Использование митохондриальной ДНК эмбрионов в качестве предиктора эффективности программ вспомогательных репродуктивных технологий

DOI

https://dx.doi.org/10.18565/aig.2021.11.125-134

Непша О.С., Кулакова Е.В., Екимов А.Н., Драпкина Ю.С., Макарова Н.П., Краевая Е.Е., Калинина Е.А.
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Минздрава России, Москва, Россия

Согласно данным исследований, достаточный уровень митохондриальной ДНК (мтДНК) в клетках кумулюса и в ооцитах определяет повышенный потенциал женских половых клеток к оплодотворению и является важным фактором, способствующим доимплантационному развитию эмбриона. Результаты нескольких работ показали, что эуплоидные эмбрионы с меньшим количеством копий мтДНК с большей вероятностью приводят к наступлению беременности.
Цель: Оценка уровня мтДНК в клетках трофэктодермы (ТЭ) при проведении преимплантационного генетического тестирования на анеуплоидии (ПГТ-А) в качестве маркера имплантационного потенциала эмбриона.
Материалы и методы: Проанализирован уровень мтДНК в клетках ТЭ у 244 эуплоидных эмбрионов после проведения ПГТ-А с помощью методики NGS.
Результаты: Анализ исходов переноса эуплоидных эмбрионов показал, что уровень мтДНК в клетках ТЭ бластоцисты не зависит от результата программы ВРТ. Взаимосвязи уровня мтДНК с полом эмбриона также обнаружено не было. Отмечена связь между степенью экспансии ранних бластоцист и уровнем мтДНК. Бластоцисты с ТЭ, соответствующей категории отличного качества А, имели более высокие значения мтДНК. Количество копий мтДНК было значительно ниже у эмбрионов, подвергнутых биопсии на 6-й день после оплодотворения, по сравнению с биопсированными эмбрионами на 5-е сутки культивирования. Уровень мтДНК в общем количестве клеток ТЭ эуплоидных эмбрионов показал статистически незначимую корреляцию с возрастом матери.
Заключение: Согласно результатам данного исследования, уровень мтДНК в клетках ТЭ не позволяет прогнозировать имплантационный потенциал эмбриона и эффективность программы ВРТ. Стоит подчеркнуть, что бластоцисты с повышенным уровнем мтДНК в клетках ТЭ приводили к рождению здоровых детей в программе ВРТ. Описанные результаты подтверждают, что количественный уровень мтДНК является одним из ключевых в отношении скорости развития бластоцисты и зависит от суток культивирования эмбриона.

мтДНК

NGS

ПГТ-А

ВРТ

имплантационный потенциал

эмбрион

Полный текст статьи
доступен в "Библиотеке Врача"

World Health Organization. Sexual and reproductive health. 2020. Available at: https://www.who.int/reproductivehealth/topics/infertility/perspective/en/
SART: Society for Reproductive Technology. National Summary Report. Final National Summary Report for 2016. Available at: https://wwwsartcorsonlinecom/rptCSR_PublicMultYearaspx?reportingYear=2016
Gardner D.K., Schoolcraft W.B. In vitro culture of human blastocysts. In: Jansen R., Mortimer D., eds. Towards reproductive certainty: fertility and genetics beyond. Parthenon Press, Carnforth; 1999: 378-88.
Bromer J.G., Ata B., Seli M., Lockwood C.J., Seli E. Preterm deliveries that result from multiple pregnancies associated with assisted reproductive technologies in the USA: a cost analysis. Curr. Opin. Obstet. Gynecol. 2011; 23(3): 168-73. https://dx.doi.org/10.1097/GCO.0b013e32834551cd.
Timofeeva A.V., Chagovets V.V., Drapkina Yu.S., Makarova N.P., Kalinina E.A., Sukhikh G.T. Cell-free, embryo-specific sncRNA as a molecular biological bridge between patient fertility and IVF efficiency. Int. J. Mol. Sci. 2019; 20(12): 2912. https://dx.doi.org/10.3390/ijms20122912.
Кулакова Е.В., Калинина Е.А., Трофимов Д.Ю., Макарова Н.П., Хечумян Л.Р., Дударова А.Х. Вспомогательные репродуктивные технологии у супружеских пар с высоким риском генетических нарушений. Преимплантационный генетический скрининг. Акушерство и гинекология. 2017; 8: 21-7.
Долгушина Н.В., Коротченко О.Е., Бейк Е.П., Абдурахманова Н.Ф., Ильина Е.О., Кулакова Е.В. Клинико-экономический анализ эффективности преимплантационного генетического скрининга у пациенток позднего репродуктивного возраста. Акушерство и гинекология. 2017; 11: 56-61.
Tarín J.J., García-Pérez M.A., Hamatani T., Cano A. Infertility etiologies are genetically and clinically linked with other diseases in single meta-diseases. Reprod. Biol. Endocrinol. 2015; 13: 31. https://dx.doi.org/10.1186/s12958-015-0029-9.
Fragouli E., Spath K., Alfarawati S., Kaper F., Craig A., Michel C.-E. et al. Altered levels of mitochondrial DNA are associated with female age, aneuploidy, and provide an independent measure of embryonic implantation potential. PLoS Genet. 2015; 11(6): e1005241. https://dx.doi.org/10.1371/journal.pgen.1005241.
Diez-Juan A., Rubio C., Marin C., Martinez S., Al-Asmar N., Riboldi M. et al. Mitochondrial DNA content as a viability score in human euploid embryos: less is better. Fertil. Steril. 2015; 104(3): 534-41.e1. https://dx.doi.org/0.1016/j.fertnstert.2015.05.022.
Harvey A.J. Mitochondria in early development: linking the microenvironment, metabolism and the epigenome. Reproduction. 2019; 157(5): R159-R179. https://dx.doi.org/10.1530/REP-18-0431.
Vaught R.C., Dowling D.K. Maternal inheritance of mitochondria: implications for male fertility? Reproduction. 2018; 155(4): R159-R168. https://dx.doi.org/10.1530/REP-17-0600.
Archer S.L. Mitochondrial dynamics – mitochondrial fission and fusion in human diseases. N. Engl. J. Med. 2013; 369(23): 2236-51. https://dx.doi.org/10.1056/NEJMra1215233.
Ciesielski G.L., Oliveira M.T., Kaguni L.S. Animal mitochondrial DNA replication. Enzymes. 2016; 39: 255-92. https://dx.doi.org/10.1016/bs.enz.2016.03.006.
Popov L.-D. Mitochondrial biogenesis: an update. J. Cell. Mol. Med. 2020; 24(9): 4892-9. https://dx.doi.org/10.1111/jcmm.15194.
Королькова А.И., Мишиева Н.Г., Мартазанова Б.А., Бурменская О.В., Веюкова М.А., Екимов А.Н., Трофимов Д.Ю., Абубакиров А.Н. Значимость копийности митохондриальной ДНК в клетках кумулуса пациенток позднего репродуктивного возраста. Акушерство и гинекология. 2019;10: 108-14.
Cecchino G.N., Garcia-Velasco J.A. Mitochondrial DNA copy number as a predictor of embryo viability. Fertil. Steril. 2018: 111(2): 205-11. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2018.11.021.
Hashimoto S., Morimoto N., Yamanaka M., Matsumoto H., Yamochi T., Goto H. et al. Quantitative and qualitative changes of mitochondria in human preimplantation embryos. J. Assist. Reprod. Genet. 2017; 34(5): 573-80. https://dx.doi.org/10.1007/s10815-017-0886-6.
Ravichandran K., McCaffrey C., Grifo J., Morales A., Perloe M., Munné S. et al. Mitochondrial DNA quantification as a tool for embryo viability assessment: retrospective analysis of data from single euploid blastocyst transfers. Hum. Reprod. 2017; 32(6): 1282-92. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/dex070.
Fragouli E., McCaffrey C., Ravichandran K., Spath K., Grifo J.A., Munné S. et al. Clinical implications of mitochondrial DNA quantification on pregnancy outcomes: a blinded prospective non-selection study. Hum. Reprod. 2017; 32(11): 2340-7. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/dex292.
Lledo B., Ortiz J.A., Morales R., Garcia-Hernandez E., Ten J., Bernabeu A. et al. Comprehensive mitochondrial DNA analysis and IVF outcome. Hum. Reprod. Open. 2018; 2018(4): hoy023. https://dx.doi.org/10.1093/hropen/hoy023.
Klimczak A.M., Pacheco L.E., Lewis K.E., Massahi N., Richards J.P., Kearns W.G. et al. Embryonal mitochondrial DNA: relationship to embryo quality and transfer outcomes. J. Assist. Reprod. Genet. 2018; 35(5): 871-7. https://dx.doi.org/10.1007/s10815-018-1147-z.
Treff N.R., Zhan Y., Tao X., Olcha M., Han M., Rajchel J. et al. Levels of trophectoderm mitochondrial DNA do not predict the reproductive potential of sibling embryos. Hum. Reprod. 2017; 32(4): 954-62. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/dex034.
Victor A., Griffin D., Dardner K.G., Brake A., Zouves C., Barnes F. et al. Births from embryos with highly elevated levels of mitochondrial DNA. Reprod. Biomed. Online. 2019; 39(3): 403-12. https://dx.doi.org/10.1016/j.rbmo.2019.03.214.
Victor A., Brake A.J., Tyndall J.C., Griffin D.K., Zouves C.G., Barnes F.L. et al. Accurate quantitation of mitochondrial DNA reveals uniform levels in human blastocysts irrespective of ploidy, age, or implantation potential. Fertil. Steril. 2017; 107(1): 34-42.e3. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2016.09.028.
Lee Y.-X., Chen C.-H., Lin S.-Y., Lin Y.-H., Tzeng C.-R. Adjusted mitochondrial DNA quantification in human embryos may not be applicable as a biomarker of implantation potential. J. Assist. Reprod. Genet. 2019; 36(9): 1855-65. https://dx.doi.org/10.1007/s10815-019-01542-6.
Shang W., Zhang Y., Shu M., Wang W., Ren L., Chen F. et al. Comprehensive chromosomal and mitochondrial copy number profiling in human IVF embryos. Reprod. Biomed. Online. 2018; 36(1); 67-74. https://dx.doi.org/10.1016/j.rbmo.2017.10.110.
Wu F.S.Y., Weng S.P., Shen M.S., Ma P.C., Wu P.K., Lee N.C. Suboptimal trophectoderm mitochondrial DNA level is associated with delayed blastocyst development. J. Assist. Reprod. Genet. 2021; 38(3): 587-94. https://dx.doi.org/10.1007/s10815-020-02045-5.
Королькова А.И., Мишиева Н.Г., Мартазанова Б.А., Бурменская О.В., Екимов А.Н., Трофимов Д.Ю., Веюкова М.А., Кириллова А.О., Абубакиров А.Н. Повышение эффективности программ ЭКО на основании определения копийности митохондриальной ДНК в трофэктодерме эмбрионов. Акушерство и гинекология. 2019; 3: 98-104.

Поступила 03.06.2021

Принята в печать 23.06.2021

Непша Оксана Сергеевна, к.б.н., научный сотрудник отделения вспомогательных технологий в лечении бесплодия им. профессора Б.В. Леонова,
Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова» МЗ РФ,
o_nepsha@oparina4.ru, https://orcid.org/0000-0002-9988-2810, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Кулакова Елена Владимировна, к.м.н., с.н.с. отделения вспомогательных технологий в лечении бесплодия им. профессора Б.В. Леонова, Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова МЗ РФ, e_kulakova@oparina4.ru,
https://orcid.org/0000-0002-4433-4163, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Екимов Алексей Николаевич, врач-лабораторный генетик лаборатории молекулярно-генетических методов, Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова» МЗ РФ, a_ekimov@oparina4.ru, https://orcid.org/0000-0001-5029-0462,
117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Драпкина Юлия Сергеевна, к.м.н., научный сотрудник отделения вспомогательных технологий в лечении бесплодия им. профессора Б.В. Леонова,
Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова МЗ РФ,
yu_drapkina@oparina4.ru, https://orcid.org/0000-0002-0545-1607, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Макарова Наталья Петровна, д.б.н., в.н.с. отделения вспомогательных технологий в лечении бесплодия им. профессора Б.В. Леонова, Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова МЗ РФ, np_makarova@oparina4.ru,
https://orcid.org/0000-0003-8922-2878, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Краевая Елизавета Евгеньевна, к.м.н., м.н.с. отделения вспомогательных технологий в лечении бесплодия им. профессора Б.В. Леонова, Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова МЗ РФ, e_kraevaya@oparina4.ru,
117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Калинина Елена Анатольевна, д.м.н, профессор, заведующая отделением вспомогательных технологий в лечении бесплодия им. профессора Б.В. Леонова, Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова МЗ РФ,
e_kalinina@oparina4.ru, https://orcid.org/0000-0002-8922-2878, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.

Вклад авторов: Кулакова Е.В., Макарова Н.П. – редактирование рукописи статьи; Непша О.С., Драпкина Ю.С., Краевая Е.Е. – сбор и анализ литературных данных, написание статьи; Екимов А.Н. – проведение преимплантационного генетического тестирования методом высокопроизводительного секвенирования (NGS); Макарова Н.П. – культивирование эмбрионов, проведение биопсии трофэктодермы эмбриона, криоконсервация эмбриона, редактирование и утверждение публикации; Калинина Е.А. – редактирование и утверждение публикации.
Конфликт интересов: Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов.
Финансирование: Работа проведена без привлечения дополнительного финансирования со стороны третьих лиц.
Согласие пациентов на публикацию: Пациенты подписали информированное согласие на публикацию своих данных.
Обмен исследовательскими данными: Данные, подтверждающие выводы этого исследования, доступны по запросу у автора, ответственного за переписку, после одобрения ведущим исследователем.
Для цитирования: Непша О.С., Кулакова Е.В., Екимов А.Н., Драпкина Ю.С.,
Макарова Н.П., Краевая Е.Е., Калинина Е.А. Использование митохондриальной ДНК эмбрионов в качества предиктора эффективности программ
вспомогательных репродуктивных технологий.
Акушерство и гинекология. 2021; 11: 125-134
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2021.11.125-134

Использование митохондриальной ДНК эмбрионов в качестве предиктора эффективности программ вспомогательных репродуктивных технологий

Непша О.С., Кулакова Е.В., Екимов А.Н., Драпкина Ю.С., Макарова Н.П., Краевая Е.Е., Калинина Е.А.

Ключевые слова

Список литературы

Об авторах / Для корреспонденции

Также по теме