Современные методы селекции эмбрионов при проведении программ вспомогательных репродуктивных технологий
Актуальность. В настоящее время сохраняется тенденция к позднему замужеству и деторождению. С увеличением возраста реализация репродуктивной функции имеет ряд сложностей: у женщин старше 35 лет происходит снижение овариального резерва; эта группа женщин часто имеет отягощенный гинекологический анамнез; увеличивается риск анеуплоидии ооцитов и, как следствие, эмбрионов. Соответственно, оценка качества эмбрионов является ключевой составляющей успеха в программах вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ). Существующие методы селекции эмбрионов основаны на детальной морфологической, а также генетической оценке эмбрионов при помощи преимплантационного генетического скрининга (ПГС). Однако даже при применении ПГС эффективность программ ВРТ не превышает 50%. Поэтому необходимы дополнительные методы идентификации жизнеспособных эмбрионов. В этой связи большое значение в последние годы придается митохондриальному потенциалу гамет и эмбрионов.Королькова А.И., Мишиева Н.Г., Бурменская О.В., Екимов А.Н., Абубакиров А.Н., Богатырева Х.А.
Цель исследования. Провести систематический анализ данных, имеющихся в мировой литературе, о современных методах скрининга и селекции эмбрионов с целью повышения эффективности программ ВРТ в группе женщин позднего репродуктивного возраста.
Материал и методы. В обзор включены данные отечественных и зарубежных статей, найденных в Pubmed по данной теме.
Результаты. Дана сравнительная характеристика основных методов ПГС (метод микроматричной сравнительной геномной гибридизации, aCGH; метод высокопроизводительного секвенирования, NGS), рассмотрены преимущества метода NGS, а также описан новый потенциальный маркер качества ооцитов и эмбрионов – уровнь митохондриальной ДНК (мтДНК), позволяющий улучшить исходы программ ВРТ в группе пациенток позднего репродуктивного возраста.
Заключение. В ближайшем будущем, по-видимому, метод NGS будет введен в широкое практическое использование в силу его преимуществ. Помимо этого, в мировой литературе имеются данные о том, что изучение митохондриального потенциала ооцитов и эмбрионов может стать дополнительным достоверным предиктором исходов программ ВРТ в различных группах пациентов, в том числе в группе пациенток позднего репродуктивного возраста.
Ключевые слова
преимплантационный генетический скрининг (ПГС)
метод микроматричной сравнительной геномной гибридизации (aCGH)
метод высокопроизводительного секвенирования (NGS)
полимеразная цепная реакция в режиме реального времени (ПЦР-РВ
PСR)
кумулюсные клетки
трофэктодерма
митохондриальная ДНК (мтДНК)
анеуплоидии
мозаицизм
несбалансированные перестройки
Список литературы
1. Munné S., Sandalinas M., Magli C., Gianaroli L., Cohen J., Warburton D. Increased rate of aneuploid embryos in young women with previous aneuploid conceptions. Prenat. Diagn. 2004; 24(8): 638-43.
2. Franasiak J.M., Forman E.J., Hong K.H., Werner M.D., Upham K.M., Treff N.R., Scott R.T. Jr. The nature of aneuploidy with increasing age of the female partner: a review of 15,169 consecutive trophectoderm biopsies evaluated with comprehensive chromosomal screening. Fertil. Steril. 2014; 101(3): 656-63. e1.
3. Gersen S.L. The principles of clinical cytogenetics. New York: Springer; 2013: 275-92.
4. Ghevaria H., Mamas T., Sabhnani T., Sarna U., Serhal P., Delhanty J.D.A. O-119 Non-reciprocal errors and germinal mosaicism detected by the application of array-CGH to oocytes and polar bodies unexposed to sperm. Hum. Reprod. 2013; 28(Suppl. 1: Abstracts of the 29th Annual Meeting of the European Society of Human Reproduction and Embryology. London, United Kingdom. July 7-10, 2013.): i49-i51.
5. Баранов В.С., Кузнецова Т.В. Цитогенетика эмбрионального развития человека. СПб.: Н-Л; 2007: 78-9.
6. Fiorentino F., Bono S., Biricik A., Nuccitelli A., Cotroneo E., Cottone G. et al. Application of next-generation sequencing technology for comprehensive aneuploidy screening of blastocysts in clinical preimplantation genetic screening cycles. Hum. Reprod. 2014; 29(12): 2802-13.
7. Fragouli E., Wells D. Aneuploidy in the human blastocyst. Cytogenet. Genome Res. 2011; 133(2-4): 149-59.
8. Cagnone G.L., Tsai T.S., Makanji Y., Matthews P., Gould J., Bonkowski M.S. et al. Restoration of normal embryogenesis by mitochondrial supplementation in pig oocytes exhibiting mitochondrial DNA deficiency. Sci. Rep. 2016; 6: 23229.
9. Мишиева Н.Г., Назаренко Т.А. Бесплодие и возраст: пути решения проблемы. 2-е изд. М.: МЕДпресс-информ; 2014. 216с.
10. Chawanpaiboon S., Titapant V. The possible primary causes of human aneuploidy. Thai J. Obstet. Gynaecol. 2000; 12(2): 93-102.
11. Боярский К.Ю., Гайдуков С.Н., Леонченко В.В. Причины прерывания беременности после ЭКО и ИКСИ: анализ клинических и цитогенетических данных. Журнал акушерства и женских болезней. 2008; 57(4): 73-5.
12. Юренева С.В., Ильина Л.М., Сметник В.П. Старение репродуктивной системы женщин: от теории к клинической практике. Часть I. Эндокринные и клинические характеристики стадий репродуктивного старения женщин. Акушерство и гинекология. 2014; 3: 21-7.
13. Henderson S., Edwards R. Chiasma frequency and maternal age in mammals. Nature. 1968; 218(5136): 22-8.
14. Wu Y., Zhang N., Li Y.H., Zhao L., Yang M., Jin Y. et al. Citrinin exposure affects oocyte maturation and embryo development by inducing oxidative stress-mediated apoptosis. Oncotarget. 2017; 8(21): 34525-33.
15. Ogino M., Tsubamoto H., Sakata K., Oohama N., Hayakawa H., Kojima T. et al. Mitochondrial DNA copy number in cumulus cells is a strong predictor of obtaining good-quality embryos after IVF. J. Assist. Reprod. Genet. 2016; 33(3): 367-71.
16. Tsutsumi M., Fujiwara R., Nishizawa H., Ito M., Kogo H., Inagaki H. et al. Age-related decrease of meiotic cohesins in human oocytes. PLoS One. 2014; 9(5): e96710.
17. Lukaszuk K., Jakiel G., Kuczynski W., Pukszta S., Liss J., Plociennik L. et al. Next generation sequencing for preimplantation genetic testing of blastocysts aneuploidies in women of different ages. Ann. Agric. Environ. Med. 2016; 23(1): 163-6.
18. Ma G.C., Chen H.F., Yang Y.S., Lin W.H., Tsai F.P., Lin C.F. et al. A pilot proof-of-principle study to compare fresh and vitrified cycle preimplantation genetic screening by chromosome microarray and next generation sequencing. Mol. Cytogenet. 2016; 9: 25.
19. Brezina P.R., Anchan R., Kearns W.G. Preimplantation genetic testing for aneuploidy: what technology should you use and what are the differences? J. Assist. Reprod. Genet. 2016; 33(7): 823-32.
20. Yang Z., Lin J., Zhang J., Fong W.I., Li P., Zhao R. et al. Randomized comparison of next-generation sequencing and array comparative genomic hybridization for preimplantation genetic screening: a pilot study. BMC Med. Genomics. 2015; 8: 30.
21. Łukaszuk K., Pukszta S., Wells D., Cybulska C., Liss J., Płóciennik Ł. et al. Routine use of next-generation sequencing for preimplantation genetic diagnosis of blastomeres obtained from embryos on day 3 in fresh in vitro fertilization cycles. Fertil. Steril. 2015; 103(4): 1031-6.
22. Huang J., Yan L., Lu S., Zhao N., Xie X.S., Qiao J. Validation of a next-generation sequencing-based protocol for 24-chromosome aneuploidy screening of blastocysts. Fertil. Steril. 2016; 105(6): 1532-6.
23. Liss J., Chromik I., Szczyglińska J., Jagiełło M., Łukaszuk A., Łukaszuk K. Current methods for preimplantation genetic diagnosis. Ginekol. Pol. 2016; 87(7): 522-6.
24. Yang Z., Liu J., Collins G.S., Salem S.A., Liu X., Lyle S.S. et al. Selection of single blastocysts for fresh transfer via standard morphology assessment alone and with array CGH for good prognosis IVF patients: results from a randomized pilot study. Mol. Cytogenet. 2013; 5: 24.
25. Youle R.J., Van der Bliek A.M. Mitochondrial fission, fusion, and stress. Science. 2012; 337(6098): 1062-5.
26. 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.
27. Boucret L., Chao de la Barca J.M., Morinière C., Desquiret V., Ferré-L’Hôtellier V., Descamps P. et al. Relationship between diminished ovarian reserve and mitochondrial biogenesis in cumulus cells. Hum. Reprod. 2015; 30(7):1653-64.
28. Turner N., Robker R. Developmental programming of obesity and insulin resistance: does mitochondrial dysfunction in oocytes play a role? Mol. Hum. Reprod. 2015; 21(1): 23-30.
29. Скулачев В., Богачев А., Каспаринский Ф. Мембранная биоэнергетика. М.: Издательство МГУ; 2010. 367c.
30. Grindler N.M., Moley K.H. Maternal obesity, infertility and mitochondrial dysfunction: potential mechanisms emerging from mouse model systems. Mol. Hum. Reprod. 2013; 19(8): 486-94.
31. El Shourbagy S.H., Spikings E.C., Freitas M., St John J.C. Mitochondria directly influence fertilisation outcome in the pig. Reproduction. 2006; 131(2): 233-45.
32. Simsek-Duran F., Li F., Ford W., Swanson R.J., Jones H.W. Jr., Castora F.J. Age-associated metabolic and morphologic changes in mitochondria of individual mouse and hamster oocytes. PLoS One. 2013; 8: e64955.
Поступила 14.04.2017
Принята в печать 28.04.2017
Об авторах / Для корреспонденции
Королькова Анна Игоревна, аспирант 1-го года обучения 1-го гинекологического отделения ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России.Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (915) 322-08-79. E-mail: zaikinaai@icloud.com
Мишиева Нонна Годовна, д.м.н., в.н.с. 1-го гинекологического отделения ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России.
Телефон: 8 (495) 438-26-22. E-mail: nondoc555@mail.ru
Бурменская Ольга Владимировна, д.б.н., научный сотрудник лаборатории молекулярно-генетических методов ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова
Минздрава России. Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (495) 438-22-92. E-mail: o_bourmenskaya@oparina4.ru
Екимов Алексей Николаевич, врач клинической лабораторной диагностики лаборатории молекулярно-генетических методов, ФГБУ НЦАГиП им. академика
В.И. Кулакова Минздрава России. Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. E-mail: a_ekimov@oparina4.ru
Абубакиров Айдар Назимовича, к.м.н., руководитель 1-го гинекологического отделения ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России.
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (495) 438-26-22. Е-mail: nondoc555@yahoo.com.
Богатырева Хава Алиевна, аспирант 1-го гинекологического отделения ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России.
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (926) 608-51-82. Е-mail: bogatyreva-khava@bk.ru
Для цитирования: Королькова А.И., Мишиева Н.Г., Бурменская О.В., Екимов А.Н., Абубакиров А.Н., Богатырева Х.А. Современные методы селекции эмбрионов при проведении программ вспомогательных репродуктивных технологий.
Акушерство и гинекология. 2018; 2: 13-8.
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2018.2.13-18
Также по теме
