СПОСОБЫ ОЦЕНКИ РАННЕГО ЭМБРИОГЕНЕЗА В КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ

СПОСОБЫ ОЦЕНКИ РАННЕГО ЭМБРИОГЕНЕЗА В КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ

Научная статья

Громенко И.Д.^1, *, Громенко Р.И.², Громенко Д.Д.³

¹ ORCID: 0000-0001-8582-660X;

² ORCID:0000-0002-5355-4184;

³ ORCID: 0000-0001-5638-1779

^{1, 2, 3} Башкирский государственный медицинский университет, Уфа, Россия

* Корреспондирующий автор (z28ivan[at]mail.ru)

Аннотация 

В данной работе представлен ретроспективный анализ способов оценки раннего эмбриогенеза в клинической практике с использованием вспомогательных репродуктивных технологий на примере преимплантационной генетической диагностики трофэктодермы, неинвазивного пренатального тестирования с помощью определения в крови свободно циркулирующей ДНК плода, генетического исследования абортного материала у женщин репродуктивного возраста. Проведена оценка влияния фактора возраста матери на генетические аномалии плода. Обозначены наиболее часто встречающиеся хромосомные аномалии эмбрионов в контрольной и опытной группах.

Ключевые слова: эмбриогенез, предимплантационная генетическая диагностика, морфометрия,  репродуктология, неинвазивное пренатальное тестирование.

ESTIMATION METHODS OF EARLY EMBRYOGENESIS IN CLINICAL PRACTICE

Research Article

Gromenko I.D.^{1, *}, Gromenko R.I.², Gromenko D.D³

¹ ORCID: 0000-0001-8582-660X;

² ORCID: 0000-0002-5355-4184;

³ ORCID: 0000-0001-5638-1779

^{1, 2, 3} Bashkir State Medical University, Ufa, Russia

* Corresponding author (z28ivan[at]mail.ru)

Abstract

The paper presents the retrospective analysis of estimation methods for assessing early embryogenesis in clinical practice using additional reproductive technologies, such as preimplantation genetic diagnosis of trophectoderm, noninvasive prenatal testing using free fetal DNA in the blood, a genetic study of abortive material in women of reproductive age. The effect of the mother's age factor on the genetic abnormalities of the fetus is assessed. The most frequently occurring chromosomal anomalies of embryos in the control and experimental groups are indicated.

Keywords: embryogenesis, preimplantation genetic diagnosis, morphometry, reproductology, non-invasive prenatal testing.

Актуальность

Современная эмбриология испытывает недостаток безопасных и эффективных методов полного исследования человеческого эмбриона и его способности к имплантации. До недавнего времени существовал единственный метод, применяемый во вспомогательных репродуктивных технологиях (ВРТ), основанный на морфометриии по классификации Гарднера.  В последнее время в клиническую практику внедряется ряд генетических исследований абортного материала, трофэктодермы, крови беременных женщин с определением свободно циркулирующей ДНК плода, что позволяет дополнить критерии отбора эмбрионов. Сегодня предимплантационная генетическая диагностика (ПГД/ПГТ/ПГС) позволяет  провести отбор эмбрионов  на этапе культивирования половых клеток.

Важно отметить, что одной из основных причин ранней младенческой смерти является наличие врожденных аномалий (пороков развития), деформаций и хромосомных нарушений, которые можно выявить на ранних этапах эмбрионального развития [1, С. 170]. Расширяются показания к проведению диагностики, сейчас генетический отбор эмбрионов осуществляется не только у пациентов-носителей моногенных нарушений, но и у пациентов позднего репродуктивного возраста, что значительно повышает шанс на зачатие [5, С. 899]. ПГД применяется в  диагностике различных генетических нарушений, вызванных известными мутациями одного гена; для определения анеуплоидий [3, С, 7] или аномалий структуры, таких как взаимный обмен участками между хромосомами, или Робертсоновские транслокации [6, С. 176]. В большинстве исследований предпочтение отдается исследованию трофэктодермы, забранной у эмбриона на этапе морулы или бластоцисты [4, С. 9].

Цель исследования

Провести обзор современных методов оценки раннего эмбриогенеза в клинической практике и установить влияние фактора возраста на развитие генетических аномалий.

Материалы и методы

Проведено выборочное ретроспективное исследование результатов неинвазивного пренатального тестирования (НИПТ) беременных первого триместра; результаты ПГД в программах ЭКО/ИКСИ эмбрионов 5-6-го дня развития;  результаты генетического тестирования эмбриональной ткани, полученной после раздельного выскабливания полости матки по причине замершей беременности в ранних сроках. Период исследования 1 января 2012 года по 31 декабря 2017 года; в общей сложности количество исследований 221, в центре вспомогательной репродукции человека «Семья» г. Уфа. Классификация качества эмбрионов была основана на критериях, определенных на совещании экспертов по вспомогательной репродукции, состоявшемся в Стамбуле и определившем общепризнанный консенсус[10, C. 879] . В состав комиссии вошли члены Европейского общества репродукции человека и эмбриологии (ESHRE). (Alpha scientists in Reproductive Medicine and ESHRE Special Interest Group of Embryology, 2011)[8, C. 1272].  В основе классификации Гарднера, утвержденной комиссией, лежит оценка морфологии эмбрионов по дням развития[7, С. 790]. На 0-й день оценивались  такие характеристики, как размеры ооцита  и цитоплазма клеток. На 1 день - оплодотворение и зигота. Оплодотворение определялось наличием двух пронуклеусов и образованием второго полярного тела; исключались неоплодотворенные клетки. На 2-е и 3-е дни оценивали фрагментацию, многоядерность, скорость деления и размер клеток. На 4-й день оценивалась степень компактизации морулы. На 5-й день проводилась оценка клеточной массы эмбрио-,  трофобласта и объем бластоцисты.  Клетки, не достигшие данной стадии, продолжали культивироваться до 6-го дня. Остановившиеся в развитии клетки утилизировались по протоколу. У всех клеток, достигших стадии бластоцисты, проводился лазерный хетчинг и забор ткани трофэктодермы, подвергшейся глубокой заморозке и транспортировке для проведения ПГД методом ПЦР. Электронная база данных была преобразована в электронную таблицу Excel для статистического анализа. Для двумерного анализа мы использовали критерий Хи-квадрат для сравнения двух или более величин с уровнем значимости 5% (значение p < 0.05). В качестве показателя ассоциации использовался коэффициент распространенности (PR) с 95% доверительным интервалом.

Результаты и обсуждение

Было сформировано 2 группы наблюдения. I группа – результаты анализов генетического исследования эмбрионов, абортного материала и крови беременных женщин до 35 лет, II группа- 35 лет и более. Средний возраст в I группе составил 29,6 лет, во II - 38 лет. В I группе было проанализировано методом ПГД 132 эмбриона, доля эмбрионов с хромосомной патологией составила 17,4%, а во II группе – 76 и 32,8% соответсвенно. Генетическое исследование абортного материала у женщин до 35 лет- 6 случаев, из которых в 4 случаях были выявлены хромосомные аномалии, во II группе – 4 и 3 соответственно.

Было проанализировано 3 неинвазивных пренатальных тестирования крови беременных женщин на наличие аномалий генетического материала плода на сроках до 12 недель гестации, из которых 1 женщина относится к I группе. По результатам тестирования аномалии не выявлено ни в одном из случаев НИПТ. В структуре геномных аномалий в I и II группах лидирующее место занимает трисомия по 21 хромосоме (13 случаев), далее трисомия по 13 хромосоме, трисомия  по 18 хромосоме (по 3 случая). Выявлено значительное количество аномалий по Х-хромосоме у женщин после 35 лет (8 случаев). Стоит отметить, что у женщин с генетическими мутациями (хорея Гентингтона, инверсия 3 хромосомы ) около 50% эмбрионов имели те или иные геномные аномалии.

Всего в состав I группы вошло 139 результатов анализов генетического исследования эмбрионов, абортного материла и неинвазивного тестирования, из которых в 27 случаях выявлена геномная патология. Во II группу – 82 и 28 соответственно. Для установления влияния фактора возраста на эмбриогенез был использован анализ произвольных таблиц сопряженности с использованием критерия хи-квадрат. Было получено: число степеней свободы равно 1, значение критерия χ ² составляет 5.980, критическое значение χ² при уровне значимости p=0.05 составляет 3.841, уровень значимости p=0.015. Связь между факторным и результативным признаками статистически значима при уровне значимости р<0.05.

Заключение и выводы

Генетические исследования абортного материала, трофэктодермы, крови беременных женщин с определением свободно циркулирующей ДНК плода позволяют значительно  расширить критерии отбора эмбрионов в программах вспомогательных репродуктивных технологий, установить причину невынашивания беременности и являются высокоточным диагностическим методом для подтверждения или опровержения генетической аномальности плода.  Данное исследование позволило установить, что возраст женщины старше 35 лет является  показанием для проведения дополнительных генетических исследований, вследствие статистически значимого роста геномной патологии эмбрионов в позднем репродуктивном возрасте. Основными и наиболее частыми генетическими патологиями, выявленными в ходе исследования, оказались:  трисомия по 21 хромосоме, трисомия по 13 хромосоме, трисомия  по 18 хромосоме, аномалии по Х-хромосоме у женщин после 35 лет. Наличие у обследуемых женщин генетических мутаций значительно повышало долю аномальных эмбрионов, относительно других обследуемых, что свидетельствует о необходимости проведения генетических исследований у данной категории женщин для снижения риска рождения детей с хромосомными аномалиями.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Оксенойт Г.К. Здравоохранение в России / Г.К.Оксенойт, С.Ю. Никитина, Л.И. Агеева и др. // Росстат. – 2017.- №З-46.– С.170.
2. Harper J.C. / Preimplantation genetic diagnosis: state of the art 2011 // Hum Genet.-2012.- 131:175-86.
3. Van der A. N. Preimplantation genetic diagnosis guided by single-cell genomics / Van der A. N., Zamani Esteki M., Vermeesch J.R. and others // Genome Med.- 2013. - 5:71.
4. Glujovsky D. Cleavage stage versus blastocyst stage embryo transfer in assisted reproductive technology / Glujovsky D., Farquhar C., Quinteiro Retamar A.M. and others // Cochrane Database Syst. Rev. -2016.-45
5. Mateo S. In vitro development and chromosome constitution of embryos derived from monopronucleated zygotes after intracytoplasmic sperm injection / Mateo S., Parriego M., Boada M. and others // Fertil. Steril. -2013/-99, 897–902.
6. Hughes C. Association of clinical embryologists–guidelines on good practice in clinical embryology laboratories 2012 // Hum. Fertil. -2012.- 15, 174–189.
7. Yang W.J. Embryonic early-cleavage rate is decreased with aging in GnRH agonist but not inantagonist protocols / Yang, W.J., Hwang, Y.C., Lin, C.S. and others // J. Assist. Reprod. Genet. -2015.-32, 789–795.
8. Alpha scientists in Reproductive Medicine and ESHRE Special Interest Group of Embryology / The Istanbul consensus workshop on embryo assessment: proceedings of an expert meeting // Hum Reprod.-2011.-26:1270–83.
9. Paternot G. Intra- and interobserver analysis in the morphological assessment of early stage embryos during an IVF procedure: a multicentre study / Paternot G., Wetzels A.M., Thonon F. and others // Reprod. Biol. Endocrinol.-2011.- 9, 127.
10. Machtinger R. Is the presence of a non-cleaved embryo on day 3 associated with poorer quality of the remaining embryos in the cohort? / Machtinger R., Charles L., Bormann E. S. and others //Journal of Assisted Reproduction and Genetics.-2015.-  677–683

Список литературы на английском языке / References in English

1. Oksenoyt G.C. Zdravoohraneniye v Rossii. [Healthcare in russia] / G.C.Oksenoyt, S.U.Nikitina, L.I. Ageeva and others // Rosstat. – 2017.- №З-46.– P.170.
2. Harper J.C. / Preimplantation genetic diagnosis: state of the art 2011 // Hum Genet.-2012.- 131:175-86.
3. Van der A. N. Preimplantation genetic diagnosis guided by single-cell genomics / Van der A. N., Zamani Esteki M., Vermeesch J.R. and others // Genome Med.- 2013. - 5:71.
4. Glujovsky D. Cleavage stage versus blastocyst stage embryo transfer in assisted reproductive technology / Glujovsky D., Farquhar C., Quinteiro Retamar A.M. and others // Cochrane Database Syst. Rev. -2016.-45
5. Mateo S. In vitro development and chromosome constitution of embryos derived from monopronucleated zygotes after intracytoplasmic sperm injection / Mateo S., Parriego M., Boada M. and others // Fertil. Steril. -2013/-99, 897–902.
6. Hughes C. Association of clinical embryologists–guidelines on good practice in clinical embryology laboratories 2012 // Hum. Fertil. -2012.- 15, 174–189.
7. Yang W.J. Embryonic early-cleavage rate is decreased with aging in GnRH agonist but not inantagonist protocols / Yang, W.J., Hwang, Y.C., Lin, C.S. and others // J. Assist. Reprod. Genet. -2015.-32, 789–795.
8. Alpha scientists in Reproductive Medicine and ESHRE Special Interest Group of Embryology / The Istanbul consensus workshop on embryo assessment: proceedings of an expert meeting // Hum Reprod.-2011.-26:1270–83.
9. Paternot G. Intra- and interobserver analysis in the morphological assessment of early stage embryos during an IVF procedure: a multicentre study / Paternot G., Wetzels A.M., Thonon F. and others // Reprod. Biol. Endocrinol.-2011.- 9, 127.
10. Machtinger R. Is the presence of a non-cleaved embryo on day 3 associated with poorer quality of the remaining embryos in the cohort? / Machtinger R., Charles L., Bormann E. S. and others //Journal of Assisted Reproduction and Genetics.-2015.-  677–683