Zapłodnienie pozaustrojowe w leczeniu niepłodności

Perinatologia, Neonatologia i Ginekologia, tom 3, zeszyt 2, 129-131, 2010
Zapłodnienie pozaustrojowe w leczeniu niepłodności
PIOTR MARIANOWSKI
Streszczenie
Zapłodnienie pozaustrojowe, po angielsku in vitro fertilisation – IVF i przeniesienie zarodka, czyli embryo transfer – ET jest to
przeprowadzenie w warunkach laboratoryjnych procesów, które zachodzą w narządzie rodnym kobiety, a ściślej mówiąc w jajowodach: zapłodnienie komórki jajowej i hodowanie zarodka w jego wczesnej fazie rozwoju. Zapłodnienie pozaustrojowe umożliwia
posiadanie własnego potomstwa niektórym parom małżeńskim uważanym do niedawna za definitywnie niepłodne. Minęło ponad
30 lat od spektakularnego wydarzenia w dziejach medycyny jakim było poczęcie w Bourn Hall w Wielkiej Brytanii w warunkach
pozaustrojowych Luizy Brown, pierwszego „dziecka z probówki” na świecie. Od tego czasu szacuje się, że ponad 3 miliony dzieci
urodziło się dzięki tej metodzie. Wiele z tych dzieci ma już własne, zdrowe potomstwo poczęte w sposób naturalny. Daje to kilka
milionów szczęśliwych osób zawdzięczających swoje prawo do zaistnienia na tym świecie dzięki technikom wspomaganego rozrodu.
Słowa kluczowe: zapłodnienie pozaustrojowe, przeniesienie zarodka, niepłodność, techniki wspomaganego rozrodu
Minęło ponad 30 lat od narodzin Luizy Brown, pierwszego na świecie dziecka poczętego poza organizmem
matki w Klinice Leczenia Niepłodności w Bourn Hall.
Sukces ten był wynikiem uporu dwóch naukowców: prof.
Patricka Steptoe i prof. Richarda Edwardsa. Od tej pory
urodziło się na świecie kilkanaście tysięcy dzieci poczętych dzięki technikom wspomaganego rozrodu. W Polsce
pierwsze dziecko po IVF-ET urodziło się 12 listopada 1987
roku w Białymstoku, w ośrodku kierowanym przez prof.
Mariana Szamatowicza.
Zapłodnienie pozaustrojowe, po angielsku in vitro fertilisation – IVF i przeniesienie zarodka, czyli embryo transfer – ET jest to przeprowadzenie w warunkach laboratoryjnych procesów, które zachodzą w narządzie rodnym kobiety, a ściślej mówiąc w jajowodach: zapłodnienie komórki jajowej i hodowanie zarodka w jego wczesnej fazie
rozwoju [1, 2, 5]. Zapłodnienie pozaustrojowe umożliwia
posiadanie własnego potomstwa niektórym parom małżeńskim uważanym do niedawna za definitywnie niepłodne.
Przygotowanie do zapłodnienia pozaustrojowego polega na farmakologicznym stymulowaniu (rekombinowanymi preparatami hormonów podwzgórzowych i przysadkowych) rozwoju jednocześnie kilku lub kilkunastu pęcherzyków jajnikowych, z których pobierany jest płyn pęcherzykowy za pomocą igły wkłuwanej poprzez sklepienie
pochwy pod kontrolą ultrasonografii w znieczuleniu ogólnym. W pobranym płynie odnajdywane są komórki jajowe. Umieszczane są one w inkubatorach, w specjalnych
płynach do hodowli, tzw. podłożach. Następnie dokonuje
się połączenia uprzednio przygotowanego nasienia (świeżego lub mrożonego) i uzyskanych komórek jajowych.
W przypadku małej objętości ejakulatu, małej liczby
prawidłowo ruchomych plemników oraz przewagi form o
nieprawidłowej morfologii dokonuje się docytoplazmatycznego wstrzyknięcia pojedynczego plemnika do komórki
jajowej (ICSI – intracytoplasmic sperm injection). W przypadkach całkowitego braku plemników w ejakulacie moż-
Ryc. 1. Wstrzyknięcie plemnika do komórki jajowej (ICSI)
liwe jest ich pobranie bezpośrednio z jądra/najądrza drogą
biopsji lub aspiracji cienkoigłowej (MESA – microsurgical
epidydymal sperm aspiration; TESE – testicular sperm extraction) [3, 5].
Po około 2 do 6 godzinach od pobrania komórek jajowych dodaje się do nich odpowiednią ilość plemników
(ok. 100 000 na jedną komórkę jajową) i umieszcza się je
w specjalnych naczyniach z płynem do hodowli zarodków
(podłoża hodowlane), w inkubatorze o temperaturze 37EC,
z odpowiednio dobranym składem gazów i wilgotnością.
Połączenie komórki jajowej i plemnika oraz pierwsze podziały zarodka odbywają się poza organizmem matki.
Obecnie możliwe jest hodowanie zarodków aż do stadium
blastocysty (do 5 dni). Po tym okresie zarodki przenoszone są w cienkim plastikowym cewniku, przez kanał szyjki
macicy do wnętrza jamy macicy, gdzie kontynuują swój
rozwój, tak jak przy zapłodnieniu naturalnym. Po około
8-11 dniach od zapłodnienia następuje (w przypadku skutecznego leczenia) implantacja (czyli zagnieżdżenie) zarodka w macicy.
Z reguły przenosi się do macicy 2 do 4 zarodków.
Zarząd Główny Polskiego Towarzystwa Ginekologicznego
Ośrodek Diagnostyki i Leczenia Niepłodności, I Katedra i Klinika Położnictwa i Ginekologii, Warszawski Uniwersytet Medyczny
130
P. Marianowski
Ryc. 2. Zarodek ludzki na etapie podziału
w trzecim dniu rozwoju
zaleca u kobiet przed 35. rokiem życia przenoszenie 2 zarodków. U pacjentek po 35. roku życia można zwiększyć
liczbę przenoszonych zarodków. Należy jednak pamiętać,
że transfer większej liczby zarodków nie poprawia znamiennie wyników liczonych odsetkiem zdrowych, wypisanych ze szpitala dzieci (ang. take home baby rate). Ograniczanie liczby przenoszonych zarodków jest najprostszym sposobem zmniejszania ryzyka wystąpienia ciąży
mnogiej i powikłań położniczo-neonatologicznych [4, 5].
Skuteczność leczenia niepłodności technikami wspomaganego rozorodu jest zależna od kilku czynników, jednak największy wpływ na rokowanie ma wiek kobiety oraz
przyczyna niepłodności. Całkowity skumulowany odsetek
urodzonych dzieci po procedurach wspomaganego rozrodu jest zbliżony do 20%. W grupie kobiet młodych i których jedynym powodem niemożności posiadania potomstwa jest czynnik mechaniczny (czyli niedrożność jajowodów) odsetek ten jest o wiele wyższy – nawet do 80%
par ma szanse na urodzenie zdrowego dziecka. Jednak
należy pamiętać, że przy podawaniu wyników uzyskiwanych w danym ośrodku należy zwracać uwagę na fakt, czy
przedstawiono rezultaty w populacji ogólnej czy ograniczonej subpopulacji.
Konieczność ograniczania liczby zarodków transferowanych do jamy macicy powoduje, że nieodzownym, racjonalnym i etycznie obligatoryjnym elementem w każdym programie IVF-ET powinno być mrożenie zarodków.
Zarodki mogą być wtedy przenoszone w następnych „fizjologicznych” cyklach, jeśli obecny zabieg nie powiedzie się,
w ten sposób unika się wielokrotnego stymulowania jajników. Odsetki ciąż uzyskanych po transferach rozmrożonych zarodków są nieco niższe niż w przypadku rutynowego IVF.
Część pobranych komórek jajowych, nasienie oraz
nieprzeniesione zarodki powinny być konserwowane
w niskiej temperaturze i przechowywane w celu ich użycia w przyszłości. Zasadą mrożenia zarodków do temperatury ciekłego azotu powinno być zatrzymanie komórkowej
i molekularnej aktywności zarodka przy jednoczesnym
zachowaniu całości struktur. Czas przechowywania zarod-
ków nie powinien przekraczać 5 lat. Wykazano w badaniach eksperymentalnych, że po upływie 5 lat w zamrożonych zarodkach ulegają skróceniu struktury chromosomów, tzw. telomery. Ich długość ulega skróceniu w trakcie
życia człowieka, zatem proces zachodzący podczas długiego przechowywania może mieć wpływ na jakość materiału genetycznego. Fakt przechowywania długoterminowego zarodków w Ośrodkach Lecznia Niepłodności jest
tematem spornym; wymaga jednoznacznego wyjaśnienia
i usankcjonowania.
Jednym z rozwiązań problemu nadliczbowych zarodków jest mrożenie komórek jajowych bez ich zapłodnienia. Jednak obecnie dostępne metody mrożenia komórek
jajowych nie są wystarczająco skuteczne, ich powszechne
zastosowanie jest w tej chwili niemożliwe. Niewątpliwie
wprowadzenie skutecznej metody mrożenia dojrzałych
lub niedojrzałych gamet żeńskich zrewolucjonizowałoby
podejście do leczenia niepłodności metodą zapłodnienia
pozaustrojowego. Pozwoliłoby na wyeliminowanie kwestii
spornych z punktu widzenia etyki – mrożenia i przechowywania nadliczbowych gamet.
Trudno jest jednoznacznie przewidzieć, jaka jest przyszłość technik wspomaganego rozrodu w leczeniu niepłodności. Wydawało się, że przełomem w skuteczności
będzie technika PGD (ang. pre-implantation genetic diagnosis), czyli tzw. przedimplantacyjna diagnostyka genetyczna zarodków. Pionierem w dziedzinie embriologii doświadczalnej był prof. Andrzej Tarkowski, który jako jeden
z pierwszych naukowców na świecie udowodnił, że dwukomórkowe zarodki myszy można mechanicznie rozdzielić,
wszczepić do macicy i uzyskać normalne płodne osobniki.
Wyniki badań prof. Tarkowskiego, które zostały opublikowane w Nature (w 1966 r.) i innych renomowanych
czasopismach światowych są ciągle licznie cytowane.
Stworzyły one teoretyczne i praktyczne podstawy pod
osiągnięcia biologii i medycyny XX w. – między innymi
diagnostyki przedimplantacyjnej [6].
Metoda opiera się na założeniu, że w trakcie rozrodu
człowieka 80% powstających zarodków jest nieprawidłowych – dlatego też, jako gatunek nie charakteryzujemy się
zbyt dużą płodnością. Przy tradycyjnym in vitro, gdy zarodki ocenia się „na oko”, nie sposób odróżnić, które
z nich mogą być wadliwe. To właśnie dlatego nawet w najlepszych światowych ośrodkach sukcesem kończy się zaledwie 30-40% procedur. Natomiast PGD teoretycznie pozwala zwiększyć prawdopodobieństwo urodzenia dziecka
i to niezależnie od wieku pacjentki. Na wczesnym etapie
rozwoju zarodka, gdy składa się on zaledwie z ośmiu komórek, można bez szkody dla dalszego rozwoju zarodka
pobrać jeden lub dwa blastomery i zbadać zawarty w nich
materiał genetyczny. Dzięki temu do macicy wprowadza
się tylko „wyselekcjonowane” embriony. Prawdopodobieństwo, że rozwinie się z nich prawidłowa ciąża wynosi
ok. 75%. Zatem podczas transferu do jamy macicy zamiast
podawania większej liczby zarodków istnieje możliwość
Zapłodnienie pozaustrojowe w leczeniu niepłodności
podania jednego o sprawdzonym materiale genetycznym.
Tym samym do minimum zostaje zmniejszone ryzyko
wystąpienia ciąży mnogiej. Dodatkowo PGD pozwala na
„wyselekcjonowanie” zarodków, w których nie występują
geny, odpowiedzialne za niektóre choroby, na które cierpią rodzice dzieci.
131
Interesującym tematem jest próba wprowadzenia metody in vitro opierającej się w większym stopniu na działaniach pozaustrojowych, w inkubatorach laboratorium.
Metoda dojrzewania komórek jajowych w specjalnych
podłożach (in-vitro maturation) wydaje się bardzo dobrym
rozwiązaniem wielu kwestii, jednak obecnie jej skuteczność również pozostawia wiele do życzenia.
Minęło ponad 30 lat od spektakularnego wydarzenia
w Wielkiej Brytanii w warunkach pozaustrojowych Luizy
Brown, pierwszego „dziecka z probówki” na świecie. Od
tego czasu szacuje się, że ponad 3 miliony dzieci urodziło
się dzięki tej metodzie. Wiele z tych dzieci ma już własne,
zdrowe potomstwo poczęte w sposób naturalny. Daje to
kilka milionów szczęśliwych osób zawdzięczających swoje
prawo do zaistnienia na tym świecie technikom wspomaganego rozrodu.
Piśmiennictwo
Ryc. 3. Biopsja blastomeru w trakcie procedury
przedimplantacyjnej diagnostyki genetycznej
Jednak po kilku latach stosowania tej metody (głównie
w Stanach Zjednoczonych) okazało się, że zbiorcze wyniki
nie są tak rewelacyjne jak wcześniej spekulowano. Opublikowano kilka prac przedstawiających rezultaty leczenia
klasyczną metodą in vitro oraz z użyciem diagnostyki
przedimplantacyjnej i wykazano, że nie ma korzyści z tej
metody. Jedynym wskazaniem do jej zastosowania jest
próba wyeliminowania nieprawidłowych genów u potomstwa w przypadku, gdy rodzice są nosicielami chorób
genetycznych. Jednak jest to odrębny temat, w większości
przypadków nie dotyczący par niepłodnych [2].
[1] Steptoe P.C., Edwards R.G. (1978) Birth after the reimplantation of a human embryo. Lancet 12; 2 (8085): 36.
[2] Hartshorne G. (2008) Thirty years of IVF. Hum. Fertil. (Camb).
11(2): 77-83.
[3] Kuczyński W. et al. (1999) Nowe metody w leczeniu niepłodności męskiej. Nowa Medycyna – Ginekologia VII.
[4] Speroff L., Fritz M. Kliniczna endokrynologia ginekologiczna
i niepłodność, Medipage, Warszawa 2007.
[5] Pisarski T., Szamatowicz M. Niepłodność, PZWL 1999.
[6] Tarkowski A. (1959) Experiments on the development of isolated blastomers of mouse eggs. Nature 184: 1286-1287.
J Piotr Marianowski
I Katedra i Klinika Położnictwa i Ginekologii WUM
Ośrodek Diagnostyki i Leczenia Niepłodności
Pl. Starynkiewicza 1/3, Warszawa
e-mail: [email protected]
In vitro fertilization in infertility treatment
In vitro fertilization is a method of assisted reproduction in which an oocyte is fertilized in a laboratory with partner’s sperm or
donated sperm. The resulting embryo is then transferred to the uterus to develop naturally. IVF is usually the treatment of choice
for a woman with damaged or absent fallopian tubes. IVF is also used to treat infertility caused by endometriosis or a male factor.
IVF can also be used to treat couples with unexplained infertility who have failed to achieve pregnancy with other infertility treatments. Since 1978 there are over several millions of happy people with their offspring conceived via assisted reproductive technology.
Key words: in vitro fertilization, embryo transfer, infertility, assisted reproductive technology