // Anim. Reprod. Sci. – 2005. – Vol. 90, Is. 12. – P. 101-110.
13. Krisher R. L. Oocyte Physiology and Development in Domestic / Animals Krisher R. L. – John Wiley & Sons, 2013. – 248 c.
14. Marangos P. Ca²+ oscillations at fertilization in mammals are regulated by the formation of pronuclei / P. Marangos, G. Fitzharris, J. Carroll // Development. – 2003. – Vol. 130. – P. 1461-1472.
15. Ozil J. P. Role of calcium oscillations in mammalian egg activation: experimental approach / J.P. Ozil // Biophis. Chem. – 1998. – Vol. 72, №. 1–2. - P. 141-152.
16. Egg activation events are regulated by the duration of a sustained [Ca(2+)](cyt.) signal in the mouse / J. P. Ozil, S. Markoulaki, S. Toth et al. // Dev. Biol. – 2005. – Vol. 282. – P. 39-54.
17. Petters R. M. Culture of pig embryos / R. M. Petters, K. D. Wells // J. Reprod. Fertil. – 1993. – Suppl. 48. – P. 61-73.
18. Saunders C.M. PLC zeta: a sperm – specific trigger of Ca(2+) oscillations in eggs and embryo development / C.M. Saunders, M.G. Larman, J. Parrington et al. // Development. – 2002. – Vol. 129, N. 15. – P. 3533-3544.
19. Shi D. S. Effects of temperature gradients on in vitro maturation of bovine oocytes / D.S. Shi, B. Avery, T. Greve // Theriogenology. – 1998. – Vol. 50, № 4. – P. 667-674.
20. Suzuki H. Influence of incubation temperature on meiotic progression of porcine oocytes matured in vitro / H. Suzuki, Y. Takashima, K. Toyokawa // J. Mamm. Ova Res. – 2001. – Vol. 18. – P. 8-13.
21. Tseng J.K. In vitro thermal stress induces apoptosis and reduces development of porcine / J. K. Tseng, P.C. Tang, J.C. Ju // Theriogenology. –2006. – Vol. 66(5). – P. 1073-1082.
22. Heat shock at the germinal vesicle breakdown stage induces apoptosis in surrounding cumulus cells and reduces maturation rates of porcine oocytes in vitro / Y. Yuan, Z. D. Hao, J. Liu et al. // Theriogenology. – 2008. – Vol. 70. – Is. 2. – P. 168 - 178.
Як цитувати
Корчан, Н., & Галкін, О. (1). РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ КУЛЬТИВУВАННЯ ООЦИТ-КУМУЛЮСНИХ КОМПЛЕКСІВ IN VITRO ЗА ОСЦИЛЯЦІЇ рH І ТЕМПЕРАТУРИ СЕРЕДОВИЩА ЇХ ДОЗРІВАННЯ. Acta Biologica Ukrainica, (1), 67-76. вилучено із http://journalsofznu.zp.ua/index.php/biology/article/view/292