Новые подходы к изучению регуляции преимплантационного развития эмбрионов

Известно, что только 40% эмбрионов, полученных в программах ВРТ, развиваются до стадии бластоцисты; остальные останавливаются на разных стадиях дробления. Большую роль в генезе бесплодия могут иметь генетические и эпигенетические факторы как самого эмбриона, так и ооцита, играющие ключевую роль в раннем преимплантационном развитии.
В данном обзоре обсуждаются новые подходы к изучению регуляции преимплантационного развития эмбрионов, анализируется влияние генетического и эпигенетического статуса ооцитов на качество получаемых эмбрионов и частоту наступления беременности. Приведены данные исследований в этой области и перспективы их использования в клинической практике. На основании имеющихся данных рассматривается возможность преодоления тяжелых форм бесплодия, ассоциированных с малым числом получаемых эмбрионов и их плохим качеством; преодоления такого состояния, как бесплодие неясного генеза, и поиска новых методов оценки качества ооцитов и эмбрионов для улучшения прогноза программ ЭКО. Подчеркивается необходимость расширения и интенсификации исследований по определению эпигенетического статуса эмбриона и соответствующего ооцита, изучению процессов эпигенетической регуляции в раннем развитии эмбрионов.
Приведен анализ данных научных исследований в области эпигенетической регуляции преимплантационного развития эмбриона, дана характеристика основных эпигенетических модификаций, влияющих на качество получаемых ооцитов и эмбрионов, и определена возможность клинического применения имеющихся данных.
Заключение: На современном этапе методы оценки качества получаемых эмбрионов основываются на морфологических критериях. Однако морфологическая оценка, базирующаяся в основном на визуальном определении степени их компетентности, не коррелирует со способностью эмбрионов к имплантации и развитию полноценной беременности в достаточной степени. В связи с этим целесообразным является изучение молекулярно-генетических характеристик эмбрионов в течение периода раннего эмбрионального развития для разработки клинико-патогенетических методов повышения эффективности лечения бесплодия в программах ЭКО.

Вклад авторов: Мартиросян Я.О., Назаренко Т.А., Кадаева А.И., Краснова В.Г., Бирюкова А.М., Погосян М.Т. – разработка дизайна исследования, получение данных для анализа, обзор публикаций по теме статьи, анализ полученных данных, написание текста рукописи.
Конфликт интересов: Авторы заявляют об отсутствии возможных конфликтов интересов.
Финансирование: Работа выполнена в рамках государственного задания 22-А21 «Решение проблемы бесплодия в современных условиях путем разработки клинико-диагностической модели бесплодия».
Для цитирования: Мартиросян Я.О., Назаренко Т.А., Кадаева А.И.,
Краснова В.Г., Бирюкова А.М., Погосян М.Т. Новые подходы
к изучению регуляции преимплантационного развития эмбрионов.
Акушерство и гинекология. 2023; 6: 29-37
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2023.10

Практика вспомогательной репродукции и проведения программ экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) отчетливо показала, что только 40% полученных эмбрионов развиваются до стадии бластоцисты, остальные останавливаются на разных стадиях дробления [1]. Эти и ряд других аспектов, входящих в компетенцию вспомогательных репродуктивных технологий, заставляют специалистов расширять поиск исследований, способных решить эти спорные вопросы. В первую очередь становится очевидным, что большую роль в генезе бесплодия могут иметь генетические и эпигенетические факторы как самого эмбриона, так и ооцита, играющие ключевую роль в раннем преимплантационном развитии.

Качество ооцитов

Достижения в области репродуктивной медицины неоспоримо показали, что наиболее важным фактором, определяющим исход беременности и развития эмбриона, является качество ооцита. Известно, что даже при наличии большого числа полученных зрелых и, на первый взгляд, качественных ооцитов количество и качество получаемых эмбрионов могут широко варьировать. К тому же известно, что ооциты, полученные в программах ЭКО, имеют абсолютно различный потенциал дальнейшего развития. Так, только 5% ооцитов дают эмбрионы, перенос которых заканчивается живорождением [2]. Связь между качеством ооцитов и эмбрионов была подтверждена в нескольких исследованиях, которые показали, что ранние неудачи развития эмбрионов обусловлены материнскими факторами. Ряд дефектов созревания эмбрионов формируется еще до оплодотворения, в соответствующем ооците, и во многом зависит от внутриклеточных механизмов регуляции раннего фолликулогенеза.

Примером предопределяющей роли ооцита в раннем развитии эмбриона является исследование Wu X. et al. (2003) [3], в котором были идентифицированы гены, названные zygote arrest 1 (Zar1 и ZAR1 у мыши и человека соответственно), специфичные для ооцитов. Они кодируют белки из 361 аминокислоты и 424 аминокислот соответственно, которые имеют 59% аминокислотную идентичность. В исследовании было показано, что, несмотря на то что Zar1-0 (Zar1(-/-)) мыши жизнеспособны и внешне нормальны, самки Zar1(-/-) бесплодны. Развитие яичников и оогенез на ранних стадиях оплодотворения, очевидно, не нарушены, но большинство эмбрионов от самок Zar1(-/-) не начинают дробиться после формирования зиготы. Сразу после оплодотворения формируются отдельные пронуклеусы, и начинается репликация ДНК; но материнский и отцовский геномы остаются раздельными в полученных зиготах. Менее 20% эмбрионов, полученных от самок Zar1(-/-), развиваются до двухклеточной стадии, и ни один эмбрион не развивается до стадии 4 клеток. Таким образом, Zar1 является первым идентифицированным геном, специфичным для ооцитов, который функционирует на стадии перехода от ооцитарного генома к эмбриональному и подтверждает значимость генетических и эпигенетических факторов в самом ооците. В работе Feng R. et al. (2016) [4] изучалась роль гена TUBB8, который может быть ответственен за остановку мейоза I в человеческих ооцитах. Экспрессия гена TUBB8 уникальна для ооцитов и раннего эмбриона тем, что на этот ген приходится большая часть экспрессируемого β-тубулина. Мутации в гене влияют на шаперон-зависимую модификацию и сборку гетеродимера α/β-тубулина, вызывают нарушения в структуре и работе микротрубочек при экспрессии в культивируемых клетках, изменяют работу микротрубочек in vivo, вызывают грубые дефекты сборки веретена деления и остановку созревания при экспрессии в ооцитах. Для идентификации механизмов формирования «поломок» в ооцитах и эмбрионах и для дальнейшего поиска методов их преодоления принципиально важным становится изучение влияния различных эпигенетических модификаций на развитие эмбриона. В работе Christou-Kent M. (2018) [5] с помощью полноэкзомного секвенирования была выявлена генетическая мутация в гене PATL2 у 26% пациенток с нарушениями созревания ооцитов. Patl2 имеет уникальный профиль экспрессии по сравнению с другими известными РНК-связывающими белками ооцитов, что указывает на специфическую функцию Patl2 в регуляции мРНК во время созревания яйцеклеток у млекопитающих. PANX1, который кодирует высокогликозилированный канальный белок, широко экспрессируется во многих тканях и органах человека, особенно в головном мозге и ооцитах [6, 7]. В 2019 г. был идентифицирован ранее не зарегистрированный фенотип под названием «гибель ооцитов» [8]. Во всех извлеченных ооцитах произошли сморщивание и потемнение цитоплазмы до или после оплодотворения, в результате чего было определено, что гетерозиготные мутации в PANX1 ответственны за данный фенотип. В случае наличия гетерозиготной мутации в гене PANX1 формируются аномальное гликозилирование и каналопатия, приводящие к женскому бесплодию. Белок ZP секретируется растущими ооцитами и играет важную роль во время размножения млекопитающих в таких механизмах, как акросомная реакция, предотвращение полиспермии и защита эмбриона [9]. Во время созревания ооцита ZP необходим для связи между ооцитом и клетками кумулюса [10]. В работе Loeuillet C. et al. (2022) был ...

Мартиросян Я.О., Назаренко Т.А., Кадаева А.И., Краснова В.Г., Бирюкова А.М., Погосян М.Т.