Künstliche Befruchtung (AI) und konventioneller Embryotransfer (ET) waren in der Vergangenheit die wirksamsten Methoden zur Fortpflanzung von Rindern und haben den genetischen Fortschritt vorangetrieben. Viele der heutigen Rinderzüchter haben jedoch aufgrund mangelnder Fortschritte bei diesen Technologien die In-vitro-Fertilisation (IVF) in ihre Fortpflanzungsprogramme aufgenommen. IVF hat sich in aller Stille zu einem praktischen und wirtschaftlich tragfähigen Fortpflanzungsinstrument mit zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten für Milchvieh- und Rinderzuchtbetriebe entwickelt.
„Das Prinzip der IVF besteht darin, einen lebensfähigen Embryo außerhalb des Körpers der Spenderkuh zu erzeugen“, sagt Vytelle Tierarzt für Reproduktionsdienste, Dr. Joe Mancino. „Der Hauptgrund, warum Rinderzüchter IVF verwenden, ist die Vermehrung wertvoller Genetik“, sagt Mancino. „Eine Kuh in ihrem natürlichen Zustand bekommt ein Kalb pro Jahr, was etwa 10 in einem durchschnittlichen Leben entspricht. Mit IVF könnte sie jährlich 10 bis 100 Kälber bekommen. Die wertvollsten Tiere werden maximal ausgebeutet.“
Die weltweite IVF-Industrie floriert.
Die neuesten Daten der International Embryo Technology Society (IETS) zeigen, dass im Jahr 2023-
- 2,411,329 Embryonen wurden bei Nutztieren gewonnen oder erzeugt.
- 93.2 % dieser über 2 Millionen Embryonen stammten von Rindern.
- Die Zahl der bei Rindern erzeugten Embryonen (IVF und konventionell) stieg ab 11.5 um 2022 %.
- Die Zahl der durch IVF erzeugten Embryonen stieg ab 15.8 um 2022 %, während die Zahl der konventionellen Embryonen um 6.3 % zurückging.
- Weltweit machten durch IVF erzeugte Embryonen im Jahr 83.5 2023 % aller übertragbaren Rinderembryonen aus.
In der nordamerikanischen Milchindustrie (Zahlen umfassen stimulierte und nicht stimulierte Systeme).
- Bei 126,215 weiblichen Spenderinnen wurde eine IVF-Probe entnommen.
- Es wurden 2,835,956 Eizellen gesammelt.
- Von Milchspendern wurden 523,817 übertragbare Embryonen erzeugt.
IVF-Begriffe
OPU (Ovum Pick-Up) stimuliert und nicht stimuliert
Ein Fortpflanzungsprozess, bei dem Eizellen aus den Eierstöcken einer Spenderkuh entnommen werden.
- Bei einem stimulierten System ist die Injektion eines follikelstimulierenden Hormons (FSH) erforderlich, um die Follikel zu stimulieren oder zu vergrößern und so die Eizellentnahme zu erleichtern.
- Ein nicht stimuliertes System benötigt kein FSH zur Entnahme.
Follikel: Follikel sind mit Flüssigkeit gefüllte Blasen, die an der Oberfläche des Eierstocks haften und Oozyten (unreife Eizellen) enthalten.
Eier: Beim Eisprung des Tieres werden Eier (Ova) aus dem Eierstock freigesetzt.
Eizellen: Oozyten sind unreife Eizellen, die mithilfe der OPU entnommen werden.
Embryonen: Die Embryonen sind befruchtete Eier (Ova), die begonnen haben, sich zu mehreren Zellen zu entwickeln.
Nutzungsbedingungen für Samen
- Herkömmliche Samenhalme enthalten sowohl männliche als auch weibliche Spermien.
- Bei der umgekehrten Sortierung handelt es sich um eine Technologie zur Trennung von Sperma für ein ausgewähltes Geschlecht aus einem konventionell gefrorenen Spermaröhrchen.
- Vorgeschlechtliche Samenhalme enthalten nur männliche oder weibliche Spermien.
Schritte des IVF-Verfahrens
- OPU-Sammlung – Ausgebildete OPU-Sammeltechniker führen eine speziell entwickelte, mit Ultraschall ausgestattete Sonde und eine geführte Sammelnadel in die mit Flüssigkeit gefüllten Follikel ein, die an den Eierstöcken befestigt sind. Die Eizellen in den Follikeln werden abgesaugt und in einem Auffangröhrchen oder Filter aufgefangen.
- Die Suche – Ein Embryologe spült und durchsucht den Filter unter dem Mikroskop. Die lebensfähigen Eizellen werden entnommen, gezählt und klassifiziert, bevor sie in ein Reifungsmedium gegeben werden.
- Befruchtung – Nach dem Transport ins Labor und etwa 24 Stunden nach der OPU-Entnahme werden die Eizellen mit dem gewünschten Sperma befruchtet.
- Inkubation: Die Embryonen reifen 8 Tage lang in Brutkästen und einem eigenen Kulturverfahren heran.
- Embryotransfer – Auf Wunsch werden frische Embryonen verpackt, an die Farm zurückgeschickt und in Empfängerweibchen eingepflanzt. Embryonen können auch für eine spätere Verwendung eingefroren werden.
Vorteile der IVF
Laut Mancino ergeben sich aus der IVF drei wesentliche Vorteile.
- Bei hochwertigen weiblichen Tieren, die aus gesundheitlichen Gründen wie Lahmheit oder Sehnenverletzungen nicht schwanger werden sollten, kann eine sichere Aspiration durchgeführt werden. Dabei werden Embryonen erzeugt und an Empfängerinnen übertragen.
- Einige hochwertige Rinder sind aufgrund von Narbenbildung, Verstopfungen oder Anomalien des Gebärmutterhalses und der Fortpflanzungsorgane nicht produktiv. IVF-Entnahme, Embryoentwicklung und -übertragung sind praktikable Methoden, um aus diesen wertvollen Tieren lebende Kälber zu produzieren.
- Genetisch hochwertige Weibchen können abgesaugt und die daraus resultierenden Embryonen zur Erzeugung von Ersatzweibchen verwendet oder an andere Produzenten verkauft werden, die eine spezielle Genetik benötigen.
Zu den weiteren kleineren Vorteilen gehört die Möglichkeit, Embryonen von schwangeren Spenderinnen zu gewinnen. Bei Verwendung eines nicht stimulierten Systems können Eizellen entnommen werden, ohne den Fötus während der Schwangerschaft bis zu 100 Tage lang zu stören.
Da bei der IVF heute keine Hormonspritze mehr zur Vorbereitung der Eizellen benötigt wird, müssen die Spenderinnen zum Zeitpunkt der Entnahme nicht mehr im Zyklus sein. Bei Färsen vor der Pubertät können Eizellen abgesaugt und zur Embryonenbildung entnommen werden.
„Identifizieren Sie die weiblichen Tiere, die Sie aufziehen möchten, anhand phänotypischer Daten, Milchproduktion, Gesundheit, reproduktiver Fruchtbarkeit, Langlebigkeit oder sogar jährlicher Verkaufsdaten“, sagt Mancino. „Wenn eine Lieblingskuh immer den Verkaufsschlager hat oder das Kalb mit dem größten Potenzial zur Welt bringt, was wäre, wenn Sie eine ganze Herde wie sie hätten?“
Erste Schritte mit der IVF.
Mancino erklärt, dass ein wichtiger Aspekt für Milchviehbetriebe, die zum ersten Mal über eine IVF nachdenken, darin besteht, sich ein Ziel zu setzen und einen Plan zu erstellen, der an die Zuchtziele gebunden ist. „Darüber hinaus ist der Einstieg in die IVF von der Benutzerfreundlichkeit geprägt. Damit können Milchviehbetriebe eine schnellere genetische Verbesserung erreichen als mit jeder anderen Fortpflanzungsmethode“, sagt er.
Molkereien, die neu in der IVF sind, haben zahlreiche Gründe, den ersten Schritt in Richtung reproduktiver Entwicklung zu unternehmen.
- Die Entnahme kann bei präpubertären Färsen, trächtigen Kühen oder frisch gekalbten weiblichen Tieren erfolgen.
- Wunschspender benötigen wenig bis gar keine Vorbereitung.
- Ein einzelner Samenhalm kann für mehrere Spender aufgeteilt werden.
- Während der Spendersammlung können die Betriebe ihre Standardprogramme zur künstlichen Befruchtung fortsetzen.
- Produzenten können wettbewerbsfähige Genetik aufbauen, indem sie alle zwei Wochen Embryonen erzeugen und gleichzeitig ihren täglichen Aufgaben nachkommen.
Darüber hinaus ist die Empfängerseite der Gleichung selbst für Neulinge in der IVF nie ein Problem. Die erfolgreichsten Molkereien verfügen über einen internen Zustrom von Empfängern, um die wertvollsten Embryonen zu erhalten.
Molkereien, die sich in diesen sich ständig weiterentwickelnden Bereich der Reproduktion wagen, können problemlos mit der IVF als ihrer bevorzugten Lösung beginnen. IVF fördert den genetischen Fortschritt, steigert den Gewinn und bringt Elitegenetik schneller in die Produktion.
Eine Erfolgsgeschichte
Der Betrieb von ZBW Genetics in Durhamville, NY, bietet eine breite Palette von Milchviehrassen, von Holstein über Ayrshire, Schweizer Rinder bis hin zu Jersey-Rindern. Der Schwerpunkt liegt auf der Genomik, der Entwicklung interessanter Kuhfamilien für die Käufergemeinschaft und der Vermarktung von Embryonen und lebenden Kälbern aus seiner Elitegenetik.
„Wir züchten nach Bedarf“, sagt Eigentümer Kevin Ziemba. „Das diversifiziert uns, hilft uns, die Leidenschaft der Züchter kennenzulernen und wir haben die Hände in mehreren Körben, um plötzlichen Marktveränderungen immer zwei Schritte voraus zu sein.“
In der Vergangenheit hat sich der Embryotransfer in der Molkerei bewährt, er war jedoch aufgrund von Spülvorgängen, mehreren Zuchtversuchen und engen Zeitvorgaben mühsam und zeitaufwändig.
Da die IVF durch die Entnahmeprotokolle ohne Spritze und FSH einfacher wurde, Vytelle half ZBW, die üblichen 30 Embryotransfers gegen 30 monatliche IVF-Abschlüsse einzutauschen.
Die Erfolgsrate von ZBW Genetics liegt bei etwa 40 % bei gefrorenen und 45 % bei frischen Embryonen. Ziemba hält immer noch an der Ideologie fest, besseres Vieh zu züchten, aber eine Umstellung des Modells von Rindfleisch auf Milchvieh hat es der Molkerei ermöglicht, 80 % ihres Embryobestands zu verkaufen und den Rest zu implantieren. Diese Änderung hat einen konstanten ROI und eine neue, starke Einnahmequelle geschaffen.
Das durchschnittliche Alter der Spender der Farm ist inzwischen auf etwa 17 oder 18 Monate gestiegen, einige sind sogar erst 4 bis 5 Monate alt. Sie sammeln ungefähr 12 Eizellen pro Weibchen und entwickeln 4.5 Embryonen pro Spenderpaar.
„Unser Erfolg beruht darauf, dass wir die Leidenschaft für die Zucht von Ausgewogenheit finden und gleichzeitig eine finanzielle Rechtfertigung dafür haben“, sagt Ziemba. „Vytelle ADVANCE Das IVF-Programm hilft uns, unsere Ziele zu erreichen.“
Schlüsselfaktoren für den IVF-Erfolg
„In Ermangelung eines besseren Wortes müssen die Spender auf dem richtigen Weg sein und sich in die richtige Richtung bewegen, mit soliden Ernährungsprogrammen, die Mineralien enthalten, und guten Impfprotokollen, um sie gesund und in bestmöglicher körperlicher Verfassung zu halten“, betont Mancino.
Er fordert die Produzenten dringend dazu auf, den Kälte- und Hitzestress, der große Auswirkungen auf Konditionsschwankungen hat, zu überwachen und entsprechend zu managen.
„Mit der heutigen IVF lassen wir Kühe Kühe sein, trächtig werden, kalben und ihre Produktionszyklen aufrechterhalten“, erklärt Mancino. „Die Einfachheit, mit der hochwertige weibliche Tiere genetischen Wert zu den Zielen jeder Herde beitragen, passt so gut.“
