Abstract
Assisted reproductive technologies (ART) are fundamental for cattle breeding and sustainable food production. Together with genomic selection, these technologies contribute to reducing the generation interval and accelerating genetic progress. In this paper, we discuss advancements in technologies used in the fertility evaluation of breeding animals, and the collection, processing, and preservation of the gametes. It is of utmost importance for the breeding industry to select dams and sires of the next generation as young as possible, as is the efficient and timely collection of gametes. There is a need for reliable and easily applicable methods to evaluate sexual maturity and fertility. Although gametes processing and preservation have been improved in recent decades, challenges are still encountered. The targeted use of sexed semen and beef semen has obliterated the production of surplus replacement heifers and bull calves from dairy breeds, markedly improving animal welfare and ethical considerations in production practices. Parallel with new technologies, many well-established technologies remain relevant, although with evolving applications. In vitro production (IVP) has become the predominant method of embryo production. Although fundamental improvements in IVP procedures have been established, the quality of IVP embryos remains inferior to their in vivo counterparts. Improvements to facilitate oocyte maturation and development of new culture systems, e.g. microfluidics, are presented in this paper. New non-invasive and objective tools are needed to select embryos for transfer. Cryopreservation of semen and embryos plays a pivotal role in the distribution of genetics, and we discuss the challenges and opportunities in this field. Finally, machine learning (ML) is gaining ground in agriculture and ART. This paper delves into the utilization of emerging technologies in ART, along with the current status, key challenges, and future prospects of ML in both research and practical applications within ART.
Keywords: embryo technology, semen quality, fertility, breeding, machine learning
Resumo traduzido
As biotecnologias reprodutivas assistidas (ART) são fundamentais para o melhoramento genético bovino e para a produção sustentável de alimentos. Em conjunto com a seleção genômica, essas tecnologias contribuem para a redução do intervalo de gerações e para a aceleração do progresso genético. Neste artigo, são discutidos os avanços nas tecnologias utilizadas para a avaliação da fertilidade de animais de reprodução, bem como para a coleta, o processamento e a preservação de gametas. Para a indústria de melhoramento, é de extrema importância selecionar o mais precocemente possível as matrizes e os reprodutores da próxima geração, assim como realizar a coleta eficiente e oportuna dos gametas. Há necessidade de métodos confiáveis e de fácil aplicação para avaliar a maturidade sexual e a fertilidade. Embora o processamento e a preservação de gametas tenham avançado nas últimas décadas, ainda persistem desafios. O uso direcionado de sêmen sexado e de sêmen de corte praticamente eliminou a produção excedente de novilhas de reposição e de bezerros machos de raças leiteiras, promovendo avanços importantes em bem-estar animal e em aspectos éticos das práticas de produção. Paralelamente às novas tecnologias, muitas técnicas já consolidadas permanecem relevantes, ainda que com aplicações em evolução. A produção in vitro (PIV) tornou-se o principal método de produção de embriões. Apesar dos avanços importantes nos procedimentos de PIV, a qualidade dos embriões produzidos in vitro ainda é inferior à dos embriões produzidos in vivo. Neste artigo, são apresentados avanços voltados à melhoria da maturação oocitária e ao desenvolvimento de novos sistemas de cultivo, como os sistemas microfluídicos. Também há necessidade de novas ferramentas não invasivas e objetivas para a seleção de embriões destinados à transferência. A criopreservação de sêmen e embriões exerce papel central na disseminação da genética, e o artigo discute os desafios e as oportunidades nessa área. Por fim, o aprendizado de máquina vem ganhando espaço na agricultura e nas biotecnologias reprodutivas assistidas. O artigo explora o uso dessas tecnologias emergentes em ART, além de abordar o estado atual, os principais desafios e as perspectivas futuras do aprendizado de máquina, tanto na pesquisa quanto nas aplicações práticas nesse campo.
Palavras-chave: tecnologia de embriões; qualidade do sêmen; fertilidade; melhoramento genético; aprendizado de máquina.
Mikkola M, Desmet KLJ, Kommisrud E, Riegler MA. Recent advancements to increase success in assisted reproductive technologies in cattle.
Anim Reprod. 2024 Aug 12;21(3):e20240031. doi: 10.1590/1984-3143-AR2024-0031. PMID: 39176005; PMCID: PMC11340803.
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