Неинвазивное тестирование преимплантационных эмбрионов человека in vitro как способ прогнозирования исходов программ экстракорпорального оплодотворения

 Проведен систематический анализ данных современной литературы о неинвазивных методах диагностики качества эмбриона и его генетического статуса. В обзор включены данные зарубежных и отечественных статей, найденных в Pubmed по данной теме, за последние 3 года. Улучшение показателей исхода программы ЭКО определяется многими факторами, в том числе и качеством эмбриона.
Расширение знаний о его развитии и физиологии, во многом благодаря различным современным методам и технологиям обработки данных, позволяет определить не только уровень морфологического развития эмбриона, но и прогнозировать потенциал к дальнейшему развитию. Неинвазивность, безопасность и результативность метода являются главными критериями для современной диагностики потенциала эмбриона. Многочисленные исследования среды культивирования эмбрионов отвечают этим требованиям и представляются перспективными в селекции качественного эмбриона.
Заключение. Исследование молекулярного состава культуральных сред эмбрионов позволяет всесторонне рассмотреть жизненный цикл эмбриона, оценить взаимосвязь клеточного метаболизма с глубинными механизмами регуляции. Развитие омиксных технологий позволило получить представления о молекулярном профиле среды культивирования эмбриона и расширило наши знания о физиологии его развития, выявляя и характеризуя потенциально важные для наступления беременности биомаркеры. Дальнейшее совершенствование методов анализа культуральных сред, обработки данных, а также увеличение масштабов исследования в перспективе могут дать новый, неинвазивный предиктор качества эмбриона и его имплантационного потенциала. 

Метод экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) является наиболее распространенным в лечении бесплодия различного генеза. Последние десятилетия демонстрируют значительный прогресс развития метода ЭКО, а также увеличение доли успешных исходов. Качество эмбрионов является ключевым фактором, определяющим исход проведения программы ЭКО. При этом показатель частоты имплантации среди перенесенных эмбрионов часто не превышает 40% суммарно по всем возрастным группам пациентов [1]. До настоящего времени нерешенным остается вопрос стандартизации и унификации оценки эмбрионов человека, культивируемых in vitro. Существующие классификации, в частности Стамбульский консенсус 2011 г., упрощенно оценивают эмбрионы только морфологически без учета генетического, протеомного, метаболомного и других статусов. Именно разработка объективного метода оценки морфологии эмбрионов является задачей особой важности. В некоторых современных публикациях эмбриолога, проводящего визуальный анализ эмбриона, предлагается заменить на искусственный интеллект (ИИ), которому для оценки будут передаваться, например, изображения эмбрионов [2]. Совместно с молекулярными биологами разрабатываются неинвазивные тесты, которые могут дать информацию о метаболических или других параметрах жизнеспособности эмбриона [3, 4]. Именно такой совместный подход фундаментальной науки и клинической практики может дать самую оптимальную систему оценки эмбриона в программах лечения бесплодия методами вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ).

В настоящем обзоре проанализированы современные подходы к прогнозированию исходов программ ВРТ с применением различных неинвазивных молекулярно-биологических, физических и математических методов.

Оценка генетического статуса эмбриона по свободной ДНК в культуральной среде

С появлением преимплантационного генетического тестирования (ПГТ) как дополнительного метода диагностики качества эмбрионов показатели успешных исходов программ ВРТ увеличились. Однако наличие инвазивности метода, клеточного мозаицизма, случаев рождения генетически нормального ребенка после переноса анеуплоидного эмбриона [5] и, вероятно, выраженная способность эмбрионов к самокоррекции генетических ошибок на ранних стадиях развития требуют переоценки значимости ПГТ [6].

Обнаружение свободной внеклеточной ДНК (cfDNA) в среде культивирования эмбрионов стало значимым моментом для неинвазивной диагностики генетического статуса эмбрионов. Как ранее указывалось, ПГТ эмбрионов имеет ряд недостатков, что делает генетический анализ свободной эмбриональной ДНК потенциально полезным для оценки генетической конституции эмбрионов и предлагает альтернативу традиционному ПГТ.

В исследовании Rubio C. et al. на основании изучения 115 образцов культуральной среды эмбрионов и биопсии трофэктодермы приводятся выводы о потенциале cfDNA в отношении характеристики хромосомного статуса эмбриона [7]. В целом общий коэффициент соответствия плоидности и пола между результатами биопсии трофэктодермы и данными cfDNA среды культивирования составил 78,7%, а чувствительность и специфичность – 94,5% и 71,7% соответственно. Значительное увеличение всех данных показателей наблюдалось для образцов 6-го и 7-го дня по сравнению с образцами 5-го дня (общий коэффициент соответствия плоидности и пола составил 84%, а чувствительность и специфичность – 95,2% и 82,1% соответственно). Показатель имплантации эуплоидных эмбрионов по данным биопсии трофэктодермы и cfDNA среды культивирования был в 3 раза выше, чем у эмбрионов, эуплоидных по биопсии, но анеуплоидных по данным анализа cfDNA (52,9% против 16,7% соответственно).

В проспективном исследовании Yeung Q.S.Y. et al., где приводятся самые масштабные сведения по данной теме на сегодняшний день, на основании 48 циклов ПГТ на анеуплоидии (ПГТ-А) и 168 образцов культуральной среды эмбрионов продемонстрирована эффективность применения неинвазивного ПГТ-А (NiPGT-A) в оценке плоидности и пола эмбриона, а также в прогнозировании исхода переноса [8]. По данным ПГТ-А, 49 эмбрионов 5-х суток культивирования были эуплоидными (29,2%) и 119 – анеуплоидными (70,8%). Забор культуральной среды эмбрионов осуществлялся в день биопсии трофэктодермы. После процесса амплификации и фильтрации от образцов с недостаточным содержанием ДНК процессу секвенирования нового поколения подлежали только 116 проб. Показатели соответствия двух сравниваемых методов были рассчитаны с применением критерия χ2. Коэффициент полной конкордантности по аутосомам между результатами ПГТ-А и NiPGT-A составил 62,1% (72/116): 27 образцов среды культивирования (23,3%) показали абсолютно идентичные данным ПГТ-А результаты и 45 образцов (38,8%) демонстрировали частичное соответствие, то есть случаи, когда NiPGT-A определяло увеличение/уменьшение экспрессии какой-либо хромосомы или сегмента хромосомы, в то время как ПГТ-А идентифицировало потерю аналогичных хромосомы или сегмента (33 образца (73,3%)) или комплементарных хромосомы или сегмента (12 образцов (26,7%)). Показатель несоответс...

Валиахметова Э.З., Кулакова Е.В., Скибина Ю.С., Грязнов А.Ю., Сысоева А.П., Макарова Н.П., Калинина Е.А.