Badaczki z Krakowa opracowały metodę, która może pomóc zwiększyć skuteczność zapłodnienia in vitro. Wykorzystuje ona holotomografię, czyli technikę pozwalającą bezinwazyjnie zobrazować żywą komórkę w trzech wymiarach. Naukowczynie analizują przede wszystkim rozmieszczenie lipidów w komórkach jajowych. To może ułatwić wybór oocytów o najlepszych rokowaniach przed zapłodnieniem.
Zapłodnienie pozaustrojowe jest procedurą, w której jednym z kluczowych problemów pozostaje wybór komórek jajowych mających największe szanse na prawidłowy rozwój po zapłodnieniu. Podczas stymulacji hormonalnej organizm kobiety doprowadza do dojrzewania wielu oocytów jednocześnie. Podczas pobrania można uzyskać od kilku do nawet kilkudziesięciu dojrzałych komórek jajowych.
Nie wszystkie mają jednak taki sam potencjał. Problem polega na tym, że przy wykorzystaniu standardowego mikroskopu pobrane komórki mogą wyglądać bardzo podobnie.
Naukowczynie z Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego oraz Instytutu Fizyki Jądrowej PAN opracowały sposób, który ma pozwolić zajrzeć do wnętrza żywej komórki i ocenić jej właściwości bez jej uszkadzania. Kluczową rolę odgrywa tutaj holotomografia.
Holotomografia może pomóc wybrać najlepszą komórkę jajową
Pomysł krakowskich badaczek opiera się na założeniu, że jakość oocytu można oceniać na podstawie jego wewnętrznej struktury. Szczególną uwagę zwrócono na lipidy znajdujące się wewnątrz komórki jajowej.
Holotomografia jest rodzajem mikroskopii optycznej. Pozwala uzyskać trójwymiarowy obraz żywej komórki bez stosowania znaczników. Technika wykorzystuje różnice w sposobie załamywania światła przez poszczególne struktury znajdujące się wewnątrz komórki.
W praktyce oznacza to możliwość obserwowania struktur i molekuł znajdujących się w pojedynczej żywej komórce. Badanie jest przy tym nieinwazyjne i trwa około 10 minut.
To właśnie ta cecha może być szczególnie istotna w przypadku procedur in vitro. Naukowczynie nie chcą bowiem niszczyć ani modyfikować komórki po to, aby sprawdzić jej jakość. Celem jest uzyskanie informacji o jej stanie na podstawie obrazu.
Dlaczego naukowcy analizują lipidy w komórkach jajowych?
Krople lipidowe nie są przypadkowym elementem komórki. Pełnią między innymi funkcję magazynu energii i rezerwuaru cząstek sygnałowych, a także uczestniczą w ochronie komórki.
Badania prowadzone przez zespół prof. Grażyny Ptak wskazały jednak, że zmiany w tych strukturach mogą być związane z pogorszeniem jakości oocytu.
Jak wyjaśniła badaczka, kiedy w komórce dochodzi do niekorzystnych procesów, w kroplach lipidowych zaczynają gromadzić się toksyczne produkty utleniania. Z tego powodu duże krople lipidowe mogą być sygnałem wskazującym na obniżoną jakość komórki jajowej.
To ważna informacja z punktu widzenia selekcji oocytów. Jeżeli obraz holotomograficzny pozwala określić profil lipidowy komórki, może stać się dodatkowym narzędziem pomagającym embriologom zdecydować, które komórki mają najlepsze rokowania.
Jakość komórki jajowej może mieć znaczenie dla dalszego rozwoju
Zespół prof. Grażyny Ptak od lat bada znaczenie kropli lipidowych w oocytach i zarodkach. W badaniach na zwierzętach naukowcy zaobserwowali silną zależność między zaburzonym profilem lipidowym komórek jajowych a nieprawidłowościami dotyczącymi powstających z nich zarodków, płodów oraz dorosłych osobników.
Według badaczki nieprawidłowości związane z profilem lipidów oocytu mogą być później widoczne także w tkankach organizmu, który powstał z takiej komórki. W badaniach na myszach podobne zmiany obserwowano nawet w kolejnych pokoleniach. To właśnie te obserwacje stały się jednym z argumentów za opracowaniem metody, która pozwoliłaby oceniać profil lipidowy żywych ludzkich komórek jajowych.
To było duże wyzwanie techniczne
Samo zastosowanie holotomografii do komórek jajowych nie było jednak proste. Technika była wcześniej wykorzystywana przede wszystkim do badania niewielkich komórek somatycznych, które przyczepiają się do podłoża.
Oocyt jest zupełnie innym obiektem. To największa komórka w organizmie człowieka, a dodatkowo ma kulisty kształt i może swobodnie poruszać się w polu widzenia mikroskopu.
Badaczki musiały więc opracować sposób obrazowania pojedynczej komórki znajdującej się w zawiesinie pożywki hodowlanej. Konieczne było również jej odpowiednie unieruchomienie.
Jak podkreśliła Hafsa Gulzar, współautorka technologii, rozwiązanie tych problemów było jednym z najważniejszych wyzwań podczas opracowywania metody. Zespół przedstawił sposób wykorzystania holotomografii do oceny jakości żywego, nieprzylegającego do podłoża oocytu również we wniosku patentowym.
Nowa metoda może ograniczyć liczbę tworzonych zarodków
Według informacji przedstawionych przez „Naukę w Polsce” skuteczność procedury IVF wynosi średnio około 35 proc. Oznacza to, że statystycznie do uzyskania ciąży zakończonej narodzinami dziecka potrzeba średnio trzech cykli.
Niska skuteczność sprawia, że w ramach procedury uzyskuje się większą liczbę zarodków, które mogą być następnie wykorzystywane w kolejnych transferach, jeżeli wcześniejsza próba nie zakończy się powodzeniem.
Krakowskie badaczki chcą zmienić ten schemat poprzez dokładniejszą selekcję komórek jajowych jeszcze przed ich zapłodnieniem.
Jeżeli uda się wiarygodnie wskazać oocyty o prawidłowym profilu lipidowym, w przyszłości możliwe byłoby ograniczenie liczby komórek poddawanych zapłodnieniu. Prof. Ptak podała przykład, w którym zamiast zapładniania dziesięciu komórek klinika mogłaby wybrać dwie najlepiej rokujące.
Celem nie jest więc samo zwiększenie liczby uzyskiwanych komórek, ale lepsze wykorzystanie tych, które już udało się pobrać.
Sztuczna inteligencja ma automatycznie analizować komórki
Kolejnym etapem prac ma być stworzenie oprogramowania wykorzystującego sztuczną inteligencję.
Obecnie obraz uzyskany dzięki holotomografii wymaga analizy. Naukowczynie chcą opracować system, który na podstawie obrazu będzie automatycznie identyfikował nieprawidłowości w komórkach jajowych.
Takie rozwiązanie mogłoby ułatwić pracę embriologów. Zamiast ręcznie analizować poszczególne obrazy, specjaliści otrzymywaliby informację pomagającą wskazać komórki o nieprawidłowym profilu.
Według prof. Ptak część programistyczna ma powstać w ciągu kilku miesięcy. Później konieczna będzie współpraca z producentami mikroskopów holotomograficznych w celu przygotowania odpowiednich nakładek umożliwiających wykorzystanie technologii w tego typu analizach.
Technologia ma zwiększyć bezpieczeństwo procedur in vitro
Badaczki wskazują, że prawidłowy profil lipidowy oocytu może być związany z większym potencjałem komórki. Ich metoda ma więc w przyszłości pozwolić na dokładniejszą selekcję materiału wykorzystywanego podczas procedur rozrodu wspomaganego.
Potencjalne korzyści dotyczą nie tylko skuteczności samego zapłodnienia. Zdaniem zespołu lepsza selekcja komórek może przełożyć się na zwiększenie odsetka zdrowych ciąż oraz ograniczenie liczby nadliczbowych zarodków, które nie są transferowane w danym cyklu.
Trzeba jednak podkreślić, że opracowana metoda nie oznacza jeszcze automatycznego zwiększenia skuteczności IVF w klinikach. Na obecnym etapie prowadzone są dalsze prace nad technologią, w tym nad systemem wykorzystującym sztuczną inteligencję. Naukowczynie liczą również na zainteresowanie rozwiązaniem ze strony klinik zajmujących się leczeniem niepłodności.
Krakowska technologia może zmienić sposób selekcji oocytów
Najważniejszą zaletą opracowanej metody jest możliwość uzyskania informacji o żywej komórce jajowej bez konieczności jej niszczenia. Holotomografia umożliwia zobrazowanie jej wnętrza w trzech wymiarach, a analiza rozkładu lipidów może dostarczyć informacji o jej jakości.
Jeśli dalsze prace potwierdzą przydatność tej metody w procedurach rozrodu wspomaganego, embriolodzy mogą zyskać nowe narzędzie do selekcji oocytów.
Krakowskie badaczki chcą w ten sposób naśladować mechanizm naturalnej selekcji. W naturalnym cyklu organizm doprowadza do owulacji jednej komórki jajowej. Podczas stymulacji hormonalnej dojrzewa ich znacznie więcej, a lekarze muszą następnie zdecydować, które z nich wykorzystać.
Holotomografia może w przyszłości pozwolić podejmować tę decyzję na podstawie znacznie bardziej szczegółowych informacji o stanie komórki. Jeżeli do analizy zostanie dodatkowo wykorzystana sztuczna inteligencja, selekcja może stać się szybsza i bardziej precyzyjna.
Na razie jest to technologia rozwijana przez naukowczynie z Krakowa, ale jej potencjalne zastosowanie może być istotne dla przyszłości procedur in vitro.
Dodaj komentarz
Komentarze