Τα νέα δεδομένα στα καλλιεργητικά υλικά το 2011
In vitro έμβρυα σε in vitro συνθήκες
Μέχρι σήμερα έχουν γεννηθεί 4 εκατομμύρια παιδιά με εξωσωματική γονιμοποίηση (IVF). Το πρώτο «παιδί του σωλήνα», η Louis Brown, γεννήθηκε στις 25 Ιουλίου 1978, δείχνοντας ότι μπορεί να πραγματοποιηθεί και στον άνθρωπο ότι είχε ήδη γίνει στο ποντίκι και στο κουνέλι. Δηλαδή ότι ένα ωάριο μπορεί να γονιμοποιηθεί από το σπέρμα in vitro (στο σωλήνα), να μεταφερθεί στο αναπαραγωγικό σύστημα της γυναίκας και έτσι να επιτευχθεί επιτυχής εγκυμοσύνη.
Αυτό που αρχικά είχε χαρακτηριστεί ως «άσεμνο, ανήθικο και απάνθρωπο» έχει γίνει πια αποδεκτό, προσφέροντας θεραπεία στην ανδρική και γυναικεία υπογονιμότητα και χαρίζοντας παιδιά σε αμέτρητα ζευγάρια παγκοσμίως. Σήμερα στις δυτικές (αναπτυγμένες) κοινωνίες, μία γέννηση στις 50 είναι αποτέλεσμα της εξωσωματικής γονιμοποίησης.
Παρά την αρχική θριαμβολογία για την εξωσωματική γονιμοποίηση, εξακολουθούν να υπάρχουν ακόμα πολλοί προβληματισμοί για τη διαδικασία. Έτσι αν και η εξωσωματική γονιμοποίηση έχει βελτιωθεί τα τελευταία 25 χρόνια, δεν εξασφαλίζεται η επιτυχία για κάθε ζευγάρι.
Πολλά έμβρυα απλά αποτυγχάνουν να εμφυτευτούν στη μήτρα και να αυξήσουν την επιτυχία κύησης. Όταν μεταφέρονται στη μήτρα αρκετά έμβρυα, υπάρχει ο κίνδυνος της πολύδυμης κύησης-ένα πρόβλημα που μπορεί εύκολα να ξεπεραστεί μειώνοντας τον αριθμό των εμβρύων που μεταφέρονται και μεταφέροντας μόνο ένα.
Πολλές χώρες νομοθετούν ή ενισχύουν σταθερά την πρακτική της εμβρυομεταφοράς ενός μόνο εμβρύου (SET, Single Embryo Transfer), προκειμένου να μειώσουν τον υψηλό κίνδυνο αποβολής και να μειώσουν τη σοβαρή φροντίδα μετά τον τοκετό που υπάρχει στις πολύδυμες κινήσεις.
Τα ανθρώπινα ωάρια που χρησιμοποιούνται στο IVF προέρχονται από ένα σύνολο ωαρίων που συλλέγονται υπερηχογραφικά μετά από ωοθηκική διέγερση. Ωστόσο δεν έχουν όλα τα ωάρια την ίδια ποιότητα.
Η επιλογή των εμβρύων που θα μεταφερθούν στη μήτρα, αφού έχουν διαιρεθεί μία ή δύο φορές, βασίζεται συνήθως σε μορφολογικά κριτήρια (εμφάνιση του εμβρύου), που ακόμα και οι εμβρυολόγοι θεωρούν ότι είναι αυθαίρετα και ασαφή. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια χρησιμοποιείται η τεχνική των metabolomics (επιλογή εμβρύου με κριτήρια που βασίζονται στο μεταβολισμό του in vitro αναπτυσσόμενου εμβρύου), που φαίνεται να υπόσχεται πολλά.
Η τάση των τελευταίων ετών, είναι η καλλιέργεια των εμβρύων για πολλές μέρες πριν τη μεταφορά. Συνήθως τα έμβρυα που διαιρούνται ταχύτερα και φτάνουν στο στάδιο της βλαστοκύστης νωρίτερα είναι πιθανόν να είναι αναπτυξιακά προτιμότερα (ανώτερα).
Παρά το γεγονός ότι η ποιότητα των εμβρύων είναι σημαντική για την επιτυχία της εξωσωματικής γονιμοποίησης, οι συνθήκες καλλιέργειας στις οποίες δημιουργούνται οι ζυγώτες και κατόπιν διαιρούνται, παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στο να εκφράσουν τα ωάρια τη δυναμική τους.
Τα καλλιεργητικά υλικά που έχουμε σήμερα στη διάθεσή μας επιτρέπουν την ανάπτυξη των εμβρύων μέχρι το στάδιο της βλαστοκύστης με ρυθμό που είναι συγκρίσιμος με τον ρυθμό που παρατηρείται στη μήτρα. Αυτό το γεγονός αυξάνει την ελπίδα ότι τέτοια έμβρυα θα έχουν υψηλότερη δυναμική εμφύτευσης μόλις βρεθούν στη μήτρα.
Πολλά από αυτά τα υλικά βασίζονται στη συγκέντρωση ιόντων, αμινοξέων και σακχάρων που βρίσκονται στο γυναικείο αναπαραγωγικό σύστημα τη στιγμή της ύπαρξης των ωαρίων, της γονιμοποίησης και της ανάπτυξης των εμβρύων.
Τα υγρά της ωοθήκης και της μήτρας είναι πολύ πιο πολύπλοκα από αυτά που σήμερα είναι διαθέσιμα (και χρησιμοποιούνται) σε έμβρυα ανθρώπου, ποντικού και αγελάδας. Αυτή η πολυπλοκότητα οφείλεται στα «μυστηριώδη» υλικά και τους βιο-δραστικούς παράγοντες που παράγονται από τη μητέρα.
Ένα έμβρυο που συλλαμβάνεται φυσιολογικά πρέπει να αντιμετωπίσει μια σκληρή μάχη για να επιβιώσει in vivo, καθώς προσπαθεί να συμβαδίζει με τις αλλαγές στο περιβάλλον της μήτρας.
Το έμβρυο πρέπει να ανεχθεί και να προσαρμοστεί στο διατροφικό stress και σε άλλες δοκιμασίες μέσα στη μήτρα και να περάσει επιτυχώς από έναν αυστηρό ποιοτικό έλεγχο που του θέτει ο μητρικός οργανισμός ώστε να περιορίσει την ανάπτυξη μη κατάλληλων εμβρύων.
Ο Sjöblom και οι συνεργάτες του εξέτασαν την επίδραση ενός τέτοιου παράγοντα, μιας κυτοκίνης, του παράγοντα που ενεργοποιεί κοκκιοκύτταρα και μακροφάγα (GM-CSF) σε έμβρυα ποντικών. Αυτός ο αυξητικός παράγοντας είναι γνωστό ότι βρίσκεται στο γυναικείο αναπαραγωγικό σύστημα και έχει θετική επίδραση στον αριθμό, την εμφύτευση και την ανάπτυξη των εμβρύων. Ο GM-CSF λειτουργεί δεσμευόμενος σε υποδοχείς της κυτταρικής επιφάνειας, (που υπάρχουν και σε ωάρια και σε έμβρυα) και βοηθάει στη ρύθμιση της κυτταρικής διαίρεσης και της βιωσιμότητας.
Αυτά τα καλλιεργημένα έμβρυα μεταφέρθηκαν σε γυναίκες (κατάλληλα προετοιμασμένες) εξετάσθηκαν αργότερα κατά την κύηση ή μετά τη γέννηση. Η καλλιέργεια σε κανονικό υλικό χωρίς τον παράγοντα GΜ-CSF οδηγεί σε χαμηλότερη ανάπτυξη εμβρύου, ταχεία ανάπτυξη μετά τη γέννηση, αυξημένη μάζα σώματος ως ενήλικος και μεγαλύτερα αποθέματα λίπους στην κοιλιά συγκρινόμενα με controls που δεν είχαν αναπτυχθεί ως έμβρυα.
Η έκθεση του εμβρύου στον παράγοντα GM-CSF μειώνει σημαντικά όλες αυτές τις παράπλευρες συνέπειες της καλλιέργειας.
Ο χαμηλότερος ρυθμός ανάπτυξης του εμβρύου των καλλιεργημένων εμβρύων φαίνεται πιθανός να προκαλείται από τη μείωση του όγκου της περιοχής του πλακούντα, που είναι υπεύθυνος για την ανταλλαγή θρεπτικών ουσιών.
Η παρουσία του GM-CSF αναστρέφει τις περισσότερες συνέπειες της καλλιέργειας στη δομή του πλακούντα. Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι συνέπειες καλλιέργειας εμβρύων χωρίς GM-CSF προσομοιάζουν με το αποτέλεσμα που έχουν θρεπτικοί περιορισμοί στο έμβρυο, που παρουσιάζονται όταν υπολειτουργεί ο πλακούντας.
Τι σημαίνουν όλα αυτά για την εξωσωματική γονιμοποίηση;
Είναι πιθανόν ο παράγοντας GM-CSF να αποτελεί ένα από τα «μαγικά» συστατικά που θα βοηθήσουν την εξωσωματική γονιμοποίηση στον άνθρωπο.
Εκτός από τον GM-CSF υπάρχουν και πολλοί άλλοι παράγοντες στο πολύπλοκο περιβάλλον της μήτρας (πριν την εμφύτευση), που έχει αναφερθεί ότι επιταχύνουν την εμβρυϊκή ανάπτυξη.
Η μελέτη πάνω στον GM-CSF δίνει έμφαση στο γεγονός ότι τα καλλιεργητικά υλικά που προωθούν σε μεγαλύτερο βαθμό την ανάπτυξη βλαστοκύστης, μπορεί να μην οδηγούν απαραίτητα και στο καλύτερο αναπτυξιακό αποτέλεσμα του εμβρύου.
Μία εταιρεία έχει ήδη πραγματοποιήσει μια μεγάλη μελέτη σχετικά με καλλιεργητικά υλικά και την επίδραση της κυτοκίνης στα ανθρώπινα έμβρυα. Η μελέτη έδειξε ότι υπάρχει σημαντική θετική επίδραση του GΜ-CSF σε ομάδα γυναικών με προηγούμενες αποβολές, ενισχύοντας την πεποίθηση ότι ο παράγοντας επηρεάζει το ρυθμό εμφύτευσης του εμβρύου.
Το καλλιεργητικό υλικό που θα περιέχει τον παράγοντα θα είναι διαθέσιμο στην αγορά από το καλοκαίρι του 2011.
Βιβλιογραφία :
Summers M, Biggers JD 2003 Chemically defined media and the culture of mammalian preimplantation embryos: historical perspective and current issues. Human Reprod Update 9:557–582
Gardner D, Lane M 1998 Culture of viable human blastocysts in defined sequential serum free media. Hum Reprod 13:148–160
Sjöblom C, Roberts C, Wilkland M, Robertson S 2005 Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor alleviates adverse consequences of embryo culture on fetal growth trajectory and placental morphogenesis. Endocrinology 146:2142–2153
Paria B, Dey S 1990
Preimplantation embryo development in vitro: cooperative interactions among embryos and role of growth factors. Proc Natl Acad Sci USA 87:4756–4760
Μέχρι σήμερα έχουν γεννηθεί 4 εκατομμύρια παιδιά με εξωσωματική γονιμοποίηση (IVF). Το πρώτο «παιδί του σωλήνα», η Louis Brown, γεννήθηκε στις 25 Ιουλίου 1978, δείχνοντας ότι μπορεί να πραγματοποιηθεί και στον άνθρωπο ότι είχε ήδη γίνει στο ποντίκι και στο κουνέλι. Δηλαδή ότι ένα ωάριο μπορεί να γονιμοποιηθεί από το σπέρμα in vitro (στο σωλήνα), να μεταφερθεί στο αναπαραγωγικό σύστημα της γυναίκας και έτσι να επιτευχθεί επιτυχής εγκυμοσύνη.
Αυτό που αρχικά είχε χαρακτηριστεί ως «άσεμνο, ανήθικο και απάνθρωπο» έχει γίνει πια αποδεκτό, προσφέροντας θεραπεία στην ανδρική και γυναικεία υπογονιμότητα και χαρίζοντας παιδιά σε αμέτρητα ζευγάρια παγκοσμίως. Σήμερα στις δυτικές (αναπτυγμένες) κοινωνίες, μία γέννηση στις 50 είναι αποτέλεσμα της εξωσωματικής γονιμοποίησης.
Παρά την αρχική θριαμβολογία για την εξωσωματική γονιμοποίηση, εξακολουθούν να υπάρχουν ακόμα πολλοί προβληματισμοί για τη διαδικασία. Έτσι αν και η εξωσωματική γονιμοποίηση έχει βελτιωθεί τα τελευταία 25 χρόνια, δεν εξασφαλίζεται η επιτυχία για κάθε ζευγάρι.
Πολλά έμβρυα απλά αποτυγχάνουν να εμφυτευτούν στη μήτρα και να αυξήσουν την επιτυχία κύησης. Όταν μεταφέρονται στη μήτρα αρκετά έμβρυα, υπάρχει ο κίνδυνος της πολύδυμης κύησης-ένα πρόβλημα που μπορεί εύκολα να ξεπεραστεί μειώνοντας τον αριθμό των εμβρύων που μεταφέρονται και μεταφέροντας μόνο ένα.
Πολλές χώρες νομοθετούν ή ενισχύουν σταθερά την πρακτική της εμβρυομεταφοράς ενός μόνο εμβρύου (SET, Single Embryo Transfer), προκειμένου να μειώσουν τον υψηλό κίνδυνο αποβολής και να μειώσουν τη σοβαρή φροντίδα μετά τον τοκετό που υπάρχει στις πολύδυμες κινήσεις.
Τα ανθρώπινα ωάρια που χρησιμοποιούνται στο IVF προέρχονται από ένα σύνολο ωαρίων που συλλέγονται υπερηχογραφικά μετά από ωοθηκική διέγερση. Ωστόσο δεν έχουν όλα τα ωάρια την ίδια ποιότητα.
Η επιλογή των εμβρύων που θα μεταφερθούν στη μήτρα, αφού έχουν διαιρεθεί μία ή δύο φορές, βασίζεται συνήθως σε μορφολογικά κριτήρια (εμφάνιση του εμβρύου), που ακόμα και οι εμβρυολόγοι θεωρούν ότι είναι αυθαίρετα και ασαφή. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια χρησιμοποιείται η τεχνική των metabolomics (επιλογή εμβρύου με κριτήρια που βασίζονται στο μεταβολισμό του in vitro αναπτυσσόμενου εμβρύου), που φαίνεται να υπόσχεται πολλά.
Η τάση των τελευταίων ετών, είναι η καλλιέργεια των εμβρύων για πολλές μέρες πριν τη μεταφορά. Συνήθως τα έμβρυα που διαιρούνται ταχύτερα και φτάνουν στο στάδιο της βλαστοκύστης νωρίτερα είναι πιθανόν να είναι αναπτυξιακά προτιμότερα (ανώτερα).
Παρά το γεγονός ότι η ποιότητα των εμβρύων είναι σημαντική για την επιτυχία της εξωσωματικής γονιμοποίησης, οι συνθήκες καλλιέργειας στις οποίες δημιουργούνται οι ζυγώτες και κατόπιν διαιρούνται, παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στο να εκφράσουν τα ωάρια τη δυναμική τους.
Τα καλλιεργητικά υλικά που έχουμε σήμερα στη διάθεσή μας επιτρέπουν την ανάπτυξη των εμβρύων μέχρι το στάδιο της βλαστοκύστης με ρυθμό που είναι συγκρίσιμος με τον ρυθμό που παρατηρείται στη μήτρα. Αυτό το γεγονός αυξάνει την ελπίδα ότι τέτοια έμβρυα θα έχουν υψηλότερη δυναμική εμφύτευσης μόλις βρεθούν στη μήτρα.
Πολλά από αυτά τα υλικά βασίζονται στη συγκέντρωση ιόντων, αμινοξέων και σακχάρων που βρίσκονται στο γυναικείο αναπαραγωγικό σύστημα τη στιγμή της ύπαρξης των ωαρίων, της γονιμοποίησης και της ανάπτυξης των εμβρύων.
Τα υγρά της ωοθήκης και της μήτρας είναι πολύ πιο πολύπλοκα από αυτά που σήμερα είναι διαθέσιμα (και χρησιμοποιούνται) σε έμβρυα ανθρώπου, ποντικού και αγελάδας. Αυτή η πολυπλοκότητα οφείλεται στα «μυστηριώδη» υλικά και τους βιο-δραστικούς παράγοντες που παράγονται από τη μητέρα.
Ένα έμβρυο που συλλαμβάνεται φυσιολογικά πρέπει να αντιμετωπίσει μια σκληρή μάχη για να επιβιώσει in vivo, καθώς προσπαθεί να συμβαδίζει με τις αλλαγές στο περιβάλλον της μήτρας.
Το έμβρυο πρέπει να ανεχθεί και να προσαρμοστεί στο διατροφικό stress και σε άλλες δοκιμασίες μέσα στη μήτρα και να περάσει επιτυχώς από έναν αυστηρό ποιοτικό έλεγχο που του θέτει ο μητρικός οργανισμός ώστε να περιορίσει την ανάπτυξη μη κατάλληλων εμβρύων.
Ο Sjöblom και οι συνεργάτες του εξέτασαν την επίδραση ενός τέτοιου παράγοντα, μιας κυτοκίνης, του παράγοντα που ενεργοποιεί κοκκιοκύτταρα και μακροφάγα (GM-CSF) σε έμβρυα ποντικών. Αυτός ο αυξητικός παράγοντας είναι γνωστό ότι βρίσκεται στο γυναικείο αναπαραγωγικό σύστημα και έχει θετική επίδραση στον αριθμό, την εμφύτευση και την ανάπτυξη των εμβρύων. Ο GM-CSF λειτουργεί δεσμευόμενος σε υποδοχείς της κυτταρικής επιφάνειας, (που υπάρχουν και σε ωάρια και σε έμβρυα) και βοηθάει στη ρύθμιση της κυτταρικής διαίρεσης και της βιωσιμότητας.
Αυτά τα καλλιεργημένα έμβρυα μεταφέρθηκαν σε γυναίκες (κατάλληλα προετοιμασμένες) εξετάσθηκαν αργότερα κατά την κύηση ή μετά τη γέννηση. Η καλλιέργεια σε κανονικό υλικό χωρίς τον παράγοντα GΜ-CSF οδηγεί σε χαμηλότερη ανάπτυξη εμβρύου, ταχεία ανάπτυξη μετά τη γέννηση, αυξημένη μάζα σώματος ως ενήλικος και μεγαλύτερα αποθέματα λίπους στην κοιλιά συγκρινόμενα με controls που δεν είχαν αναπτυχθεί ως έμβρυα.
Η έκθεση του εμβρύου στον παράγοντα GM-CSF μειώνει σημαντικά όλες αυτές τις παράπλευρες συνέπειες της καλλιέργειας.
Ο χαμηλότερος ρυθμός ανάπτυξης του εμβρύου των καλλιεργημένων εμβρύων φαίνεται πιθανός να προκαλείται από τη μείωση του όγκου της περιοχής του πλακούντα, που είναι υπεύθυνος για την ανταλλαγή θρεπτικών ουσιών.
Η παρουσία του GM-CSF αναστρέφει τις περισσότερες συνέπειες της καλλιέργειας στη δομή του πλακούντα. Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι συνέπειες καλλιέργειας εμβρύων χωρίς GM-CSF προσομοιάζουν με το αποτέλεσμα που έχουν θρεπτικοί περιορισμοί στο έμβρυο, που παρουσιάζονται όταν υπολειτουργεί ο πλακούντας.
Τι σημαίνουν όλα αυτά για την εξωσωματική γονιμοποίηση;
Είναι πιθανόν ο παράγοντας GM-CSF να αποτελεί ένα από τα «μαγικά» συστατικά που θα βοηθήσουν την εξωσωματική γονιμοποίηση στον άνθρωπο.
Εκτός από τον GM-CSF υπάρχουν και πολλοί άλλοι παράγοντες στο πολύπλοκο περιβάλλον της μήτρας (πριν την εμφύτευση), που έχει αναφερθεί ότι επιταχύνουν την εμβρυϊκή ανάπτυξη.
Η μελέτη πάνω στον GM-CSF δίνει έμφαση στο γεγονός ότι τα καλλιεργητικά υλικά που προωθούν σε μεγαλύτερο βαθμό την ανάπτυξη βλαστοκύστης, μπορεί να μην οδηγούν απαραίτητα και στο καλύτερο αναπτυξιακό αποτέλεσμα του εμβρύου.
Μία εταιρεία έχει ήδη πραγματοποιήσει μια μεγάλη μελέτη σχετικά με καλλιεργητικά υλικά και την επίδραση της κυτοκίνης στα ανθρώπινα έμβρυα. Η μελέτη έδειξε ότι υπάρχει σημαντική θετική επίδραση του GΜ-CSF σε ομάδα γυναικών με προηγούμενες αποβολές, ενισχύοντας την πεποίθηση ότι ο παράγοντας επηρεάζει το ρυθμό εμφύτευσης του εμβρύου.
Το καλλιεργητικό υλικό που θα περιέχει τον παράγοντα θα είναι διαθέσιμο στην αγορά από το καλοκαίρι του 2011.
Βιβλιογραφία :
Summers M, Biggers JD 2003 Chemically defined media and the culture of mammalian preimplantation embryos: historical perspective and current issues. Human Reprod Update 9:557–582
Gardner D, Lane M 1998 Culture of viable human blastocysts in defined sequential serum free media. Hum Reprod 13:148–160
Sjöblom C, Roberts C, Wilkland M, Robertson S 2005 Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor alleviates adverse consequences of embryo culture on fetal growth trajectory and placental morphogenesis. Endocrinology 146:2142–2153
Paria B, Dey S 1990
Preimplantation embryo development in vitro: cooperative interactions among embryos and role of growth factors. Proc Natl Acad Sci USA 87:4756–4760
Comments