Arvio alentuneen happipitoisuuden vaikutuksesta elävään syntyvuuteen

Kehittyvän alkion optimaalisen ympäristön karakterisoinnissa kulttuurissa on edistytty merkittävästi. Nämä pyrkimykset ovat perustuneet olettamukseen, että kliinisen alkioviljelmän tulee jäljitellä in vivo -ympäristöä. Tätä varten tutkijat ovat tehneet paljon vaivaa luodakseen uudelleen kaikki sen luonnollisen ympäristön osat, joille varhainen alkio on alttiina. Tämä keskittynyt lähestymistapa on johtanut merkittäviin muutoksiin alkioviljelyjärjestelmässä nykyaikaisessa koeputkihedelmöityslaboratoriossa (IVF) ja viime kädessä raskauden lisääntymiseen.

Eräs merkittävän tarkastelun kohteena oleva alue on inkubaattorin happipitoisuuden ja varhaisen alkionkehityksen välinen suhde. Happella on keskeinen rooli alkion aineenvaihdunnassa. Sen käyttöä ohjaava mekanismi riippuu alkion kehitysvaiheesta. Kolmen ensimmäisen kehityspäivän aikana happi saavuttaa alkion passiivisen diffuusion kautta ja sen pitoisuusgradienttia säätelee hapenkulutus oksidatiivisen fosforylaation aikana. Tämän prosessin tehottomuudet - mikä johtuu sisäisen mitokondrioiden kalvon eheydestä tai muutoksista substraatin saatavuudessa - voi johtaa haitallisten reaktiivisten happilajien liialliseen tuotantoon, mikä voi aiheuttaa merkittäviä vaurioita solukoneistolle ja lopulta johtaa alkion pysähtymiseen.

Happipitoisuus, jolle alkio altistuu viljelmässä, voi myös vaikuttaa tähän herkästi tasapainotettuun järjestelmään ja muuttaa alkion aineenvaihdunnan terveyttä. Historiallisesti ilmakehän happipitoisuutta (noin 20 %) käytettiin yksinomaan ihmisen IVF-laboratorioissa alkioviljelyyn. Myöhemmin useissa tutkimuksissa kuitenkin havaittiin, että hapen fysiologinen pitoisuus naisen lisääntymiskanavassa on selvästi ilmakehän tason alapuolella, ja sitä mitataan jatkuvasti alle 10 prosentissa. Nämä havainnot johtivat useisiin kokeisiin, joissa verrattiin ilmakehän happipitoisuuksia 5 % happipitoisuuteen alkioviljelmässä. Nämä tutkimukset osoittivat merkittäviä häiriöitä geenien ilmentymisessä, proteiinien erittymisessä ja aminohappojen ja hiilihydraattien suboptimaalisessa käytössä ilmakehän hapessa viljellyissä alkioissa. Samat vertailut tehtiin kliinisissä IVF-tutkimuksissa ja osoittivat, että 5-prosenttisessa hapessa viljellyt alkiot johtivat johdonmukaisesti kliinisen raskauden ja elävänä syntyvyyden lisääntymiseen. Tämän aiheen meta-analyysi ehdotti, että klinikka, jonka perustason elävänä syntyvyys on 30 %, voisi odottaa jopa 13 %:n parannusta, kun alkioita viljellään 5 % O2:ssa.

Näiden vakuuttavien tietojen ansiosta useimmat nykyaikaiset IVF-ohjelmat viljelevät nyt yksinomaan alkioita 5 % happipitoisuudella. Jotkut ovat kuitenkin ehdottaneet, että happipitoisuus, jolle alkio altistuu kehityspäivän 3 jälkeen, on itse asiassa alle 5 %. Nämä tiedot ovat peräisin ajatuksesta, että alkio ylittää kohdun munanjohtimen liitoskohdan kehityspäivänä 3 in vivo. Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että kohdun happipitoisuus on itse asiassa pienempi kuin munanjohtimessa noin 2 %. Siten fysiologisin alkioviljelyjärjestelmä viljelisi alkioita 5-prosenttisessa hapessa päivään 3 asti ja laskeisi sitten happipitoisuuden 2 prosenttiin siirtoon tai kylmäsäilytykseen 5. tai 6. päivänä.

Alkion optimaalisen happipitoisuuden muutos päivänä 3 sopisi tässä kehitysvaiheessa havaittuun alkioiden aineenvaihduntatarpeiden yleiseen muutokseen. Alkion genomin aktivaatio tapahtuu päivänä 3, mikä saa aikaan merkittävän kasvun biosynteettisessä aktiivisuudessa. Myös alkioiden metabolinen käyttäytyminen muuttuu merkittävästi tänä aikana. Alkio muuttaa aineenvaihduntastrategiaansa oksidatiivisesta fosforylaatiosta glukoosipohjaiseen aineenvaihduntaan aerobisen glykolyysin ja sitruunahapposyklin muodossa. Tämän prosessin aikana, jota kutsutaan tiivistymiseksi, alkioiden hapenkulutus lisääntyy huomattavasti.

Naisen lisääntymiskanavan fysiologisella ympäristöllä on taipumus heijastaa kehittyvän preimplantaatioalkion metabolisia tarpeita. Kun alkio muuttaa aineenvaihduntastrategiaansa tiivistymisen jälkeen ja kohtuun tullessaan, on varmasti mahdollista, että kohdun alennettu happipitoisuus voi parhaiten tukea tämän alkionkehityksen vaiheen energiantuottomekanismeja. Tämän ympäristön yhdistäminen kulttuuriin voi parantaa alkion kehitystä ja IVF:stä johtuvien raskauksien pitkäaikaista terveyttä.

Tämä teoria on vahvistettu kahdessa tuoreessa pilottitutkimuksessa. Ensimmäisessä tutkimuksessa, joka palkittiin äskettäin palkinnolla American Society for Reproductive Medicine Scientific Meeting -tapahtumassa 2016, satunnaistettiin alkiot, jotka lahjoitettiin tutkimukseen 2 tai 5 prosentin happipitoisuuteen kolmannen kehityspäivän jälkeen, ja todettiin, että alkiot olivat kaksi kertaa todennäköisemmin räjähdysmäisiä. niitä viljeltiin 2 % happipitoisuudessa. Tässä tutkimuksessa tutkitut alkiot kuitenkin joko hedelmöitettiin epänormaalisti tai lämmitettiin kylmäsäilönnästä päivänä 3 sen jälkeen, kun ne oli luovutettu tutkimukseen. Mikään ei ollut tarkoitettu kliiniseen käyttöön.

Nämä rajoitukset huomioon ottaen ryhmämme on äskettäin saanut päätökseen kliiniseen käyttöön tarkoitettuja alkioita käyttävän tutkimuksen (Copernicus IRB: RMA-2016-02). Tähän tutkimukseen otimme mukaan 60 potilasta ja jaoimme kaikki käynnissä olevat alkiot kehityspäivänä 3 viljelemään joko 2 % tai 5 % happea blastokystivaiheeseen asti. Tuloksia ei ole vielä julkaistu, mutta viljely 2-prosenttisessa hapessa 3. päivän jälkeen tuotti enemmän blastokystejä kuin 5-prosenttisessa happiviljelyssä. Yhteensä 30 potilaalla oli enemmän alkioita, jotka pääsivät blastokystiin 2 % hapessa, kun taas vain 17 potilaalla oli enemmän alkioita, jotka pääsivät blastokystiin 5 % hapessa. Kymmenellä potilaalla oli yhtä suuri määrä molemmissa olosuhteissa (3 vetäytyi tutkimuksesta). Tämä ero saavutti tilastollisen merkityksen.

Tämä alkuperäinen tutkimus oli suunniteltu erityisesti arvioimaan alkioiden kehityssuorituskykyä molemmissa olosuhteissa. Saatavilla on kuitenkin myös joitakin raskaustietoja potilailta, jotka ovat siirtäneet näitä alkioita. Tässä alkuperäisessä tutkimuksessa viljelyolosuhteilla ei ollut vaikutusta päätökseen, mikä alkio siirrettiin. Tämä sokeutui embryologeille ja potilaille ja käytettiin vain tyypillisiä morfologisia kriteerejä. Jälleen, alkionsiirron saaneista potilaista alkiot, joita oli viljelty 2 % hapessa, ovat menestyneet paremmin kuin yksinomaan 5 % (88,9 % [16/18] vs. 62,5 % [15/24]).

Tätä alkuperäistä tutkimusta ei kuitenkaan suunniteltu erityisesti testaamaan kysymystä siitä, tuottaako 2 % vs. 5 % happi pidennetyssä viljelmässä parempia raskaustuloksia. Potilaita ei satunnaistettu saamaan 2 % tai 5 % happea. Siten nykyiset raskaustiedot ovat alttiita tietylle harhalle, ja tarvitaan paremmin kontrolloitua tutkimusta, jotta voidaan arvioida viljelmän alentuneen happipitoisuuden vaikutus tärkeimpiin tuloksiin: elävänä syntyvyyden määrään.

Ehdotetun tutkimuksen tarkoitus Tässä tutkimuksessa pyritään vertailemaan kliinisiä tuloksia alkioista, joita viljeltiin 2 % happipitoisuudella ja 5 % happipitoisuudella tiivistämisen jälkeen. Ensisijainen tutkittava tulos on elävä syntyvyys. Toissijaisia ​​tuloksia ovat keskenmenojen määrä, raskausaika synnytyksessä, syntymäpaino synnytyksessä, alkion blastulaatioaste, alkion ploidia (aneuploidi tai euploidi) ja morfologiset parametrit (laajeneminen, sisäsolumassan luokka, trofektodermiaste). Myös kaikkien tutkimusstimulaatiosyklistä peräisin olevien alkioiden kumulatiivinen elävänä syntyvyys kerätään ja analysoidaan. Tämä paljastaa teoreettisesti, johtaako siirtoa varten käytettävissä olevien blastokystien lukumäärän hyöty parempaan lisääntymistehokkuuteen, kun pidennetty viljely suoritetaan 2 % happipitoisuudessa.