Minimal invasiven Embryotransfer und Embryo-Vitrifizierung auf der Optimal-Botn-Bühne im Kaninchenmodell

Mit dem Ziel, die menschliche Unfruchtbarkeit zu umgehen oder die Verbreitung von Nutztieren mit hohem genetischen Wert zu verbessern und die genetischen Ressourcen der Tiere zu erhalten, wird eine Reihe von Techniken, die gemeinhin als assistierte Fortpflanzungstechnologien bezeichnet werden, wie zum Beispiel Superovulation, in Die vitro-Fertilisation , die Embryonenkultur oder die Kryokonservierung wurden^1,2entwickelt. Derzeit werden hormonelle Behandlungen gegeben, um die Eierstöcke zu stimulieren und eine große Anzahl von antralen Eierstöcken follikeln¹. Oozyten, die aus diesen Follikeln gesammelt werden, können gereift, gedüngt und in vitro entwickelt werden, bis sie entweder kryokonserviert oder an Leihmütter übertragen werden³. Während dieser Behandlungen sind Gameten und Zygoten jedoch einer Reihe nicht-physiologischer Prozesse ausgesetzt, die eine Embryonenanpassung erfordern könnten, um unter diesen Bedingungen^4,5zu überleben. Diese Anpassung ist aufgrund der frühen Embryoplastizität möglich, die Embryonenveränderungen in der Genexpression und Entwicklungsprogrammierung⁶ermöglicht. Diese Änderungen können jedoch die nachfolgenden Stadien der Embryonenentwicklung bis ins Erwachsenenalter beeinflussen, und es ist inzwischen allgemein anerkannt, dass Methoden, Timing, Kryokonservierungsverfahren oder Kulturbedingungen unterschiedliche Ergebnisse über das EmbryonenSchicksal zeigen. ^{, 8}. Um die spezifischen induzierten Wirkungen von ARTs zu erklären, ist daher der Einsatz gut charakteristischer Tiermodelle unvermeidlich.

Die erste dokumentierte Lebengeburt, die durch die Übertragung von Säugetierembryonen resultierte, fand 1890^statt. Heute ist der Embryotransfer (ET) zu einem Leihmautat ein entscheidender Schritt bei der Untersuchung der ART-induzierten Effekte während der Preimenplantation auf den nachfolgenden Embryonalentwicklungsstufen 10. Die ET-Techniken hängen von der Größe und der anatomischen Struktur jedes Tieres ab. Bei großen Tiermodellen ist es möglich gewesen, ET durch transzervikale nichtchirurgische ET-Techniken durchzuführen, aber bei kleineren Arten ist Katheterisierung des Gebärmutterhalses komplexer und chirurgische Techniken werden häufig verwendet 11. Allerdings kann chirurgisches ET zu Blutungen führen, die die Implantation und die Embryonenentwicklung beeinträchtigen könnten, da Blut in das Gebärmutterlumen eindringen kann, was den Embryonentod 10 verursacht. Transcervical-nichtchirurgische ET-Techniken werden immer noch bei Menschen, Pavianen, Rindern, Schweinenund Mäuse 12, 13, 14, 15^,16,17 angewendet,^aberchirurgisch ETS wird immer noch in Arten wie Ziegen, Schafe oder andere Tiere, die zusätzliche Schwierigkeiten 10^,18, 19, 20^,21,wieKaninchen (zwei Unabhängige cervices) oder Mäuse (kleine Größe). Dennoch sind chirurgische Übertragungsmethoden in der Regel nach und nach durch weniger invasive Methoden ersetzt worden. Die Endoskopie wurde zur Übertragung von Embryonen eingesetzt, zum Beispiel bei Kaninchen, Schweinen und kleinenWiederkäuern 18,¹⁹,^20. Diese minimal-invasiven Endoskopie-Methoden können verwendet werden, um Embryonen über das Infundibulum in die Ampulla zu übertragen, das bei Kaninchen unverzichtbar ist und bei einigenArten 20 positive Wirkungen gezeigt hat. Dies beruht auf der Bedeutung des richtigen Dialogs zwischen Embryo und Mutter während der frühen Embryonenphase im oviduct. Wie bereits erwähnt, ist der Embryonenumzug, der bei Kaninchen während der Embryonenwanderung durch den oviduct^stattfindet, unerlässlich, um Embryonen zu erreichen, die in der Lage sind, 22^,23zu implantieren.

Größere Tiermodelle, wie Rinder, sind interessant, weil die Biochemie-und Präimplantationsmerkmale denen der menschlichen Spezies 24ähneln. Große Tiere sind jedoch zu teuer, um sie in Vorversuchen einzusetzen, und Nagetiere gelten als ideales Modell (76% Modellorganismen sind Nagetiere) für Laborforschung 25. Dennoch bietet das Kaninchenmodell einige Vorteile gegenüber Nagetieren in Fortpflanzungsstudien, da einige reproduktive biologische Prozesse, die von Menschen gezeigt werden, bei Kaninchen ähnlicher sind als bei Mäusen. Mensch und Kaninchen weisen eine ähnliche chronologische embryonale Genomaktivierung, Gastrulation und hemochronische Plazenta-Struktur auf. Darüber hinaus ist es möglich, mit Kaninchen den genauen Zeitpunkt der Befruchtung^undSchwangerschaftsstadien aufgrund ihres induzierten Eisprungs 25 zu kennen. Kaninchenlebenszyklen sind kurz, vollenden die Schwangerschaft in 31 Tagen und erreichen die Pubertät bei etwa 4-5 Monaten; Das Tier ist aufgrund seines gefügigen und nicht aggressiven Verhaltens leicht zu handhaben, und sein Unterhalt ist im Vergleich zu den Kosten größerer Tiere sehr sparsam. Darüber hinaus ist es wichtig zu erwähnen, dass Kaninchen eine Duplex-Gebärmutter mit zwei^{unabhängigen}Gebärmutterhalskrebs^11,25haben. Dadurch wird das Kaninchen bevorzugt, da Embryonen aus den verschiedenen Versuchsgruppen in das gleiche Tier, aber in ein anderes Gebärmutterhorn übertragen werden können. So können wir beide experimentellen Effekte vergleichen und so den mütterlichen Faktor aus den Ergebnissen reduzieren.

Heute werden nicht-chirurgische ET-Methoden nicht mehr im Kaninchen eingesetzt. Einige Studien, die in den späten 90er Jahren mit einer Transcervical-ET-Technik durchgeführt wurden, führten zu niedrigen^Lieferraten von 5,5% bis 20,0%^11,26gegenüber 50-65% durch chirurgische Methoden, darunter die Laparoskopie-Verfahren, die von beschrieben wurden. Besenfelder und Brem¹⁸. Die geringen Erfolgsraten dieser nicht-chirurgischen ET-Methoden bei Kaninchen decken sich mit dem Fehlen der notwendigen Embryonenumgestaltung im oviduct, die in transscervical ET vermieden wird. Hier beschreiben wir ein effektives minimal-invasives laparoskopisches ET-Verfahren, bei dem Kaninchen als Modellorganismus eingesetzt werden. Diese Technik ist ein Modell für die weitere Fortpflanzungsforschung bei großen Tieren und Menschen.

Da Kaninchen ein besonders schmales Zeitfenster für die Embryonenimplantation haben, erfordert ET in dieser Art ein hohes Maß an Synchronisation zwischen dem Entwicklungsstadium des Embryos bei ET und dem physiologischen Statusdes Empfängers 27. In einigen Fällen gibt es nach einer reproduktiven Behandlung, die die Embryonenentwicklung verlangsamt (wie in der In-vitro-Kultur) oder die Endometriumempfänglichkeit (wie Superovulationsbehandlungen), keine Synchronisation zwischen dem Embryo und der mütterlichen Gebärmutter. Diese Situationen können sich negativ auf das Ergebnis auswirken. Um in diesen Zusammenhängen zu reagieren, beschreiben wir ein effektives Kaninchenmorula-Vervitungsprotokoll, das es uns ermöglicht, die Experimente zu unterbrechen, zu organisieren und wieder aufzunehmen. Dieser Prozess ist logistisch wünschenswert für Fortpflanzungsstudien und gibt uns die Möglichkeit, Embryonen langfristig zu lagern, so dass sie transportiert werden können. Die laparoskopischen Verfahren und Kryokonservierungsstrategien ermöglichen eine bessere Planung von Studien mit weniger Tieren. So bietet unsere Methodik hygienische und wirtschaftliche Vorteile und entspricht dem Konzept der 3R (Ersatz, Reduktion und Verfeinerung) der Tierforschung mit dem erklärten Ziel, die menschliche Behandlung von Versuchstieren zu verbessern. So stellen Kaninchen mit diesen Methoden einen idealen Modellorganismus für in vivo reproduktiven Assays dar.