Producción in vitro de embriones bovinos y semen sexado

En la última década se lograron avances significativos en el establecimiento de un procedimiento eficiente de producción masiva de embriones bovinos, incluso sexados, denominado Producción In Vitro de Embriones. Este desarrollo permitió no solo obtener ventajas económicas directas, sino que, además, sus procedimientos básicos, como la maduración ovocitaria, la capacitación espermática, la fecundación y el desarrollo embrionario temprano, contribuyeron al desarrollo de otras biotecnologías, como el clonado y la transgénesis animal.

Es posible obtener embriones in vitro de vacas y vaquillonas cíclicas y prolíferas, hembras que no responden bien a los tratamientos superestimulatorios o que no producen embriones viables transferibles, hembras con alguna anormalidad en el tracto reproductivo, falla en el transporte o en la capacitación de las gametas o la ovulación, hembras terminales (edad, enfermedad, accidente), vacas y vaquillonas preñadas durante el primer trimestre de gestación, vacas en posparto (lactación), vacas de alto mérito genético que van al matadero al haber cumplido su ciclo productivo, terneras jóvenes (prepúberes), entre lo más destacado.

Es importante tener presente que un embrión producido in vivo es el resultado final de una serie de complejos eventos altamente relacionados, integrados y bajo el control de mecanismos perfeccionados por miles de años de evolución. La manipulación artificial de estos procesos sobrepasa muchas veces este fino control, de manera que los procedimientos utilizados son solo simulaciones de los eventos naturales.

Es preciso remarcar que el desarrollo de esta técnica es reciente, y para ello basta con señalar que los primeros terneros obtenidos por la producción totalmente in vitro ocurrió hacia fines de los ochenta. En los últimos años, el progreso en el campo de la biotecnología reproductiva ha sido significativo debido principalmente al mayor entendimiento alcanzado en cuanto a los requerimientos y al metabolismo de las gametas y de los embriones. Esto trajo aparejada la posibilidad de formular medios de cultivo que atendieran esas necesidades y, de esta forma, lograr producir más y mejores embriones.

Se vienen realizando importantes avances en el sistema de PIVE bovinos, los cuales buscan mejorar la performance global y el rendimiento de las distintas etapas del proceso a través de múltiples estrategias.

En términos generales, estas etapas son:

Obtención de los ovocitos
Maduración de los ovocitos
Fertilización
Desarrollo embrionario

Fortalezas y debilidades de PIVE

La aplicación de la técnica PIVE está creciendo por varias razones. Entre las más destacadas podemos mencionar las siguientes:

Mayor producción de embriones por unidad de tiempo al poder realizar aspiraciones foliculares frecuentes.
Producción de embriones de hembras en diversas condiciones fisiológicas.
Mayor progreso genético al facilitar la utilización de toros de alto mérito genético.
Modificación de la relación 50% machos: 50% hembras, mediante SS.
Asegura la reposición de hembras.
Facilita la erradicación de enfermedades del establecimiento.

Si bien la técnica goza de cierta popularidad entre los usuarios hoy día, existen algunos factores que afectan la eficiencia y performance de PIVE. Entre los más importantes que podemos mencionar figuran el estatus fisiológico de la donante, la raza, la utilización de protocolos de sincronización y estimulación ovárica, el esquema de recuperación de ovocitos, semen (convencional, fertilización y cultivo) y el protocolo general de trabajo e incubación. La falta de conocimiento y de control sobre estos factores incide en: 1) la calidad de ovocitos recuperados, 2) la tasa de fertilización y de desarrollo embrionario, 3) la calidad y congelabilidad del embrión, 4) la tasa de implantación/concepción y 5) la normalidad de la cría.

Se han logrado importantes progresos y avances en varias de estas áreas, como el aumento de la calidad de los ovocitos y embriones, y la drástica reducción de anomalías por crías pesadas. Hacia el futuro, lo más prometedor en términos de investigación y desarrollo se visualizaría en el campo de la estimulación folicular mediante FSH recombinante bovina, la cual, además de la especificidad, tendría otras ventajas, tales como potencia y persistencia. La otra área de avance estaría ligada al desarrollo de nuevas plataformas de incubación que imiten el ambiente y las condiciones donde suceden los eventos de maduración, fertilización y cultivo en la hembra.

Semen sexado

Una de las biotecnologías reproductivas más procuradas de todos los tiempos, “la selección del sexo antes del nacimiento”, revela una historia de mucho optimismo, pero también de mucha frustración. En gran parte, esto se debió a la falta de entendimiento de los principios básicos que gobiernan la determinación del sexo en los mamíferos. Estos últimos están regidos por las leyes de las probabilidades. Para hacerlo más gráfico, podría decirse que no es nada raro escuchar comentarios de productores que refieren el nacimiento de diez terneros machos consecutivos en sus rodeos. Lo cierto es que si la posibilidad de obtener un sexo u otro es 50:50, la factibilidad de que ocurra un caso como el mencionado arriba es 1:1024.

En la actualidad, existen dos formas de poder seleccionar el sexo de las crías antes del nacimiento:

Sexado de embriones
Sexado de semen

La primera, si bien es una técnica confiable (>90% de certeza), requiere la toma de biopsias de los embriones en estadios determinados previamente, producidos y recuperados de hembras donantes (colecta de embriones) o PIVE. La biopsia debe realizarse antes de su implantación y/o congelamiento.

Este procedimiento provoca cierta pérdida de viabilidad del embrión por la manipulación extra a la que es sometido, lo que reduce la tasa de implantación. A este daño colateral debe sumarse el costo extra por la pérdida de concepción y descarte de los embriones del sexo no deseado.

Lo mencionado en el párrafo anterior apunta al sexado de semen como una alternativa más económica. En las especies mamíferas, los machos producen semen con 50% de espermatozoides que contienen el haplotipo X (hembra) del cromosoma sexual y 50% que contiene el haplotipo Y (macho).

Muchas diferencias hipotéticas propuestas entre los espermatozoides X e Y generaron más de una docena de métodos para sexar semen y más de cien patentes en torno a este tema. A pesar de ello, solamente una, el sexado de semen por citometría de flujo, logró alcanzar este objetivo con elevada efectividad.

Aplicaciones del semen sexado

La implementación del SS en combinación con otras biotecnologías reproductivas potencia sus beneficios y, a la vez, ayuda a diluir sus costos al obtener el “producto” que necesita (ya sea más hembras o machos) con mayor valor agregado. Entre los posibles usos del SS pueden citarse los siguientes:

– Inseminación artificial (IA): en la actualidad, el producto sexado (dos millones de espermatozoides totales por pajuela) que se ofrece comercialmente es recomendado únicamente para uso en vaquillonas vírgenes a celo detectado. En sistemas con elevados estándares en nutrición, sanidad y manejo son esperables niveles de eficiencia de entre 70-90% de la tasa de concepción lograble con el mismo semen no sexado. La utilización en vacas en lactación ha arrojado resultados inconsistentes, y su aplicación estaría supeditada a una rigurosa selección de los animales, basada en su historial reproductivo.

– Inseminación artificial a tiempo fijo (IATF): los resultados de ensayos que combinan el SS con programas de IATF son aún muy inconsistentes. Recientemente se han publicado algunos trabajos con resultados alentadores. A pesar de ello, el tema está aún en investigación, por lo que la recomendación sigue siendo una eficaz detección de celos en los rodeos donde se pretenda utilizar el SS.

– Programas de superovulación y TE: si bien los primeros resultados de ensayos publicados en la literatura han sido algo erráticos, cada vez son más frecuentes los reportes de resultados satisfactorios y consistentes de su uso en condiciones comerciales. Su aplicación implicaría el uso de dosis de SS con concentraciones más elevadas (al menos 5-10 millones por pajuela), las cuales no están disponibles en el mercado, al menos de manera permanente.

– Producción in vitro de embriones (PIVE): debido a que la fertilización se realiza en un microambiente sumamente reducido (<50 μl), se requiere una muy poca cantidad de espermatozoides para ser cocultivados con los ovocitos recuperados. Esta alta eficiencia en la utilización del semen favoreció la incorporación y puesta a punto del SS en PIVE. Primero se comenzó utilizando el SS disponible comercialmente, proveniente de los centros de inseminación artificial. Luego se desarrolló el procedimiento para sexar semen congelado convencional (comúnmente llamado SS revertido-SSR); se logró así un significativo avance en la adopción de la técnica por parte de los ganaderos.

A los fines de entender mejor el procedimiento de SSR, la Tabla I marca las diferencias y similitudes entre SSR y el SS convencional (SSC). Este hecho, el poder sexar casi cualquier semen congelado, marcó un antes y un después en la adopción comercial de la PIVE. El SS revertido puede ser utilizado únicamente en PIVE debido a la poca cantidad de espermatozoides sexados recuperados.

Tabla1. Diferencias y similitudes entre semen sexado revertido (SSR) y semen sexado convencional (SSC).