Cryopreservation: a way to preserve the genetic resources of animals

Abstract

Intense manmade pressure on ecosystems leads to a reduction in biological diversity. At present, deepfreezing of biomaterials cryopreservation is widely used to preserve species diversity and duplicate valuable specimens from world collections. Intense anthropogenic pressure on ecosystems leads to a reduction in the natural capacity for self-extraction of species and limits their reproduction. The number and diversity of valuable and rare, but lowresistant species, is declining; they are replaced by a few inferior or harmful but highly productive and resistant species (gray rat, gray crow, etc.). A significant number of fish, birds, animals (Araripsky Manakin, Red Monkey, Spotted Harlequin, Red–finned Blueeyed, Java Rhinoceros) were on the verge of extinction. Each species has a unique genotype, and a rapid decline in numbers leads to a reduction in genetic diversity, making it vulnerable to overfishing, environmental pollution and accompanied by depression with consequent extinction. The steady decline in biodiversity threatens the fact that the degradation processes hidden in natural populations appear suddenly and lead to the complete extinction of the most common species. Such dynamics are growing like a landslide, and the number of such economically and ecologically valuable fish species as the nelma, muksun population in the Siberian sturgeon has been catastrophically reduced. Their ecological niches are occupied by more stable and less in demand carpets, rattan and others. For sustainable development, modern and future selection, the most important tasks are maintenance of species diversity, conservation of valuable species, development of approaches and organization of longterm storage of the gene pool. Slow freezing, a common method for cryopreservation of embrions, causes osmotic shock (solution effect) and intracellular ice crystallization leading to cell damage. Vitrification is an alternative method for cryopreservation in which cells are exposed to a higher concentration of cryoprotectants and frozen with an ultrarapid freezing velocity, resulting in an ice crystal free, solid glass-like structure. Presently, vitrification is a popular method for cryopreservation of embryos. However, vitrification of oocytes is still challenging due to their complex structure and sensitivity to chilling.

Посилений техногенний тиск на екосистеми призводить до зменшення біологічного різноманіття. В даний час глибоке заморожування біоматеріалів кріоконсервація широко використовується для збереження видового різноманіття та копіювання цінних зразків зі світових колекцій. Інтенсивний антропогенний тиск на екосистеми призводить до зменшення природної здатності до самовидобування видів та обмежує їх розмноження. Кількість і різноманітність цінних і рідкісних, але низькостійких видів зменшується; їх замінюють кілька неповноцінних або шкідливих, але високопродуктивних і стійких видів (сірий щур, сіра ворона тощо). Значна кількість риб, птахів, тварин (Араріпський Манакін, Червона Мавпа, Плямистий Арлекін, Червоноплав Синьоокий, ЯваНосоріг) опинилася на межі зникнення. Кожен вид має унікальний генотип, і швидке зменшення чисельності призводить до зменшення генетичного різноманіття, що робить його вразливим до перелову, забруднення навколишнього середовища та супроводжується депресією з подальшим вимиранням. Постійне зниження біорізноманіття загрожує тим, що процеси деградації, приховані в природних популяціях, з’являються раптово і призводять до повного зникнення найпоширеніших видів. Така динаміка зростає, як зсув, і кількість таких економічно та екологічно цінних видів риб, як нельма, муксун популяція у сибірського осетра катастрофічно зменшилася. Їхні екологічні ніші зайняті більш стабільними і менш затребуваними килимами, ротангом та іншими. Для сталого розвитку, сучасного та майбутнього відбору найважливішими завданнями є підтримка видового різноманіття, збереження цінних видів, розробка підходів та організація довгострокового зберігання генофонду. Повільне заморожування, поширений метод кріоконсервації ембріонів, спричинює осмотичний шок (ефект розчину) та внутрішньоклітинну кристалізацію льоду, що призводить до пошкодження клітин. Вітрифікація це альтернативний метод кріоконсервації, при якому клітини піддаються підвищеній концентрації кріопротекторів і заморожуються з надшвидкою швидкістю заморожування, в результаті чого утворюється тверда скляна структура, що не містить крижаного льоду. В даний час вітрифікація є популярним методом кріоконсервації ембріонів. Однак склорізація ооцитів все ще є складною через їх складну структуру та чутливість до охолодження.