211service.com
Jak przewidzieć sukces zapłodnienia in vitro?
Wybór embrionów do zapłodnienia in vitro (IVF) jest obarczony niepewnością. Proces ten ma tylko 35 procent powodzenia, a przeniesienie więcej niż jednego zarodka w celu zwiększenia szans na udaną implantację zwiększa szanse kobiety na wielokrotne porody lub konieczność selektywnej aborcji.
Śledzenie jaj: Na górze znajdują się poklatkowe obrazy pojedynczego zarodka, a na dole nałożone wyniki śledzenia uzyskane za pomocą oprogramowania do analizy obrazu opracowanego na Uniwersytecie Stanforda.
Analizując poklatkowe filmy przedstawiające zapłodnione jaja w miarę ich rozwoju, zespół naukowców ze Stanford University School of Medicine zidentyfikował trzy konkretne kamienie milowe, które jaja muszą osiągnąć, aby utworzyć blastocystę, etap krytyczny. Zespół stworzył algorytm do monitorowania postępów zarodków i twierdzi, że algorytm ten może przewidzieć, która rozwinie się w blastocystę, a która umrze z 93-procentową pewnością. Technika ta może zostać wykorzystana do usprawnienia procesu decyzyjnego w klinice, który obecnie opiera się na subiektywnej ocenie jakości zarodka.
Z nieznanych powodów embriony ludzkie mają szczególnie wysoki wskaźnik niepowodzeń, a od połowy do ponad dwóch trzecich embrionów IVF nie osiąga stadium blastocysty. Obecnie embriony są zwykle wybierane na podstawie ich wyglądu, który sprawdzany jest w określonych punktach ich rozwoju. Renée Reijo Pera , z Instytutu Biologii Komórek Macierzystych i Medycyny Regeneracyjnej w Stanford i głównym autorem nowej pracy, która jest opublikowany w Biotechnologia Przyrody, mówi, że chociaż wizualne wskazówki są używane do oceny zarodków w klinice, brakowało danych obrazowych dotyczących pełnego przebiegu ich postępu.
Aby lepiej zrozumieć, jak embriony wyglądają na przestrzeni czasu, jej zespół zbadał zestaw 242 jednokomórkowych embrionów, które zostały zamrożone od 12 do 18 godzin po zapłodnieniu. Zarodki są teraz zwykle zamrażane po tym, jak miały szansę rozwijać się przez trzy do pięciu dni; rozmrażanie i obserwowanie embrionów w stadium jednokomórkowym umożliwiło naukowcom śledzenie ich postępów od najwcześniejszych etapów rozwoju.
Zespół wykonał poklatkowe obrazy komórek za pomocą mikroskopii ciemnego pola, techniki przydatnej do obrazowania żywych komórek. Pierwsza autorka, Connie Wong, przeprowadziła analizę obrazów w celu zidentyfikowania parametrów wizualnych, które odpowiadały przetrwaniu i udanemu utworzeniu blastocysty w piątym dniu. Spośród 10 badanych parametrów naukowcy odkryli, że trzy z nich mają kluczowe znaczenie dla sukcesu. Wszystkie z nich dotyczyły synchronizacji: ostatniego etapu podziału komórki, w którym komórka fizycznie rozdziela się na dwie części; odstęp między pierwszym a drugim cyklem podziału komórki; oraz odstęp między drugim i trzecim podziałem komórki.
Kevin Loewke, doktor habilitowany obecnie w Auxogyn w Menlo Park w Kalifornii, opracował metodę automatycznego pomiaru trzech parametrów za pomocą algorytmu analizy obrazu. Loewke mówi, że wyzwaniem w śledzeniu postępu komórek jest przekształcanie dwuwymiarowych obrazów mikroskopowych w informacje o trójwymiarowej strukturze zarodka, zwłaszcza że wiele komórek może blokować się nawzajem. Jego rozwiązanie polegało na stworzeniu modelu predykcyjnego każdej komórki embrionu i wykorzystaniu tego modelu do określenia czasu każdego kamienia milowego. Algorytm został licencjonowany przez firmę Auxogen, która planuje opracować produkt, który wykorzystałby podejście do określania żywotności zarodków.
Wszystkie parametry odkryte przez zespół wystąpiły przed drugim dniem rozwoju zarodka. W wielu klinikach zarodek hoduje się do stadium blastocysty w piątym dniu, ale niektórzy naukowcy uważają, że zbyt długie przebywanie w hodowli może zwiększać ryzyko zmiany ekspresji genów u niemowlęcia. Zaletą jest to, że jeśli potrafisz przewidzieć powstawanie blastocyst do drugiego dnia, możesz szybciej wydostać się ze sztucznego środowiska, mówi Cedry Marcelle , dyrektor Oddziału Endokrynologii Rozrodu i Niepłodności na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Francisco, który nie był zaangażowany w badanie.
Ale Cedars mówi, że nawet u najmłodszych pacjentów 50 procent zarodków, które dotrą do stadium blastocysty, nie zagnieżdża się. Pytanie brzmi, czy przewidywanie rozwoju blastocysty będzie również przewidywać pomyślną implantację. Jest już w połowie drogi, ale nie mówi ci, czy to pozwoli na dziecko, mówi. Inne metody badania przesiewowego zarodków obejmują analizę genetyczną biopsji lub pomiar czynników molekularnych w pożywce hodowlanej otaczającej zarodki. Cedars mówi, że żaden z nich nie okazał się jak dotąd skuteczny w zwiększaniu wskaźnika ciąż.
W ramach swoich badań naukowcy ze Stanford przeanalizowali również ekspresję genów w komórkach na różnych etapach rozwoju embrionalnego. Wszystkie parametry, które odkryli, wystąpiły w czasie, gdy embriony nie aktywowały jeszcze własnych genów i polegały na instrukcji genetycznej z jaja. Cedars twierdzi, że to odkrycie potwierdza ideę, że największym czynnikiem wpływającym na posiadanie dobrego zarodka jest jajko.
Naukowcy odkryli również, że na tych wczesnych etapach rozwoju komórki embrionu działają autonomicznie, w różnym czasie eksprymując geny. Ten brak koordynacji może pomóc wyjaśnić, dlaczego niektóre embriony radzą sobie tak słabo.