Die in vitro Produktion von Embryonen (IVP)

Die Befruchtung von Eizellen unter dem Mikroskop und die nachfolgende Kultivierung der Embryonen im Brutschrank erfordern genaues und sauberes Arbeiten.

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Das Wichtigste auf einen Blick:

• Durchschnittlich rund 4 Embryonen
• Trächtigkeitsraten von 60%
• Kälber mit hohem Marktpotenzial
• Verkürzung des Generationenintervalls
• Funktioniert mit gesextem Samen (seleXYon)

Mehr Informationen zu den Tarifen und Kontaktdaten findest Du auf der Homepage von Swissgenetics.

Die Eizellen werden mit einer feinen Nadel unter Ultraschallkontrolle von den Eierstöcken der Spenderin aspiriert.

Dr. Iulian Ibanescu, Tierarzt und Embryo-Spezialist, sagt:

«Wir gewinnen die Eizellen von den Spenderinnen auf der Embryotransfer-Station in Ins BE. Dabei arbeiten wir wie im gesamten Prozess nach den Vorgaben und Empfehlungen unseres Partners Boviteq».

Bei der Aspiration müssen die Eizellen und insbesondere ihre wolkenförmig angeordneten Versorgungszellen (Cumuluszellen) unversehrt intakt bleiben.

Iulian erklärt den Ablauf im Anschluss an die Eizellgewinnung:

«Wir sortieren die Eizellen noch in Ins sofort nach ihrer Qualität.
Degenerierte Zellen nehmen wir schnellstmöglich heraus, da sie einen negativen Einfluss auf die guten Eizellen haben und deren Chancen auf Weiterentwicklung schmälern».

Die Eizellen werden direkt im Anschluss nach der Entnahme unter dem Mikroskop gesucht. 

Ein Qualitätsmerkmal ist der erhaltene intakte Cumulus aus Versorgungszellen um die Eizelle. 

Der Vergleich der Anzahl der punktierten Follikel am Tier mit den unter dem Mikroskop gefundenen Eizellen dient als Kontrollpunkt.

Degenerierte Eizellen oder solche mit beschädigtem Cumulus müssen möglichst schnell aussortiert werden. 

Die Eizellen guter Qualität werden in ein Transport- und Reifemedium umgesetzt (In vitro Maturation). 

Bei 38°C halten sich die Eizellen im Transportmedium problemlos 24 Stunden. Sie sie reifen dort, um danach befruchtet werden zu können.

Für die Befruchtung im Labor braucht es sorgsames Arbeiten, einen strukturierten, geregelten Ablauf, standardisierte Bedingungen und viel Knowhow.

Iulian erklärt die Planung:

«Da wir immer mittwochs in Ins punktieren, geht es jeweils an einem Donnerstag in Mülligen weiter. Dann müssen wir die frischen Eizellen befruchten und am selben Tag auch noch die Embryonen aus der Vorwoche in Pailletten aufziehen und einfrieren».

Wichtig für eine erfolgreiche Embryoproduktion sind auch die Umweltbedingungen im Labor.

Denn Eizellen sind sehr licht- und temperaturempfindlich.

In jeder Punktionsrunde können grundsätzlich verschiedene Stiere flexibel eingesetzt werden.

Auch die Befruchtung mit gesextem Sperma ist möglich.

Iulian bremst ein wenig:

«Der Züchter kann momentan zwei Stiere zur Befruchtung der Eizellen aus einer OPU-Sitzung auswählen - wenn wir mindestens 18 Eizellen zur Verfügung haben. Sind es weniger, dann arbeiten wir nur mit einem Stier. Ist der gewünschte Samen nicht bei Swissgenetics verfügbar, muss der Züchter ihn zum IVF-Labor bringen». 

Nur ausgereifte Spermien können die Eizelle befruchten. Diese «Kapazitation» geschieht normalerweise im Eileiter der Kuh. Im Labor werden die Verhältnisse dort simuliert.

Interessant: Jeder Stier braucht andere Bedingungen, damit seine Samenzellen jeweils am besten befruchten. 

Iulian erklärt, wie das Team in Mülligen profitiert:

«Unser Partner Boviteq hat eine grosse Datenbank angelegt, welcher Stier unter welchen Verhältissen am besten funktioniert. Dort können wir jeweils nachschauen und die passenden Voraussetzungen schaffen. So wird nichts dem Zufall überlassen – zumindest nicht bei Stieren, die international eingesetzt werden».

Eizellen und Spermien werden dann in einen Brutschrank gestellt.

Die empfindlichen Zellen brauchen kontrollierte Bedingungen, damit es zur Befruchtung kommt.

Iulian berichtet:

«Auch bei den Verhältnissen, die im Brustschrank herrschen müssen - der Temperatur, der Gasmischung, dem Verhältnis von Sauerstoff und CO2 usw. – richten wir uns strikt nach den Vorgaben aus Kanada».

Nach rund einem Tag werden die Eizellen in eine neue Kulturlösung umgesetzt.

Dabei werden die Cumuluszellen, die die Eizelle bereits auf dem Eierstock umhüllt haben, sowie die überschüssigen Spermien entfernt.

Man simuliert auch damit die natürlichen Bedingungen.

Iulian eklärt:

«Dieser Arbeitsschritt ist sehr wichtig: Absterbende Cumuluszellen oder tote Spermien haben einen negativen Einfluss auf den jungen Embryo und schädigen diesen stark».

Nach vier Tagen erkennt man, ob sich die befruchteten Zellen während der letzten Tage geteilt haben oder nicht.

Diejenigen, in denen keine Zellteilung stattgefunden hat, kann man aussortieren.

Iulian sagt:
«In unserem Arbeitsablauf kontrollieren wir montags die Zellteilung. Falls es nicht funktioniert hat und sie übers Wochenende nicht stattgefunden hat, sieht man das zu diesem Zeitpunkt. Ob man aus einer Punktion wirklich Embryonen bekommt, kann man allerdings erst am Mittwoch beurteilen».

Eine Woche nach der Befruchtung und vielen Zellteilungen erreichen die Embryonen das Blastozysten-Stadium.

Rinderembryonen aus IVF werden in diesem Entwicklungsstadium eingefroren. 

Iulian erklärt:

«Auch Embryonen, die sich in den ersten Tagen teilen, können später immer noch absterben oder in der Entwicklung zurückbleiben. Das definitive Ergebnis des Versuchs, das wir dann auch dem Züchter mitteilen können, haben wir erst am Donnerstag – eine Woche nach der Befruchtung».

Wie Embryonen aus konventioneller Embryogewinnung können IVP-Embryonen können in flüssigem Stickstoff gelagert und später auf ein passendes Empfängertier übertragen werden. 
Wenn Empfängerinnen bereit stehen, können IVP-Embryonen -wie die konventionellen auch- frisch übertragen werden.

Iulian bedauert:

«Momentan haben wir noch nicht die Möglichkeit, Embryonen frisch zu übertragen. Das ist ein Manko, aber zurzeit organisatorisch nicht zu lösen. Wir hätten gerne mehr Spielraum mit Embryonen von weniger guter Qualität, die das Einfrieren schlechter wegstecken. Wir suchen momentan eine Lösung!

Pro Zeiteinheit können mehr interessante Anpaarungen mit einer Spenderin durchgeführt werden.

Man kann die IVP daher als «effizienter» als die konventionelle Embryogewinnung durch Spülen bezeichnen.

Dr. Ulrich Witschi, Bereichsleiter Produktion erklärt:

«Das Interesse von Swissgenetics begründet sich klar durch die Genetikentwicklung. Hier ist die in vitro-Fertilisation deutlich flexibler. Es können schneller mehr Embryonen erzeugt und der Hormoneinsatz gesenkt werden. Wertvolle weibliche Tiere können breiter genutzt werden».

Das Interview mit Dr. Iulian Ibanescu «Donnerstage sind nicht gesund» zur IVP erscheint im Toro 06/2022. Man kann es hier als pdf herunterladen.