저산소농도가 정상출산율에 미치는 영향 평가

배양에서 발달 중인 배아를 위한 최적의 환경을 특성화하는 데 상당한 진전이 있었습니다. 이러한 노력은 임상 배아 배양이 생체 내 환경을 모방해야 한다는 전제에 기반을 두고 있습니다. 이를 위해 연구자들은 초기 배아가 노출된 자연 환경의 모든 측면을 재현하기 위해 많은 노력을 기울였습니다. 이 집중적인 접근 방식은 현대 체외 수정(IVF) 실험실에서 배아 배양 시스템의 상당한 수정을 가져왔고 궁극적으로 임신률을 개선했습니다.

중요한 조사 대상이 된 한 영역은 인큐베이터 산소 농도와 초기 배아 발달 사이의 관계입니다. 산소는 배아 대사에서 중심적인 역할을 합니다. 그것의 활용을 지배하는 메커니즘은 배아 발달 단계에 달려 있습니다. 발달 첫 3일 동안 산소는 수동 확산을 통해 배아에 도달하고 농도 구배는 산화적 인산화 동안 산소 소비에 의해 조절됩니다. 내부 미토콘드리아 막의 손상된 무결성 또는 기질 가용성의 변경으로 인해 이 프로세스의 비효율성은 유해한 활성 산소 종의 과도한 생산을 초래할 수 있으며, 이는 세포 기계에 심각한 손상을 일으키고 궁극적으로 배아 정지로 이어질 수 있습니다.

배양 중인 배아가 노출되는 산소 농도도 이 섬세하게 균형 잡힌 시스템에 영향을 미치고 배아의 대사 건강을 변화시킬 수 있습니다. 역사적으로 대기 산소 농도(약 20%)는 배아 배양을 위해 인간 IVF 실험실에서 독점적으로 사용되었습니다. 그러나 이후 여러 조사에서 여성 생식 기관 내의 산소의 생리학적 농도가 대기 수준보다 훨씬 낮으며 지속적으로 <10%로 측정되는 것으로 나타났습니다. 이러한 관찰은 대기 산소 농도를 배아 배양에서 5% 산소와 비교하는 여러 실험으로 이어졌습니다. 이러한 연구는 대기 중 산소에서 배양된 배아에서 유전자 발현, 단백질 분비 및 아미노산과 탄수화물의 최적이 아닌 이용에 상당한 동요가 있음을 보여주었습니다. 동일한 비교가 임상 IVF 연구에서 이루어졌으며 5% 산소에서 배양된 배아는 일관되게 임상 임신율과 출생률을 증가시키는 결과를 낳았습니다. 이 주제에 대한 메타 분석에서는 기준선 정상 출생률이 30%인 클리닉이 5% O2에서 배아를 배양할 때 13%의 개선을 기대할 수 있다고 제안했습니다.

이러한 강력한 데이터의 결과로 대부분의 최신 IVF 프로그램은 현재 5% 산소 농도에서 독점적으로 배아를 배양합니다. 그러나 일부에서는 발생 3일 후에 배아가 노출되는 산소 농도가 실제로 5% 미만이라고 제안했습니다. 이러한 데이터는 배아가 생체 내 발달 3일째에 자궁-난관 접합부를 통과한다는 생각에서 비롯됩니다. 여러 연구에 따르면 자궁의 산소 농도는 실제로 나팔관의 산소 농도보다 약 2% 더 낮습니다. 따라서 가장 생리적인 배아 배양 시스템은 배아를 3일까지 5% 산소에서 배양한 다음 5일 또는 6일에 옮겨지거나 냉동보존될 때까지 산소 농도를 2%로 감소시킵니다.

3일째 배아에 대한 최적 산소 농도의 변화는 이 발달 단계에서 볼 수 있는 배아의 대사 요구 사항의 일반적인 변화와 일치할 것입니다. 배아 게놈의 활성화는 3일째에 일어나 생합성 활성이 크게 증가합니다. 배아의 대사 행동도 이 시기에 상당히 변화합니다. 배아는 대사 전략을 산화적 인산화에서 호기성 해당과정 및 시트르산 회로의 형태로 포도당 기반 대사로 바꿉니다. 다짐이라고 하는 이 과정에서 배아는 산소 소비량이 크게 증가합니다.

여성 생식 기관의 생리적 환경은 발육 중인 착상 전 배아의 대사 요구를 반영하는 경향이 있습니다. 배아가 다져진 후 자궁에 들어갈 때 대사 전략이 바뀌기 때문에 자궁 내 산소 농도가 감소하면 배아 발달 단계의 에너지 생성 메커니즘을 가장 잘 지원할 수 있습니다. 배양에서 이러한 환경을 재현하면 배아 발달과 IVF로 인한 임신의 장기적인 건강이 향상될 수 있습니다.

이 이론은 최근 두 개의 파일럿 연구에서 확증되었습니다. 첫 번째 연구는 최근 2016년 미국 생식 의학 학회(American Society for Reproductive Medicine Scientific Meeting)에서 Prize Paper Award를 수상했으며, 무작위 배아를 연구에 기증하여 발달 3일 후 산소 농도가 2% 또는 5%가 되도록 했으며, 2% 산소농도에서 배양하였다. 그러나 이번 조사에서 연구된 배아는 연구에 기증된 후 3일째에 비정상적으로 수정되거나 동결보존에서 따뜻해졌습니다. 아무도 임상용으로 사용되지 않았습니다.

이러한 한계를 염두에 두고 우리 그룹은 최근 임상용 배아를 활용한 연구를 완료했습니다(Copernicus IRB: RMA-2016-02). 이 연구에서 우리는 60명의 환자를 등록하고 배반포 단계까지 2% 또는 5% 산소에서 배양하기 위해 발달 3일째에 진행 중인 모든 배아를 분할했습니다. 결과는 아직 발표되지 않았지만 3일 후 2% 산소에서 배양하면 5% 산소에서 배양하는 것보다 더 많은 배반포가 생성됩니다. 전체적으로 30명의 환자는 2% 산소에서 더 많은 배아가 배반포에 도달한 반면, 17명의 환자만이 5% 산소에서 더 많은 배아가 배반포에 도달했습니다. 10명의 환자는 두 조건에서 동일한 수를 가졌습니다(3명은 연구에서 제외됨). 이 차이는 통계적으로 유의미했습니다.

이 초기 연구는 두 조건 모두에서 배아의 발달 성능을 구체적으로 평가하도록 설계되었습니다. 그러나 이러한 배아 이식을 진행한 환자의 임신 데이터도 있습니다. 이 초기 연구에서 배양 조건은 이식할 배아의 결정에 영향을 미치지 않았습니다. 이것은 발생학자와 환자에게 눈이 멀었고 전형적인 형태학 기준만 활용되었습니다. 다시 말하지만, 배아 이식을 진행한 환자 중 2% 산소에서 배양된 배아는 5%(88.9%[16/18] 대 62.5%[15/24])의 배아보다 더 잘 수행되었습니다.

그러나 이 초기 연구는 확장된 배양에서 2% 대 5% 산소가 더 나은 임신 결과를 생성하는지 여부에 대한 질문을 구체적으로 테스트하도록 설계되지 않았습니다. 환자는 2% 또는 5% 산소에 무작위 배정되지 않았습니다. 따라서 현재의 임신 데이터는 편향되기 쉬우므로 더 잘 통제된 연구가 가장 중요한 결과인 정상 출생률에 대한 배양 중 산소 농도 감소의 영향을 평가해야 합니다.

제안 연구의 목적 본 연구는 압축 후 2% 산소 농도와 5% 산소 농도에서 배양된 배아의 임상 결과를 비교하고자 한다. 연구 중인 주요 결과는 출생률입니다. 2차 결과에는 유산율, 분만 시 재태 연령, 분만 시 출생 체중, 배아 포파율, 배 배수체 상태(이배수체 또는 정배수체) 및 형태학적 매개변수(확장, 내부 세포 질량 등급, 외배엽 등급)가 포함됩니다. 연구 자극 주기에서 발생하는 모든 배아의 누적 정상 출생률도 수집 및 분석됩니다. 이것은 확장된 배양이 2% 산소에서 수행될 때 전송을 위한 사용 가능한 배반포 수의 이점이 더 큰 번식 효율로 변환되는지 여부를 이론적으로 밝힐 것입니다.