Overview - area di ricerca zootecnica
Le biotecnologie della riproduzione sono da sempre al centro della ricerca zootecnica allo scopo di migliorare le produzioni animali e l’efficienza riproduttiva. Negli ultimi decenni l’impatto di queste tecnologie è stato notevolissimo, soprattutto nel bovino, a partire dalla diffusione della fecondazione artificiale e dei metodi di sincronizzazione dei calori per arrivare alle moderne tecniche di trasferimento embrionale e produzione di embrioni in vitro.
Il team Avantea ha svolto molta ricerca in ambito zootecnico come dimostrano le decine di pubblicazioni scientifiche su riviste internazionali di settore. In particolare Avantea ha contribuito allo sviluppo delle tecniche di produzione di embrioni in vitro che sono ormai una realtà applicativa sia in Italia sia in tutti i paesi a zootecnica avanzata per quanto riguarda la specie bovina. Per la specie bufalina ed equina Avantea vanta ancora un certo vantaggio sul fronte della ricerca e del trasferimento di tecnologia nei confronti di molti laboratori nel mondo.
Oltre a questo continuo lavoro di ottimizzazione delle tecniche di produzione in vitro Avantea sta svolgendo un articolato programma di ricerca sul problema della infertilità bovina, la cui incidenza è crescente in tutti i paesi a zootecnia avanzata.
Infine la tecnica della clonazione animale, attraverso la quale si possono ottenere copie identiche di soggetti di particolare interesse, rappresenta una tecnologia che può trovare un’applicazione per razze in via di estinzione o può rappresentare una sorta di assicurazione per riproduttori di eccezionale valore.
Avantea coordina progetti nazionali e internazionali in area zootecnica. Per ulteriori informazioni
Embrioni e infertilità
L’attività di ricerca di Avantea in campo zootecnico è incentrata sul tema dell’infertilità nella specie bovina e in quella bufalina. In tale ambito Avantea è partner di diversi progetti nazionali e internazionali (Fecund), che hanno come scopo quello del miglioramento genetico in queste due specie attraverso le biotecnologie riproduttive associate alle moderne tecniche di genomica e proteomica.
I nuovi metodi di selezione attraverso l’utilizzo della genomica e l'impiego delle nuove biotecnologie riproduttive nelle specie bovina e bufalina, sono stati i temi affrontati nel corso dei due convegni organizzati da Avantea: nell’ottobre 2012 in collaborazione con AIA LGS, Parco Tecnologico Padano e con il sostegno della Regione Lombardia in occasione della Fiera del Bovino da Latte svoltasi a Cremona (per maggiori info, leggi la news) e nel maggio 2009 in una giornata dedicata all’applicazione della tecnica Ovum Pick Up con seme sessato nell’ambito dei programmi di selezione (vedi le registrazioni del convegno disponibili nella sezione video del nostro sito).
Per la specie bovina, Avantea ha preso parte a diversi progetti di ricerca, tra cui i progetti Embryofert (leggi la scheda del progetto) e Uterofert (scarica la brochure del convegno), finanziati dalla Regione Lombardia, nei quali è stato dimostrato che sia un alto livello di consanguineità tra i riproduttori, sia la presenza di patologie uterine rappresentano due importanti fattori causali di ipofertilità bovina.Per quanto riguarda invece la specie bufalina, Avantea ha partecipato alla realizzazione di un progetto nazionale riguardante le biotecnologie riproduttive innovative, in particolare l’applicazione dell’Ovum Pick Up, per la diffusione della bufala mediterranea italiana.
Pubblicazioni
Galli C, Duchi R, Colleoni S, Lagutina I, Lazzari G. Ovum pick up, intracytoplasmic sperm injection and somatic cell nuclear transfer in cattle, buffalo and horses: from the research laboratory to clinical practice. Theriogenology. 2014 Jan 1;81(1):138-51.
Hall V, Hinrichs K, Lazzari G, Betts DH, Hyttel P. Early embryonic development, assisted reproductive technologies, and pluripotent stem cell biology in domestic mammals. Vet J. 2013 Aug;197(2):128-42. doi: 10.1016/j.tvjl.2013.05.026. Epub 2013 Jun 27. Review.
Puglisi R, Cambuli C, Capoferri R, Giannino L, Lukaj A, Duchi R, Lazzari G, Galli C, Feligini M, Galli A, Bongioni G. Differential gene expression in cumulus oocyte complexes collected by ovum pick up from repeat breeder and normally fertile Holstein Friesian heifers. Anim Reprod Sci. 2013 Sep;141(1-2):26-33. doi: 10.1016/j.anireprosci.2013.07.003. Epub 2013 Jul 17.
Lazzari G, Colleoni S, Duchi R, Galli A, Houghton FD, Galli C. Embryonic genotype and inbreeding affect preimplantation development in cattle. Reproduction. 2011 May;141(5):625-632.
Lazzari G, Colleoni S, Lagutina I, Crotti G, Turini P, Tessaro I, Brunetti D, Duchi R, Galli C. Short-term and long-term effects of embryo culture in the surrogate sheep oviduct versus in vitro culture for different domestic species. Theriogenology. 2010 Apr 1;73(6):748-57.
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Clonazione zootecnica
La tecnica della clonazione somatica, meglio definita come "somatic cell nuclear transfer", è la procedura con la quale il nucleo di una cellula (ottenuta da una biopsia cutanea dell’animale da clonare) è trasferito all’interno di un ovocita privato del proprio nucleo. In questo modo si ottiene un embrione che, trapiantato nell'utero di una femmina ricevente, si svilupperà in un soggetto geneticamente identico al donatore della cellula cutanea. La clonazione consente quindi di produrre delle copie genetiche di animali di particolare interesse.
Inoltre, la clonazione può essere associata all’ingegneria genetica laddove le cellule utilizzate per la clonazione siano state geneticamente modificate; in questo caso l’animale clonato sarà portatore della stessa modificazione genetica e sarà quindi un animale transgenico. Questa procedura è attualmente quella più utilizzata per generare modelli di grossi animali per la ricerca biomedica.
Dopo la nascita del primo mammifero clonato da una cellula somatica, la pecora Dolly nel 1996, Avantea ha sviluppato la tecnica della clonazione adattandola alle caratteristiche biologiche delle diverse specie animali generando alcuni dei “first clone” nella specie bovina, equina e suina.
Galileo, primo clone al mondo di un toro adulto
Nel 1999 presso il Laboratorio di Tecnologie della Riproduzione di Avantea nasce il primo clone al mondo di un toro adulto: Galileo, una copia genetica del famoso toro americano Zoldo di razza Bruna. Galileo non è solo il primo toro clonato ma è anche il primo clone ottenuto utilizzando linfociti, le cellule bianche del sangue, raccolti dal soggetto originale Zoldo. Una nuova tecnica sperimentata per dimostrare la possibilità di clonare animali anche attraverso un semplice prelievo di sangue.
Prometea, primo clone equino al mondo
Nel 2003 Avantea ottiene il primato mondiale del primo cavallo clonato, la puledra Prometea, annunciata da un articolo scientifico di Nature che la rende celebre presso tutta la comunità scientifica. Prometea non è solo il primo cavallo clonato ma ha anche una seconda peculiarità che la rende unica: il fatto di essere stata partorita dalla stessa cavalla dalla quale sono state derivate le cellule utilizzate nel trasferimento nucleare.
Primi suini clonati in Italia
Nel 2005 Avantea ottiene in Italia i primi suini clonati. Da allora l’attività di ricerca si concentra sul suino e la clonazione è utilizzata soprattutto nell’ambito della ricerca biomedica.
Pubblicazioni
- Hendriks WK, Colleoni S, Galli C, Paris D, Colenbrander B, Stout TAE. Mitochondrial DNA replication is initiated at blastocyst formation in equine embryos. Reprod Fertil Dev. 2019;31:570-8.
- Perota A, Lagutina I, Duchi R, Zanfrini E, Lazzari G, Judor JP, et al. Generation of cattle knockout for galactose-alpha1,3-galactose and N-glycolylneuraminic acid antigens. Xenotransplantation. 2019:e12524.
- Loi P, Galli C, Lazzari G, Matsukawa K, Fulka J, Jr., Goeritz F, et al. Development to term of sheep embryos reconstructed after inner cell mass/trophoblast exchange. J Reprod Dev. 2018;64:187-91.
- Hildebrandt TB, Hermes R, Colleoni S, Diecke S, Holtze S, Renfree MB, et al. Embryos and embryonic stem cells from the white rhinoceros. Nat Commun. 2018;9:2589.
- Hendriks WK, Colleoni S, Galli C, Paris D, Colenbrander B, Stout TAE. Mitochondrial DNA replication is initiated at blastocyst formation in equine embryos. Reprod Fertil Dev. 2018.
- Claes A, Cuervo-Arango J, van den Broek J, Galli C, Colleoni S, Lazzari G, et al. Factors affecting the likelihood of pregnancy and embryonic loss after transfer of cryopreserved in vitro produced equine embryos. Equine Vet J. 2018.
- Ruggeri E, DeLuca KF, Galli C, Lazzari G, DeLuca JG, Stokes JE, et al. Use of Confocal Microscopy to Evaluate Equine Zygote Development After Sperm Injection of Oocytes Matured In Vivo or In Vitro. Microsc Microanal. 2017;23:1197-206.
- C G. Achievements and unmet promises of assisted reproduction technologies in large animals: a personal perspective. Animal Reproduction. 2017;14:614-21.
- Walter J, Colleoni S, Lazzari G, Fortes C, Grossmann J, Roschitzki B, et al. Developmental Competence of Equine Oocytes is Associated with Alterations in their Cumulus Proteome. Journal of Equine Veterinary Science. 2016;41:77-8.
- Saragusty J, Diecke S, Drukker M, Durrant B, Friedrich Ben-Nun I, Galli C, et al. Rewinding the process of mammalian extinction. Zoo Biol. 2016;35:280-92.
- Sanchez R, Herrera C, Blanco M, Rosati I, Lazzari G, Colleoni S, et al. In Vitro Production of Equine Embryos by Ovum Pick Up and Intracytoplasmic Sperm Injection in Young Mares. Journal of Equine Veterinary Science. 2016;41:77.
- Galli C, Colleoni S, Duchi R, Lazzari G. Male Factors Affecting the Success of Equine In Vitro Embryo Production by Ovum Pickup-Intracytoplasmic Sperm Injection in a Clinical Setting. Journal of Equine Veterinary Science. 2016;43, Supplement:S6-S10.
- Galli C, Colleoni S, Claes A, Beitsma M, Deelen C, Necchi D, et al. Overnight shipping of equine oocytes from remote locations to an ART laboratory enables access to the flexibility of Ovum Pick Up-ICSI and embryo cryopreservation technologies. Journal of Equine Veterinary Science. 2016;41:82.
- Colleoni S, Lazzari G, Duchi R, Baca Castex C, Mari G, Lagutina I, et al. Fertilization and development of oocytes after ICSI with semen of stallions with different in vivo fertility. Journal of Equine Veterinary Science. 2016;32:408-9.
- Claes A, Galli C, Colleoni S, Necchi D, Lazzari G, Deelen C, et al. Factors influencing oocyte recovery and in-vitro production of equine embryos in a commercial OPU/ICSI program. Journal of Equine Veterinary Science. 2016;41:68-9.
- Ruggeri E, DeLuca KF, Galli C, Lazzari G, DeLuca JG, Carnevale EM. Cytoskeletal alterations associated with donor age and culture interval for equine oocytes and potential zygotes that failed to cleave after intracytoplasmic sperm injection. Reprod Fertil Dev. 2015;27:944-56.
- Abeni F, Capelletti M, Terzano GM, Federici C, Speroni M, Petrera F, Dal Prà A, Galli C, Duchi R, Lazzari G, Pirlo G, Aleandri R. Plasma estrone sulfate, clinical biochemistry, and milk yield of dairy cows carrying a fetus from a bull or its clone. Theriogenology. 2014 Jul 23. pii: S0093-691X(14)00356-2. doi: 10.1016/j.theriogenology.2014.07.015. [Epub ahead of print]
- Rossi B, Merlo B, Colleoni S, Iacono E, Tazzari PL, Ricci F, Lazzari G, Galli C. Isolation and in Vitro Characterization of Bovine Amniotic Fluid Derived Stem Cells at Different Trimesters of Pregnancy. Stem Cell Rev. 2014 Oct;10(5):712-24. doi: 10.1007/s12015-014-9525-0.
- Galli C, Duchi R, Colleoni S, Lagutina I, Lazzari G. Ovum pick up, intracytoplasmic sperm injection and somatic cell nuclear transfer in cattle, buffalo and horses: from the research laboratory to clinical practice. Theriogenology. 2014 Jan 1;81(1):138-51.
- Galli C, Colleoni S, Turini P, Crotti G, Dieci C, Lodde V, Luciano AM, Lazzari G Holding equine oocytes at room temperature for 18 hours prior to in vitro maturation maintains their developmental competence Journal of Equine Veterinary Science Volume 34, Issue 1 , Pages 174-175, January 2014
- Galli C, Lagutina I, Duchi R, Colleoni S, Lazzari G. Cloning of Equines. In: Cibelli J GJ, Wilmut I, Lanza M, West MD, Campbell KS, editor. Principles of Cloning. second edition ed. Amsterdam: Elsevier Academic Press; 2014. p. 287-97.
- Galli C, Duchi R, Colleoni S, Lagutina I, Lazzari G. Ovum pick up, intracytoplasmic sperm injection and somatic cell nuclear transfer in cattle, buffalo and horses: from the research laboratory to clinical practice. Theriogenology. 2014 Jan 1;81(1):138-51.
- Dieci C, Lodde V, Franciosi F, Lagutina I, Tessaro I, Modina SC, Albertini DF, Lazzari G, Galli C, Luciano AM.The effect of cilostamide on gap junction communication dynamics, chromatin remodeling, and competence acquisition in pig oocytes following parthenogenetic activation and nuclear transfer. Biol Reprod. 2013 Sep 27;89(3):68. doi: 10.1095/biolreprod.113.110577. Print 2013 Sep.
- Lagutina I, Fulka H, Lazzari G, Galli C Interspecies somatic cell nuclear transfer: advancements and problems. Cell Reprogram. 2013 Oct;15(5):374-84. doi: 10.1089/cell.2013.0036. Epub 2013 Sep 13.
- Lauri A, Lazzari G, Galli C, Lagutina I, Genzini E, Braga F, Mariani P, Williams JL. Assessment of MDA efficiency for genotyping using cloned embryo biopsies. Genomics.2013 Jan;101(1):24-9.
- Lagutina I, Zakhartchenko V, Fulka H, Colleoni S, Wolf E, Fulka J, Lazzari G, Galli C. Formation of nucleoli in interspecies nuclear transfer embryos derived from bovine, porcine and rabbit oocytes and nuclear donor cells of various species. Reproduction. 2011 Jan 14.
- Lagutina I, Fulka H, Brevini TA, Antonini S, Brunetti D, Colleoni S, Gandolfi F, Lazzari G, Fulka J Jr, Galli C. Development, embryonic genome activity and mitochondrial characteristics of bovine-pig inter-family nuclear transfer embryos. Reproduction. 2010 Aug. 140(2):273-85.
- Galli C, Lagutina I, Duchi R, Colleoni S, Lazzari G. Somatic cell nuclear transfer in horses. Reprod Domest Anim 2008;43 Suppl 2: 331-337. Full text.
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