Использование митохондриальной ДНК эмбрионов в качестве предиктора эффективности программ вспомогательных репродуктивных технологий

Согласно данным исследований, достаточный уровень митохондриальной ДНК (мтДНК) в клетках кумулюса и в ооцитах определяет повышенный потенциал женских половых клеток к оплодотворению и является важным фактором, способствующим доимплантационному развитию эмбриона. Результаты нескольких работ показали, что эуплоидные эмбрионы с меньшим количеством копий мтДНК с большей вероятностью приводят к наступлению беременности.
Цель: Оценка уровня мтДНК в клетках трофэктодермы (ТЭ) при проведении преимплантационного генетического тестирования на анеуплоидии (ПГТ-А) в качестве маркера имплантационного потенциала эмбриона.
Материалы и методы: Проанализирован уровень мтДНК в клетках ТЭ у 244 эуплоидных эмбрионов после проведения ПГТ-А с помощью методики NGS.
Результаты: Анализ исходов переноса эуплоидных эмбрионов показал, что уровень мтДНК в клетках ТЭ бластоцисты не зависит от результата программы ВРТ. Взаимосвязи уровня мтДНК с полом эмбриона также обнаружено не было. Отмечена связь между степенью экспансии ранних бластоцист и уровнем мтДНК. Бластоцисты с ТЭ, соответствующей категории отличного качества А, имели более высокие значения мтДНК. Количество копий мтДНК было значительно ниже у эмбрионов, подвергнутых биопсии на 6-й день после оплодотворения, по сравнению с биопсированными эмбрионами на 5-е сутки культивирования. Уровень мтДНК в общем количестве клеток ТЭ эуплоидных эмбрионов показал статистически незначимую корреляцию с возрастом матери.
Заключение: Согласно результатам данного исследования, уровень мтДНК в клетках ТЭ не позволяет прогнозировать имплантационный потенциал эмбриона и эффективность программы ВРТ. Стоит подчеркнуть, что бластоцисты с повышенным уровнем мтДНК в клетках ТЭ приводили к рождению здоровых детей в программе ВРТ. Описанные результаты подтверждают, что количественный уровень мтДНК является одним из ключевых в отношении скорости развития бластоцисты и зависит от суток культивирования эмбриона.

Одним из наиболее эффективных методов лечения бесплодия являются вспомогательные репродуктивные технологии (ВРТ) [1]. Разработка новых модифицированных схем стимуляции и усовершенствование эмбриологического этапа позволили повысить результативность программ ВРТ; тем не менее, эффективность одной попытки не превышает 40%, а частота родов живым плодом составляет около 33,3% у пациенток до 37 лет [2]. Во многих исследованиях было показано, что для успешной имплантации необходим координированный «диалог» между рецептивным и восприимчивым эндометрием и качественным эмбрионом с максимальным имплантационным потенциалом. На сегодняшний день для оценки качества эмбриона и его имплантационной способности используются морфологические критерии, предложенные Gardner et al. [3], однако данный способ оценки остается субъективным, и не все эмбрионы «хорошего» или «отличного» морфологического качества успешно имплантируются [4]. Учитывая, что на сегодняшний день становится очевидным преимущество переноса одного эмбриона в полость матки, разработаны и предложены различные технологии, дополняющие выбор наиболее перспективного эмбриона [5]. Одной из широко применяемых методик, позволяющей оптимизировать селекцию эмбриона с высоким имплантационным потенциалом, является преимплантационное генетическое тестирование на анеуплоидии (ПГТ-А) [6]. Тем не менее, несмотря на неоспоримые преимущества ПГТ-А в отношении повышения эффективности программ ВРТ, частота наступления беременности в циклах ВРТ при переносе эуплоидной бластоцисты составляет около 45–50% [7]. Кроме этого, наступление клинической беременности в цикле переноса эуплоидного эмбриона не гарантирует рождение здорового ребенка и не исключает наличие сбалансированных хромосомных аберраций и точечных мутаций, которые, в известной мере, влияют на развитие врожденных пороков развития.

Отсутствие имплантации эмбриона в программах ВРТ может быть связано не только с качественными характеристиками эмбриона, но и также с различными «материнскими» факторами [8].

Научные исследования последних лет сделали серьезный прорыв в изучении и понимании процессов раннего эмбриогенеза и имплантации эмбриона на молекулярном уровне, а также в поиске дополнительных способов оценки качества эмбриона и его имплантационного потенциала. Один из перспективных методов селекции эмбрионов заключается в определении копийности митохондриальной ДНК (мтДНК) в трофэктодерме (ТЭ) бластоцист при проведении ПГТ-А. Результаты нескольких работ показали, что эуплоидные эмбрионы с меньшим количеством копий мтДНК с большей вероятностью приведут к наступлению беременности [9, 10].

Основная функция митохондрий заключается в регуляции таких важных клеточных процессов как производство основного источника химической энергии аденозинтрифосфата (АТФ), регуляции процессов апоптоза, передачи сигналов кальция, управление активными формами кислорода, циклом образования пирувата и лимонной кислоты, синтезом гема и стероидов, а также передачей гормональных сигналов [11]. Митохондрии наследуются от матери [12], так как при оплодотворении митохондрии сперматозоидов разрушаются, и все митохондрии зиготы обеспечивает оплодотворенный ооцит. Отдельные органеллы могут содержать более одной копии митохондриального генома, а каждая клетка – множество митохондрий. Содержание мтДНК в различных клетках значительно варьирует: сперматозоиды содержат нескольких копий, а зрелые ооциты – около 100 000 митохондрий и от 50 000 до 550 000 копий мтДНК [13].

Учитывая, что биогенез митохондрий начинается во время имплантации эмбриона, а репликация мтДНК инициируется на стадии бластоцисты, достаточный уровень мтДНК в клетках кумулюса и в ооцитах как определяет повышенный потенциал женских половых клеток к оплодотворению, так и является одним из важных факторов, способствующих доимплантационному развитию эмбриона [14, 15]. Результаты нескольких исследований показали, что снижение содержания мтДНК в ооцитах связано с нарушением оплодотворения и дальнейшего развития эмбриона [16]. Cecchino G. et al. и Hashimoto S. et al. показали, что во время начальных митотических делений содержание мтДНК остается стабильным, так как митохондрии и мтДНК ооцита равномерно распределяются по полученным бластомерам в зависимости от их объема [17, 18]. У эмбриона на стадии бластоцисты содержание мтДНК в клетках ТЭ постепенно снижается в связи с более крупным размером клеток и большим числом клеточных делений.

Две независимые группы авторов в 2015 г. впервые предложили использовать количественное определение мтДНК в качестве биомаркера качества и имплантационного потенциала эмбриона [9, 10]. Ученые показали, что эуплоидные бластоцисты, которые не привели к наступлению беременности в программе ВРТ, имели более высокое содержание мтДНК в клетках ТЭ по сравнению с эмбрионами, ...

Непша О.С., Кулакова Е.В., Екимов А.Н., Драпкина Ю.С., Макарова Н.П., Краевая Е.Е., Калинина Е.А.