Seme sessato

La tecnologia che permette di scegliere il sesso della rimonta

La possibilità di ottenere prevalentemente vitelle dalle bovine geneticamente più interessanti ha modificato profondamente le strategie riproduttive degli allevamenti da latte.

Il seme sessato consente oggi di programmare con elevata probabilità il sesso della progenie e, abbinato alla genomica, permette di concentrare la produzione della rimonta sugli animali di maggiore valore genetico. Dietro una paillette di seme sessato si trova però una tecnologia molto più complessa di quanto possa sembrare.

“ Le tecnologie commerciali permettono generalmente di ottenere una probabilità intorno al 90% o superiore di produrre un vitello del sesso desiderato. “

Per comprendere come funzioni bisogna partire da una differenza estremamente piccola tra gli spermatozoi. Le cellule della bovina possiedono due cromosomi sessuali X, mentre il maschio possiede un cromosoma X e uno Y. L’ovocita porta sempre un cromosoma X. Gli spermatozoi prodotti dal toro, invece, possono contenere X oppure Y. Se l’ovocita viene fecondato da uno spermatozoo X, l’embrione sarà XX e quindi femmina; se viene fecondato da uno spermatozoo Y sarà XY e quindi maschio. In un eiaculato normale le due popolazioni sono presenti approssimativamente in proporzioni equivalenti.

Sessare il seme significa quindi separarle prima dell’inseminazione. Il problema è che uno spermatozoo X e uno Y sono praticamente indistinguibili osservandoli normalmente al microscopio. Esiste però una differenza misurabile: lo spermatozoo bovino contenente il cromosoma X possiede circa il 3,8% in più di DNA rispetto a quello contenente Y. È questa piccolissima differenza che rende possibile il sessaggio.

La tecnologia più consolidata per la produzione di seme sessato bovino utilizza la citometria a flusso con separazione cellulare, o flow cytometric cell sorting. Il primo passaggio consiste nel trattare gli spermatozoi con un colorante fluorescente capace di legarsi al DNA, tradizionalmente Hoechst 33342.

La quantità di fluorescenza emessa diventa proporzionale alla quantità di DNA presente nella cellula. Lo spermatozoo X, contenendo leggermente più DNA, lega quindi una quantità leggermente maggiore di fluorocromo e produce un segnale fluorescente più intenso rispetto allo spermatozoo Y. La differenza è troppo piccola per essere utilizzata con una normale osservazione microscopica, ma può essere rilevata da strumenti estremamente sensibili. Gli spermatozoi vengono fatti passare attraverso il citometro all’interno di un flusso molto sottile, organizzato in modo che le cellule attraversino il punto di lettura sostanzialmente una alla volta. Quando ciascuno spermatozoo attraversa il fascio laser, il fluorocromo viene eccitato e produce fluorescenza.

Il sistema misura l’intensità del segnale e può così stabilire se quella cellula appartiene con maggiore probabilità alla popolazione X, caratterizzata da una quantità leggermente superiore di DNA, oppure alla popolazione Y. L’orientamento della cellula durante la lettura è particolarmente importante.

La testa dello spermatozoo bovino è appiattita e una sua disposizione non corretta rispetto al sistema ottico può alterare la misura della fluorescenza. Per questo il processo comprende sistemi che favoriscono un orientamento sufficientemente uniforme delle cellule. Una differenza biologica di appena pochi punti percentuali viene così trasformata in un segnale fisico misurabile. 

Riconoscere X e Y non basta: bisogna fisicamente separarli. Dopo la lettura, il flusso contenente gli spermatozoi viene suddiviso in piccolissime goccioline. Alla gocciolina contenente lo spermatozoo identificato viene attribuita una carica elettrica differente in funzione della popolazione alla quale appartiene. Attraversando successivamente un campo elettrico, le goccioline caricate vengono deviate verso differenti contenitori. Si ottengono così una frazione arricchita in spermatozoi X, una in spermatozoi Y e una quota di cellule che non vengono utilizzate perché la classificazione non è sufficientemente sicura o perché non soddisfano i criteri impostati dal sistema. Per la produzione di rimonta negli allevamenti da latte interessa normalmente la frazione X.

Il risultato non è una separazione assoluta. Le tecnologie commerciali permettono generalmente di ottenere una probabilità intorno al 90% o superiore di produrre un vitello del sesso desiderato, valore enormemente superiore al 50% circa del seme convenzionale ma che non equivale al 100%. Utilizzando seme sessato X, quindi, la nascita di un maschio rimane possibile. Il processo di separazione è tecnologicamente complesso e rappresenta inevitabilmente una selezione e una manipolazione degli spermatozoi. Le cellule devono essere colorate, analizzate singolarmente, separate e successivamente preparate per il congelamento.

Inoltre la velocità con cui il sistema può classificare correttamente gli spermatozoi limita il numero di cellule recuperabili. Storicamente questo ha portato alla produzione di paillette contenenti un numero di spermatozoi molto inferiore rispetto alle dosi convenzionali. La combinazione tra minore numero di cellule e manipolazioni necessarie durante il processo di sorting contribuiva alla minore fertilità tradizionalmente associata al seme sessato.

Le tecnologie si sono però evolute considerevolmente. Miglioramenti nei sistemi di sorting, nei diluenti, nella crioconservazione e nella gestione degli spermatozoi hanno progressivamente ridotto il divario rispetto al seme convenzionale.

Rimane comunque sbagliato considerare automaticamente equivalenti le due tipologie di dose: la fertilità dipende dal prodotto utilizzato, dal toro, dalla categoria animale e soprattutto dalla fertilità della bovina che viene inseminata. Le manze presentano generalmente tassi di concepimento superiori rispetto alle bovine in lattazione e per questo hanno rappresentato storicamente la categoria ideale per l’utilizzo del seme sessato.

” Il vantaggio del seme sessato non consiste quindi semplicemente nella possibilità di ottenere più vitelle. “

Oggi il suo impiego si è esteso notevolmente anche alle vacche, ma il principio rimane valido: una tecnologia che può avere una fertilità inferiore rispetto al convenzionale deve essere utilizzata preferenzialmente sugli animali con maggiore probabilità di concepimento.

Numero di lattazione, giorni di lattazione, stato riproduttivo, precedenti inseminazioni, patologie, condizione corporea e informazioni provenienti dai sistemi di monitoraggio possono essere utilizzati per selezionare le bovine candidate.

Non è quindi semplicemente una scelta tra “seme normale” e “seme sessato”, ma una decisione che può essere inserita in un programma riproduttivo differenziato per singolo animale.

La vera trasformazione introdotta dal seme sessato emerge quando la tecnologia viene associata alla selezione genomica. Se l’allevamento conosce con maggiore precisione il valore genetico delle proprie manze e delle proprie vacche, non ha necessariamente interesse a produrre una vitella da ogni animale. Il seme sessato può essere concentrato sulla parte geneticamente superiore della mandria, aumentando la probabilità che proprio questi animali producano le future bovine da rimonta. Sulla parte geneticamente meno interessante può invece essere utilizzato seme da carne, producendo vitelli incrociati con un valore economico generalmente superiore rispetto al maschio Holstein. Si crea così una strategia a più livelli: seme sessato sugli animali dai quali si desidera produrre rimonta, seme convenzionale o da carne sugli altri soggetti, modulando le scelte in funzione del fabbisogno aziendale di manze. Il numero di gravidanze da sessato deve infatti essere pianificato.

Produrre il maggior numero possibile di femmine non è necessariamente economicamente conveniente se l’azienda dispone già di rimonta sufficiente. Il vantaggio del seme sessato non consiste quindi semplicemente nella possibilità di ottenere più vitelle. La sua vera utilità è permettere all’allevatore di decidere da quali animali produrre quelle vitelle. Questo aumenta la pressione selettiva sulla linea femminile, accelera il progresso genetico e consente di integrare riproduzione, genomica e programmi di incrocio con razze da carne.

Alla base di tutto rimane una differenza apparentemente insignificante: circa il 4% di DNA tra due popolazioni di spermatozoi. La citometria a flusso riesce a misurarla cellula per cellula e a trasformarla in uno strumento concreto di programmazione della mandria.

È proprio questo passaggio, dalla separazione fisica degli spermatozoi alla selezione delle future madri della mandria, che ha reso il seme sessato una delle tecnologie riproduttive più importanti introdotte nell’allevamento della bovina da latte.