Ученые из Университета здравоохранения и науки Орегона, Стэнфордского Университета, Университета Валенсии и IGENOMIX обнаружили, что хромосомные аномалии в человеческих эмбрионах, созданных для экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), могут быть предсказаны в течение первых 30 часов развития на стадии клетки-1, которая происходит от слияния женской яйцеклетки и мужского сперматозоида.

Зигота (одноклеточная стадия)
Зигота (одноклеточная стадия)

Это открытие, опубликованное на сайте журнала Nature Communications, может увеличить количество успешных ЭКО, которое колебалось от 30% до 35% в течение многих лет по всему миру.

Считается, что от 50% до 80% эмбрионов, созданных для ЭКО, имеют хромосомные аномалии, и их имплантация, как правило, не развивается в беременность, а приводит к выкидышу.

Основные выводы этого исследования, которое провели Шон Л. Чавес и ее коллеги из Стэнфордского Университета и проанализированы в Университете здравоохранения и науки Орегона, показали, что изучая продолжительность первой митотической фазы – короткий период времени в клеточном цикле – можно определить эмбрионы с нормальными или ненормальными хромосомами до примерно 8-клеточной стадии.

Самое главное, путем изучения одноклеточной стадии, исследователи смогли соотнести хромосомный состав эмбриона с подгруппой 12 генов, которые активируются до первого деления клетки. Эти гены, вероятно, происходят из гамет – яйцеклеток или сперматозоидов – и могут быть использованы для прогнозирования того, является ли эмбрион хромосомно нормальным или ненормальным, на самой ранней стадии развития человека.

В результате этих выводов, врачи и эмбриологи могут более быстро выявить здоровые эмбионы для имплантации и снизить количество времени культивирования эмбриона в лаборатории до имплантации. Эмбрионы, как правило.

Должны быть имплантированы в период времени между 3 и 5 днями после создания, что создает проблему для области экстракорпорального оплодотворения, так как хромосомные аномалии могут не быть идентифицированы до 5 или 6 дней.

Двухклеточная стадия
Двухклеточная стадия

 

«Многие пары хотят иметь детей в своей жизни немного позже , и эта тенденция будет только продолжаться, — говорит Шон Л. Чавес, соавтор и ассистент в Отделе репродуктивных и эволюционных наук в Национальном центре исследования приматов Орегона в Университете здравоохранения и науки Орегона, доцент акушерства и гинекологии, физиологии и фармакологии в Школе медицины. –

Неудачная попытка ЭКО создает эмоциональную нагрузку на женщину, которая ожидает беременность, а также финансовую нагрузку на семьи, так как одна попытка ЭКО стоит тысячи и тысячи долларов.

Наши результаты также дают надежду парам, которые хотят создать семью и желают избежать выбора и имплантации эмбриона с неизвестным или плохим потенциалом для имплантации».

Это исследование основано на предыдущем исследовании, опубликованном Школой медицины Стэнфордского Университета (журнал Nature Communications, декабрь 2012 года), в котором доктор Чавес была ведущим автором.

В предыдущем исследовании доктор Чавес и ее коллеги определили, что временные интервалы первых трех митотических клеточных делений, плюс наличие или отсутствие клеточной фрагментации – явление неизвестного происхождения, которое, как предполагают, может быть неклеточными осколками, и поражает примерно 50% или больше эмбрионов для ЭКО,- могут быть использованы для различения хромосомно нормальных и ненормальных клеток на 4-клеточной стадии при помощи покадрового анализа снимков.

Нынешнее исследование воспользовалось значительными достижениями в одноклеточном генетическом профилировании и неинвазивной визуализации. Это первое исследование, объединившее анализ полного хромосомного состава, высокопроизводительную одноклеточную генную экспрессию и покадровую визуализацию одновременно на одном и том же человеческом эмбрионе.

Это исследование было проведено с использованием 117 человеческих зигот от 19 пар. Средний возраст матерей был 33,7 ± 4,3 года. Исследователи получили этот большой набор человеческих эмбрионов от предыдущих циклов ЭКО после письменного информированного согласия из RENEW Biobank Стэнфордского Университета.

Путем профилирования одноклеточной генной экспрессии – измерение активности сотен генов за раз – доктор Чавес и ее коллеги выявили набор эволюционных релевантных генов, которые активируются до первого деления клетки, используя компьютерное математическое моделирование, которые могут быть использованы для прогнозирования, является ли эмбрион хромосомно нормальным или ненормальным.

«Мы хотим помочь многим семьям добиться успешной беременности при помощи высокоэффективного экстракорпорального оплодотворения, — говорит доктор Чавес. – ЭКО помогло множеству женщин по всему миру, и у нас теперь есть технология и исследование для улучшения шансов пары на появление собственного ребенка. Это открытие может потенциально увеличить эти шансы».

До сих пор неясно, какое влияние имеет длительное культивирование на эмбрионы и генетические аномалии. Для выяснения этого необходимы дальнейшие исследования. Ученые говорят, что будущие исследования также сосредоточатся на зиготах, как потенциальном источнике неинвазивных биомаркеров, которые смогут прогнозировать хромосомный статус и помогут избежать потенциального вреда длительного культивирования эмбрионов.