Это открытие, опубликованное в журнале Nature Communications, может улучшить показатели успешности ЭКО, которые в течение многих лет во всем мире колеблются от 30 до 35 процентов. Подсчитано, что от 50 до 80 процентов эмбрионов, созданных для ЭКО, имеют хромосомную аномалию и обычно не развиваются до беременности, а вместо этого приводят к выкидышу.
Основные результаты исследования, проведенного доктором философии Шоном Л. Чавесом. и ее коллеги из Стэнфордского университета и проанализированные в OHSU, показали, что, глядя на продолжительность первой митотической фазы — короткого периода клеточного цикла — можно идентифицировать хромосомно нормальные эмбрионы по сравнению с аномальными эмбрионами примерно до 8-клеточной стадии. . Что наиболее важно, изучая уровень отдельной клетки, исследователи смогли соотнести хромосомный состав эмбриона с подмножеством из 12 генов, которые активируются до первого деления клетки. Эти гены, вероятно, произошли от гамет — яйцеклеток или сперматозоидов — и могут использоваться для прогнозирования того, является ли эмбрион хромосомно нормальным или ненормальным на самой ранней стадии развития человека.В результате этих результатов клиницисты и эмбриологи могут быстрее определить наиболее здоровый эмбрион для имплантации и сократить время, в течение которого эмбрион культивируется в лаборатории перед переносом.
Эмбрионы обычно необходимо имплантировать в течение трех-пяти дней после создания, что создает проблему для области ЭКО, поскольку хромосомные аномалии могут быть идентифицированы только на пятый или шестой день.«Многие пары предпочитают иметь детей в более позднем возрасте, и эта тенденция будет только продолжаться», — сказал Чавес, соавтор и научный сотрудник Отдела репродуктивных наук и наук о развитии Национального исследовательского центра приматов Орегона при OHSU. и доцент кафедры акушерства и гинекологии, физиологии и фармакологии медицинского факультета OHSU. «Неудачная попытка ЭКО наносит эмоциональный урон женщине, которая ожидает беременность, а также финансовым потерям для семей, поскольку одно лечение ЭКО обходится в тысячи и тысячи долларов за цикл. Наши результаты также дают надежду парам, которые борются с трудностями. чтобы создать семью и избежать отбора и переноса эмбрионов с неизвестным или низким потенциалом для имплантации », — пояснил Чавес.
Это исследование основано на предыдущем исследовании, опубликованном Медицинской школой Стэнфордского университета (Nature Communications, декабрь 2012 г.), в котором Чавес был ведущим автором. В предыдущем исследовании Чавес и его коллеги определили, что временные интервалы первых трех митотических клеточных делений, а также наличие или отсутствие клеточной фрагментации — феномен неизвестного происхождения, который, как считается, является бесклеточным мусором и затрагивает примерно 50 процентов или более эмбрионов ЭКО — можно использовать для различения хромосомно нормальных и аномальных эмбрионов по 4-х клеточной стадии с помощью анализа покадровой визуализации.В текущем исследовании использованы преимущества значительных достижений как в области генетического профилирования отдельных клеток, так и в неинвазивной визуализации, и оно является первым исследованием, объединяющим анализ полной хромосомной конституции, высокопроизводительной экспрессии одноклеточных генов и покадровой визуализации одновременно на одном и том же человеческом эмбрионе. .Это исследование было проведено с использованием 117 зигот человека, происходящих от 19 пар, средний возраст матери 33,7 ± 4,3 года. Исследователи получили этот большой набор человеческих эмбрионов из предыдущих циклов ЭКО после письменного информированного согласия Стэнфордского университета RENEW Biobank.
С помощью профилирования экспрессии генов отдельных клеток — измерения активности сотен генов одновременно — Чавес и его коллеги определили подмножество генов, имеющих отношение к развитию, которые активируются до первого деления клетки, с помощью компьютерного математического моделирования, которое можно использовать. чтобы предсказать, является ли эмбрион хромосомно нормальным или ненормальным.«Имея рекордно высокий уровень вспомогательной репродукции, мы хотим помочь большему количеству семей добиться успешных беременностей», — сказал Чавес. «ЭКО помогло бесчисленному количеству женщин во всем мире, и теперь у нас есть технологии и исследования, чтобы улучшить шансы пары иметь собственного биологического ребенка. Это открытие потенциально может увеличить эти шансы».Пока неясно, какое влияние более длительные периоды культивирования оказывают на эмбрионы и генетические аномалии, и требует дальнейшего изучения.
Исследователи говорят, что будущие исследования также должны быть сосредоточены на зиготе как потенциальном источнике неинвазивных биомаркеров, которые могут проспективно предсказать хромосомный статус и избежать потенциального вреда (-ов) продолжительного культивирования эмбрионов.