As biotecnologias aplicadas à Reprodução e Melhoramento Animal: Inseminação Artificial, Transferência de embriões, Fertilização in vitro e Clonagem – Parte 1

Por Erica Perez Marson, Thiago Previero e José Bento Sterman Ferraz¹

Objetivos

Comentar resumidamente, as biotecnologias reprodutivas acima referidas, descrevendo suas vantagens e desvantagens, além de suas contribuições à eficiência reprodutiva e produtiva de um rebanho;

Estimular o raciocínio crítico e a entendimento sobre como a genética e a reprodução simultaneamente podem contribuir ao melhoramento genético de um rebanho;

Ressaltar as conseqüências genéticas dessa disseminação mais intensa de material genético e a responsabilidade no manejo da tecnologia disponível.

Introdução

Aspectos gerais

A genética e a reprodução formam, juntas, a base para o sucesso no acasalamento animal e na produção. Conseqüentemente, estas são as áreas de maior pesquisa em sistemas de produção animal. No momento da fertilização, ambos os gametas paterno e materno contribuem morfologicamente e bioquimicamente para o desenvolvimento dos componentes nucleares e citoplasmáticos do embrião. Assim como o desenvolvimento progride, o genoma embrionário começa a ser expresso regulando o seu próprio desenvolvimento. Portanto, já está claramente estabelecido que a completa contribuição dos genes a partir do genoma maternal e paternal é requerida não somente pela transmissão de características como também para o desenvolvimento embrionário normal.

Os progressos que vêm sidos obtidos na área de biotecnologia estão embasados principalmente nas descobertas científicas em biologia da reprodução e, mais recentemente, na biologia e genética molecular.

As biotecnologias da reprodução podem ser aplicadas para aumentar a eficiência reprodutiva e produtiva, preservar os recursos genéticos animais, melhorar a qualidade dos produtos ou introduzir novas estratégias de produção e novos produtos animais. Inserida em um rebanho que é submetido à avaliação genética, qualquer biotecnologia, desde as mais centenárias, como a inseminação artificial, podem trazer vantagens extremamente relevantes, o que se traduz na identificação mais precisa dos animais de melhor genética, conseqüentemente aumentando a acurácia de seleção, na utilização mais intensa desses animais de melhor genética, ou seja, intensidade de seleção, na identificação precoce dos animais possuidores de melhor genética, o que diminui o intervalo de gerações e finalmente, nos possíveis reflexos na estrutura genética das populações, o que se traduz em variabilidade genética.

Importantes alterações nas freqüências gênicas das populações já foram percebidas com a introdução da inseminação artificial (IA) e o congelamento de sêmen que possibilitaram o uso intensivo de material genético masculino. Posteriormente, as técnicas de superovulação, colheita de oócitos (ovum pick-up), fertilização de embriões in vitro (FIV) e produção in vitro, sexagem e transferência de embriões (TE) dedicaram-se a diminuir as limitações da intensa disseminação de material genético feminino.

Evolução das biotecnologias reprodutivas e suas contribuições gerais ao sistema produtivo

As biotecnologias reprodutivas vêm atravessando um período promissor gerando, gradativamente, novos caminhos a serem desvendados:

– Criopreservação do sêmen e a inseminação artificial (IA);
– Implementação da transferência de embriões (TE) e técnicas relacionadas, tais como, a punção folicular, criopreservação e micromanipulação de embriões para sexagem, clonagem, transferência de genes;
– Clonagem de animais a partir de células embrionárias, fetais e adultas.
– Clonagem de genes e geração de genes funcionais construídos;
– Produção de animais transgênicos;
– Análise genômica por meio de técnicas genética molecular;

Este arsenal de biotécnicas atualmente disponíveis tem permitido avanços significativos, tais como:

– indução e maior controle da atividade reprodutiva;
– produtividade em períodos não tradicionais em algumas espécies de reprodução sazonal;
– maximização e aceleração do progresso genético em espécies de importância econômica;
– preservação de espécies em extinção;
– aprimoramento ou criação de novos produtos ou fármacos, com a produção de animais transgênicos.

A agregação das diversas tecnologias disponível aos sistemas de produção animal atenderá a uma série de objetivos na produção animal:

– Preservação da diversidade genética dos animais pela integração de conceitos biotecnológicos como a preservação de células da linhagem germinativa, embrionária, somáticas e DNA num futuro muito próximo;
– Micromanipulação de gametas e embriões com o desenvolvimento, aperfeiçoamento e adaptação dos procedimentos para produção de gametas e embriões com sexo pré-determinado, produção de clones e animais transgênicos;
– Produção de genomas de elevado valor genético com o desenvolvimento, aperfeiçoamento e adaptação dos métodos de obtenção de genomas animais in vitro e in vivo;
– Organização de bancos de germoplasma, que funcionem como reserva estratégica de material genético e troca deste material em todo mundo por meio do uso de sêmen e embrião congelados;
– Criação de características específicas produtivas via transferência de genes, para beneficiar os consumidores e para melhoramento das técnicas de processamento de alimentos;
– Novas perspectivas para o uso de animais de produção para propostas biomédicas, tais como, para a síntese de proteínas farmacêuticas na glândula mamária de produtos de origem transgênica e para a geração de suínos transgênicos a serem utilizados como doadores de órgãos satisfatórios para a xenotransplantação;
– Melhoramento do progresso genético por meio de programas de acasalamento integrados, embasados nos procedimentos biotecnológicos, utilizando-se animais de elevado valor genético para melhorar o desempenho e produção de características específicas. A análise genômica permite ainda uma determinação acurada dos valores genéticos;
– Desenvolvimento ou aperfeiçoamento de novos produtos de origem animal.
– Erradicação de disordens genéticas e doenças determinadas geneticamente.
– Implementação de conceitos éticos e de higiene com o uso da IA e TE;
– Referência ao conceito de riscos biológicos nas bioténicas que exigem a manipulação de gametas e embriões;
– Formação de recursos humanos especializados.

Como as biotecnologias reprodutivas podem ser usadas para atingir um efetivo melhoramento genético nas diferentes espécies de animais domésticos

O efeito primordial consiste no aumento do potencial reprodutivo do rebanho. Isto faz com que poucos pais sejam requeridos para produzir um considerável número de produtos. Geneticamente, isto resulta em aumento da intensidade de seleção, que por sua vez, resulta em aumento do mérito genético dos produtos. Em uma população fechada, a taxa de melhoramento genético desta pode ser aumentada. Este é a vantagem genética essencial oferecida pelas biotecnologias reprodutivas.

Entretanto, também se pode citar uma desvantagem: devido ao uso mais intenso de poucos indivíduos elas podem criar problemas substanciais em termos de endogamia e variabilidade da resposta, o que resulta em perda da variação genética. As biotécnicas tradicionais já bastante difundidas como a IA, TE e FIV, por exemplo, podem aumentar substancialmente a taxa de melhoramento genético, com taxas aceitáveis de endogamia. A sexagem de sêmen e a clonagem, entretanto, podem contribuir com aumento limitado na taxa de melhoramento genético, contudo a clonagem pode produzir ainda um substancial impulso no mérito genético médio da população revolucionando a estrutura racial.

Atualmente o que se verifica é que os pesquisadores buscam compreender em sua profundidade as implicações do uso de diferentes biotecnologias reprodutivas disponíveis bem como as saídas viáveis para a utilização das mesmas, tais como, algumas sugestões práticas sobre como dispor melhor destas nos programas de melhoramento usufruindo suas vantagens sem deixar que suas limitações também sejam consideradas.
___________________________________________
¹FZEA/USP