- Polskie badaczki opracowały innowacyjną metodę, która może znacząco zwiększyć skuteczność zabiegów in vitro i szanse na narodziny zdrowego dziecka.
- Dzięki bezinwazyjnej analizie komórek jajowych w trzech wymiarach możliwy będzie wybór najlepiej rokujących oocytów, zanim zostaną zapłodnione.
- Nowa technologia pozwala na precyzyjniejszą selekcję, co ma ograniczyć liczbę tworzonych zarodków i zwiększyć bezpieczeństwo całej procedury.
Przełom w in vitro: Jak zwiększyć szanse na dziecko?
Dla wielu par marzenie o dziecku jest związane z procedurą zapłodnienia pozaustrojowego, czyli in vitro. Niestety, jej skuteczność wynosi obecnie zaledwie około 35 procent. Oznacza to, że średnio potrzeba aż trzech cykli, aby urodziło się dziecko. Ze względu na te niskie wskaźniki, często tworzy się "na zapas" więcej zarodków, które są kolejno implantowane w razie niepowodzenia poprzednich prób.
Teraz nadzieję na poprawę tej sytuacji przynoszą badaczki z Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego oraz Instytutu Fizyki Jądrowej PAN. Opracowały one metodę, która ma na celu zmniejszenie liczby uzyskiwanych zarodków, jednocześnie podnosząc odsetek udanych implantacji i narodzin zdrowych dzieci.
Kluczem do sukcesu okazała się dokładna analiza rozkładu kropli tłuszczu w komórkach jajowych.
Jak wybierać najlepsze komórki jajowe?
Podczas przygotowań do zabiegu in vitro kobieta otrzymuje hormony, które stymulują dojrzewanie wielu komórek jajowych jednocześnie. Dzięki temu podczas jednego zabiegu lekarze mogą pobrać od kilku do kilkudziesięciu dojrzałych oocytów. Wyzwaniem jest jednak wybranie spośród nich tej jednej, najlepiej rokującej. - Organizm w każdym cyklu naturalnie selekcjonuje tylko jeden, najlepszy oocyt, który jest gotowy do zapłodnienia zaraz po owulacji.
Gdy kobieta jest poddana stymulacji hormonalnej, nie wiemy, który z nich byłby tym naturalnie wybranym. Pod mikroskopem świetlnym wszystkie pobrane przez lekarza komórki jajowe wyglądają mniej więcej tak samo - wyjaśniła w rozmowie z PAP profesor Grażyna Ptak z Uniwersytetu Jagiellońskiego. Badaczki postawiły sobie pytanie: czy ludzie mogą brać przykład z natury i przeprowadzić precyzyjną selekcję?
Holotomografia - nowy sposób zajrzenia do komórki
Nadzieją na precyzyjny wybór okazała się holotomografia - innowacyjny rodzaj mikroskopii optycznej. To właśnie tę metodę badaczki z Krakowa po raz pierwszy na świecie zastosowały do bezinwazyjnego badania żywych komórek jajowych w trzech wymiarach. - Holotomografia pozwala zobaczyć żywą komórkę w trzech wymiarach bez stosowania jakichkolwiek znaczników - wyjaśniła w komunikacie UJ dr hab. inż.
Joanna Depciuch-Czarny z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN, współtwórczyni nowej technologii. Holotomografia działa, wykorzystując fakt, że światło w różny sposób załamuje się w odmiennych strukturach - inaczej przechodzi przez tłuszcz, a inaczej przez wodę.
Dzięki tej właściwości, w trwającym około 10 minut nieinwazyjnym badaniu, można szczegółowo obserwować struktury i molekuły znajdujące się wewnątrz pojedynczych, żywych komórek. - W naszym przypadku zajmujemy się lipidami, czyli obserwujemy struktury lipidowe w oocycie - dodała profesor Ptak.
Krople tłuszczu jako wskaźnik jakości komórki
Zespół profesor Ptak od lat bada rolę kropli lipidowych (tłuszczowych) w komórkach jajowych i zarodkach. Okazuje się, że te krople nie tylko magazynują energię dla komórki i są rezerwuarem cząstek sygnałowych, ale także pełnią funkcję ochronną. - Gdy w komórce dzieje się coś złego, w kropli lipidowej zaczynają gromadzić się toksyczne produkty utleniania.
Gdy więc widzimy duże krople lipidowe, jest to sygnał świadczący o obniżonej jakości komórki - wytłumaczyła profesor Ptak. Badania na zwierzętach pokazały, że istnieje silny związek między zaburzonym profilem lipidowym komórek jajowych a problemami w rozwoju powstałych z nich zarodków, płodów, a nawet dorosłego potomstwa, szczególnie w tkankach bogatych w lipidy. - Komórka jajowa daje początek organizmowi.
Nieprawidłowości w profilu lipidów oocytu są nadal widoczne w tkankach powstałego z niego organizmu. Mało tego, podobne zmiany utrzymują się w kolejnych pokoleniach myszy - zaznaczyła badaczka. To pokazuje, jak kluczowa jest jakość komórki jajowej dla przyszłego zdrowia potomstwa.
Wyzwania techniczne i rozwiązania
Holotomografia była do tej pory wykorzystywana głównie do oceny małych komórek somatycznych, które przylegają do podłoża. Komórka jajowa to jednak zupełnie inny przypadek - jest największą komórką w organizmie ludzkim, ma kulisty kształt i nie przylega do podłoża, swobodnie poruszając się w polu widzenia mikroskopu. Zastosowanie tej techniki do tak ruchomego i dużego obiektu stanowiło duże wyzwanie techniczne.
W swoim wniosku patentowym badaczki z Krakowa pokazały, jak skutecznie zastosować tę technikę do oceny jakości żywego oocytu. - Opracowanie naszej metody wymagało rozwiązania wielu problemów technicznych. Jednym z nich było znalezienie skutecznego sposobu obrazowania pojedynczej, zawieszonej w pożywce hodowlanej komórki pod mikroskopem holotomograficznym. Innym wyzwaniem było unieruchomienie owej pojedynczej, nieprzylegającej do podłoża komórki.
Na tym polu jesteśmy pionierkami - wskazała Hafsa Gulzar, współautorka opracowanej technologii, cytowana w komunikacie UJ.
Sztuczna inteligencja wspomoże embriologów
Obecnie trwają intensywne prace nad stworzeniem specjalistycznego oprogramowania opartego na sztucznej inteligencji. Ma ono automatycznie rozpoznawać patologie komórek na podstawie obrazów z holotomografii. Dzięki temu embriolodzy zyskają narzędzie do łatwej i szybkiej identyfikacji nieprawidłowych oocytów. - Część programistyczna powstać ma w ciągu kilku miesięcy.
Potem konieczna będzie współpraca z producentami mikroskopów holotomograficznych, aby przygotować nakładki, które umożliwią obsługę tego typu analiz - powiedziała profesor Ptak. Badaczka wyraziła nadzieję, że rozwiązaniem jej zespołu zainteresują się kliniki zajmujące się in vitro.
Większe bezpieczeństwo i mniej zarodków
Nowa metoda ma potencjalnie zmienić procedury in vitro, sprawiając, że będą one bezpieczniejsze i skuteczniejsze. - Nasza metoda pozwala wybrać komórki o prawidłowym profilu lipidowym, co przekłada się na wyższe bezpieczeństwo procedury i zwiększenie odsetka zdrowych ciąż - oceniła profesor Ptak. To także szansa na znaczące ograniczenie tworzenia nadliczbowych zarodków, które nie są transferowane w danym cyklu.
Jeśli badaczki precyzyjnie wskażą najlepsze komórki jajowe, wówczas kliniki i ośrodki rozrodu wspomaganego będą mogły zapładniać na przykład tylko dwie wyselekcjonowane komórki jajowe zamiast dziesięciu, co ma ogromne znaczenie zarówno etyczne, jak i praktyczne dla pacjentów.
