Zmniejszone lub upośledzone funkcje rozrodcze – a mianowicie hipopłodność i niepłodność – były kiedyś uważane za problemy, które wpływają na spełnienie i samopoczucie osób lub par mających trudności z zajściem w ciążę. Współczesny styl życia, dłuższa oczekiwana długość życia, opóźnione rodzenie dzieci i zanieczyszczenie środowiska przyczyniły się do zwiększenia występowania niepłodności i niepłodności, które są obecnie postrzegane jako problem zdrowia publicznego. Rozwój technik wspomaganego rozrodu (ART), w wielu przypadkach związanych z minimalnie inwazyjnymi procedurami chirurgicznymi, niesie ze sobą nadzieję na przywrócenie, przynajmniej częściowe, funkcji rozrodczych i zyskuje coraz większe zainteresowanie zachowaniem płodności u pacjentów onkologicznych, nawet w wieku dziecięcym. Co więcej, projekt ART znalazł znaczące zastosowania poza dziedziną biomedycyny. Na przykład nowoczesne rolnictwo ewoluowało, umożliwiając skuteczne namnażanie potomstwa zwierząt wyselekcjonowanych pod kątem cech produkcyjnych, co znacząco wpłynęło na zrównoważony rozwój i rentowność zwierząt gospodarskich. Ponadto programy ochrony dzikiej przyrody często opierają się na szerokim zakresie strategii wspomaganego rozrodu. Jednym z najbardziej godnych uwagi przykładów jest projekt BioRescue, w ramach którego stosuje się "zaawansowane technologie reprodukcyjne do ratowania krytycznie zagrożonych ssaków, takich jak nosorożec biały północny". Wyginięcie zagraża jednak wielu rodzimym rasom domowym, które są globalnie zastępowane przez rozpowszechnione bardziej produktywne rasy kosmopolityczne. Zachowanie płodności stało się zatem niezbędne również dla ochrony różnorodności biologicznej zasobów genetycznych zwierząt gospodarskich, aby zapewnić ich dostępność dla przyszłych pokoleń producentów i konsumentów. Z tego punktu widzenia kriobankowanie gamet i zarodków jest sugerowane jako strategia ochrony ex situ , ponieważ ma potencjał ożywienia zagrożonych lub nawet wymarłych gatunków lub ras domowych. Jednakże, podczas gdy kriokonserwacja zarodków i plemników jest dość dobrze ugruntowana u wielu gatunków, zachowanie dziedzictwa matki, obejmującego mitochondrialne DNA, nie jest tak skuteczne. Ograniczone źródło gamet, brak dorosłych komórek progenitorowych wraz z biofizyczną złożonością oocytów należą do głównych czynników ograniczających.
Celem tego zbioru jest przedstawienie wglądu w kilka podejść metodologicznych, wybranych spośród najbardziej skutecznych, które zostały wdrożone w celu pokonania niektórych z opisanych ograniczeń, obejmujących różne gatunki ssaków.
Tradycyjnie, produkcja zarodków in vitro (IVP) wykorzystuje oocyty, które są hodowane in vivo i ekstrahowane z jajnika jako niedojrzałe, w pełni rozwinięte oocyty - które następnie przechodzą dojrzewanie in vitro (IVM) - lub jako dojrzałe oocyty. Drugie podejście jest typowe dla medycznie wspomaganego rozrodu u ludzi i wymaga stymulacji hormonalnej. Jednak tylko bardzo ograniczona liczba gamet może zostać zrekrutowana w ten sposób, a zdecydowana większość rezerwy jajnikowej pozostaje niewykorzystana. W tym miejscu metodologiczne podejścia do dostępu, przynajmniej częściowo, do niewykorzystanych zasobów zostały opisane przez Barrosa i współpracowników1, koncentrując się na oocytach hodowanych przez krowy, pobranych z etapów rozwojowych poprzedzających w pełni rozwinięte. W szczególności gamety pobrane z małych pęcherzyków antralnych są hodowane in vitro , a następnie mogą być wykorzystane do IVM, jak w tradycyjnych schematach IVP bydła.
Jak wspomniano powyżej, etap IVM nie jest zwykle stosowany u ludzi, ze względu na niższą wydajność procesu w porównaniu z innymi gatunkami. Jednakże, gdy stymulacja hormonalna nie może być zaplanowana przed chemioterapią, radioterapią lub zabiegiem chirurgicznym, na przykład u pacjentek w wieku przedpokwitaniowym, lub gdy interwencja musi być natychmiastowa lub istnieje znana podatność na stymulację jajników, IVM stanowi opcję zachowania płodności. W tym scenariuszu Liu iwspółpracownicy sugerują połączone podejście chirurgiczne i biotechnologiczne dla pacjentek poddawanych łagodnym operacjom ginekologicznym, w którym oocyty do IVM są pobierane kontekstowo z operacją ginekologiczną (OP-IVM). Zachowanie płodności pacjentki uzupełnia kriokonserwacja lub zapłodnienie komórek jajowych.
W rzeczywistości, gdy partner jest dostępny, kriokonserwacja zarodków jest preferowana ze względu na wyższą standaryzację i sukces w porównaniu z zamrażaniem oocytów. Oocyt jest w rzeczywistości dużą komórką, o niekorzystnym stosunku powierzchni do objętości, ważnej zawartości lipidów i otoczona półką białkową, wszystkie te cechy sprawiają, że komórka ta jest słabo podatna na przenikanie krioprotektantów, a nawet tempo spadku temperatury podczas zamrażania i ultraszybkiego zamrażania. Jednak systemy zachowania płodności, zarówno u ludzi, jak i u zwierząt, odniosłyby ogromne korzyści z takiego podejścia. W tym ujęciu przedstawiono dwa protokoły, które promują ultraszybkie zamrażanie oocytów, znane również jako witryfikacja, w oocytach kotów i owiec 3,4. Podczas gdy Succu i współpracownicy podkreślają znaczenie warunków hodowli i czasu po ociepleniu dla przywrócenia potencjału rozwojowego oocytów u młodocianych dawców4 , co może mieć konsekwencje również u pacjentów przed okresem dojrzewania, Colombo i Luvoni koncentrują swoją uwagę na opracowaniu przyjaznych dla pola protokołów, mających głównie na celu ochronę różnorodności biologicznej dzikiej przyrody3.
Alternatywną opcją dla mrożenia komórek jajowych jest kriokonserwacja fragmentów jajników. Fragmenty te mogą ostatecznie zostać wcześniej pozbawione większych oocytów, które zostaną przeznaczone do innych procedur, jak opisano przez Brouillet i wsp.5. Fragmenty jajników będą następnie musiały zostać wyhodowane, aby umożliwić wzrost pęcherzyków i zamkniętych oocytów, aż do osiągnięcia odpowiednich etapów. Alternatywnie można je ponownie zaszczepić6. Podejście to pozostaje jednak w dużej mierze eksperymentalne i pomimo pewnych sukcesów dostarczających dowodu na zasadniczą wykonalność, nadal wymaga znacznych wysiłków nie tylko z punktu widzenia badań i rozwoju, ale także na poziomie podstawowej biologii/fizjologii, na co wskazuje wkład dostarczony przez Winshipa i współpracowników7.
Wreszcie, co nie mniej ważne, zachowanie płodności obowiązkowo wiąże się z możliwością zagnieżdżenia się uformowanego zarodka i rozwoju do terminu. W związku z tym przedstawiono podejście mające na celu zapewnienie odpowiedniego rozpoznania matki i płodu z wykorzystaniem minimalnie inwazyjnych interwencji chirurgicznych u konia8.
Przedstawiono tu obszerny zbiór podejść biotechnologicznych i chirurgicznych dla grup badawczych i medycznych, które poszukują najnowocześniejszych metodologii zachowania płodności, z nadzieją, że dokładne udostępnianie protokołów będzie przydatne do poprawy istniejącej praktyki i krytycznego myślenia o istotnych wyzwaniach w tej dziedzinie i sposobach ich przezwyciężenia.