Клинические и молекулярные аспекты аутологичного сокультивирования эмбрионов с клетками кумулюса в программах экстракорпорального оплодотворения

Цель: Оценить эффективность аутологичного сокультивирования эмбрионов с клетками кумулюса в программах лечения бесплодия методами вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ), а также проанализировать метаболический профиль отработанных культуральных сред после культивирования клеток кумулюса.
Материалы и методы: Были обследованы 127 супружеских пар, проходящих лечение бесплодия методами ВРТ. Проведена оценка эмбриологических показателей и результативности лечения. Проспективное исследование метаболома клеток кумулюса и отработанной культуральной среды после сокультивирования в ней клеток кумулюса методами высокоэффективной жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии было выполнено на 90 образцах отработанных сред после культивирования клеток кумулюса, 90 образцах самих клеток кумулюса, а также 10 контрольных образцах сред культивирования без кумулюса.
Результаты: В данной работе проведено проспективное исследование влияния сокультивирования эмбрионов с клетками кумулюса на морфологию бластоцист и вероятность их имплантации в сравнении с классическим методом при использовании стандартной среды. Было показано, что аутологичное сокультивирование эмбрионов с клетками кумулюса в 1,2 раза снижает вероятность имплантации у женщин позднего репродуктивного возраста, а у молодых пациенток аутологичное сокультивирование нецелесообразно. При этом в общей когорте сокультивирование достоверно увеличивает число бластоцист отличного качества, пригодных для криоконсервации. Это приводит к большей вероятности рождения ребенка с одного протокола стимуляции. Оценка метаболизма клеток кумулюса показала, что в культуральных средах при сокультивировании повышается концентрация ряда аминокислот (лейцина, валина, серина) и дипептидов на их основе. Данные позволяют говорить о том, что клетки кумулюса активно участвуют в метаболизме липидов, инициируя, среди прочего, механизм бета-окисления жирных кислот, работа которого необходима для нормального развития эмбриона.
Заключение: Результаты полученного исследования позволяют рекомендовать отказаться от аутологичного сокультивирования эмбрионов с клетками кумулюса женщинам старше 36 лет с множественными неудачными попытками ВРТ в анамнезе. Достоверно увеличивается число эмбрионов отличного качества при аутологичном сокультивировании с клетками кумулюса у молодых пациенток.

Вклад авторов: Асфарова Г.Р. — сбор и анализ данных, написание статьи; Смольникова В.Ю. — отбор пациентов, редактирование рукописи; Макарова Н.П. — дизайн клинического исследования, анализ результатов, редактирование статьи; Бобров М.Ю. — дизайн молекулярной части исследования, анализ полученных результатов; Эльдаров Ч.М. – проведение высокоэффективной жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии культуральных сред; Зингеренко Б.В. — культивирование эмбрионов, оценка эмбриологических параметров исследования; Калинина Е.А. — редактирование и утверждение публикации.
Конфликт интересов: Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов.
Финансирование: Работа выполнена при финансовой поддержке государственного задания МЗ РФ
№121040600410-7 «Решение проблемы бесплодия в современных условиях путем разработки клинико-диагностической модели бесплодного брака и использования инновационных технологий в программах вспомогательной репродукции».
Одобрение Этического комитета: Настоящее исследование было поддержано на заседании Комиссии по биоэтике ФГБУ «НМИЦ АГП имени В.И. Кулакова» Минздрава России.
Согласие пациентов на публикацию: Пациенты подписали информированное согласие на публикацию своих данных.
Обмен исследовательскими данными: Данные, подтверждающие выводы этого исследования, доступны по запросу у автора, ответственного за переписку, после одобрения ведущим исследователем.
Для цитирования: Асфарова Г.Р., Смольникова В.Ю., Макарова Н.П., Бобров М.Ю., Эльдаров Ч.М., Зингеренко Б.В., Калинина Е.А. Клинические и молекулярные аспекты аутологичного сокультивирования эмбрионов с клетками кумулюса в программах экстракорпорального оплодотворения.
Акушерство и гинекология. 2023; 4: 97-110
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2022.306

Актуальность проблемы бесплодия не теряет своей значимости для супружеских пар репродуктивного возраста во всем мире, а у части из них единственной возможностью рождения ребенка становится лечение методами вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ). В достижении положительных результатов при использовании программ ВРТ решающую роль играет качество полученного клеточного материала. Золотым стандартом овариальной стимуляции в программах ВРТ является получение высококачественных ооцитов в адекватном количестве и с минимальными побочными эффектами лекарственных препаратов для лечения бесплодия [1].

Успех проведения программ экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) во многом определяется качеством полученного ооцита и выбором эмбриона с высоким имплантационным потенциалом [2]; при этом перенос морфологически нормального эмбриона не всегда приводит к наступлению долгожданной беременности, а в ряде случаев она может прерваться на ранних сроках развития. Именно поэтому решение проблемы повторных неудач имплантации в программах ЭКО остается весьма актуальной задачей. Ведущей причиной неэффективности лечения бесплодия в программах ВРТ является нарушение имплантации эмбриона [3]. Основными причинами нарушений имплантации, помимо качества самого эмбриона, могут являться снижение рецептивности эндометрия или несостоятельность «диалога» между эндометрием и эмбрионом. Последовательный сложный процесс имплантации контролируется различными молекулярными факторами: сигнальными цитокинами, факторами роста, молекулами адгезии [4–7].

Клетки кумулюса – специализированные клетки, которые окружают и питают ооцит в процессе роста и развития. Они координируют созревание ооцитов внутри растущих фолликулов, стимулируют ядерное и цитоплазматическое созревание ооцита, обеспечивают энергетическими субстратами для возобновления мейотического созревания женских гамет, которое необходимо для формирования пронуклеусов после оплодотворения, и определяют дальнейшую способность к развитию [8]. Главная функция кумулюса состоит в обеспечении транспорта сигнальных молекул и метаболитов между ооцитом и тканью яичника. С другой стороны, ооцит в созревающем фолликуле секретирует факторы роста, действующие локально, управляя функцией и дифференцировкой кумулюсных клеток [9].

Кумулюсные клетки играют основную роль в двусторонней передаче сигналов к ооциту; важность данных сигнальных путей для производства жизнеспособных гамет не может быть переоценена [9]. Принимая во внимание двунаправленную передачу сигналов между ооцитом и кумулюсными клетками, можно предположить, что метаболические процессы в ооцит-кумулюсном комплексе также взаимосвязаны и оказывают существенное влияние на созревание и успешное оплодотворение ооцитов, а также на дальнейшее развитие эмбрионов.

В проведенном метаанализе Kattan N. et al. было выявлено, что аутологичное сокультивирование эмбрионов с клетками кумулюса повышает эффективность программ ВРТ у пациенток с множественными неудачными попытками ЭКО в анамнезе [10]. Также в некоторых работах было показано, что при сокультивировании эмбрионов с клетками кумулюса улучшаются качественные характеристики бластоцист и повышается частота имплантации за счет детоксикации среды культивирования и секреции эмбриотропных веществ (цитокины, факторы роста, стероидные гормоны и интерлейкины) [11, 12]. Фидерные клетки значительным образом могут обогащать культуральную среду in vitro, тем самым давая возможность эмбрионам развиваться в более обогащенной среде [13]. В 1996 г. Quinn P. et al. одними из первых провели проспективное исследование, в котором была отмечена разница в развитии эмбрионов при классическом культивировании и сокультивировании с клетками кумулюса [14]. При детальном изучении механизмов влияния кумулюсных клеток на имплантационный потенциал эмбриона в исследовании Benkhalifa M. et al. показано, что клетки кумулюса выступают экзогенным источником лейкемия-ингибирующего фактора и фактора активации рецепторов тромбоцитов [15]. Данные факторы роста влияют на развитие эмбриона, бластуляцию, а также имплантацию за счет воздействия на фосфорилирование белков, включая тирозинкиназу, что было показано на экспериментальной модели животных [16]. Помимо этого, было изучено влияние возраста женщины на качество клеток кумулюса и особенности метаболического профилирования [17]. Авторы сообщают о влиянии возрастных молекулярных изменений в клетках кумулюса, которые воздействуют на мейотическое созревание, функции и расхождение хромосом, цитоплазматическую зрелость женских гамет [17]. Необходимо отметить, что сама технология сокультивирования эмбриона с различными фидерными клетками в клинической практике является современным методом совершенствовании лечения бесплодия, который особенно эффективен у пациенток с множественными неудачными попытками ВРТ [18, 19]. В ряде работ было показано, что дифференциальная экспрессия ряда генов в клетках кумулюса коррелирует с высокой вероятностью успешного развития эмбриона и имплантации [20...

Асфарова Г.Р., Смольникова В.Ю., Макарова Н.П., Бобров М.Ю., Эльдаров Ч.М., Зингеренко Б.В., Калинина Е.А.