211service.com
Hur man förutsäger framgång för IVF
Att välja embryon för provrörsbefruktning (IVF) är kantat av osäkerhet. Processen har bara en framgångsfrekvens på 35 procent, och att överföra mer än ett embryo för att öka chanserna för framgångsrik implantation ökar en kvinnas chanser att få flerbarnsfödslar eller att behöva en selektiv abort.
Äggspårning: Överst finns time-lapse-bilder av ett enskilt embryo, och längst ner finns de överlagrade spårningsresultaten som producerats med bildanalysprogram utvecklad vid Stanford University.
Genom att analysera time-lapse-videor av befruktade ägg när de utvecklas, har ett team av forskare från Stanford University School of Medicine identifierat tre specifika milstolpar som ägg måste nå för att bilda en blastocyst, ett kritiskt stadium. Teamet skapade en algoritm för att övervaka embryonas framsteg och säger att denna algoritm kan förutsäga vilken som kommer att utvecklas till en blastocyst och vilken som kommer att dö med 93 procents säkerhet. Tekniken kan användas för att förbättra beslutsfattandet på kliniken, som för närvarande bygger på subjektiv utvärdering av ett embryos kvalitet.
Av okända orsaker har mänskliga embryon en särskilt hög misslyckandefrekvens, och mellan hälften och mer än två tredjedelar av IVF-embryon lyckas inte nå blastocyststadiet. För närvarande väljs embryon vanligtvis utifrån deras visuella utseende, vilket kontrolleras vid specifika punkter i deras utveckling. Renee Reijo Pera , från Institutet för stamcellsbiologi och regenerativ medicin i Stanford, och huvudförfattare till det nya verket, som är publiceras i Natur bioteknik, säger att även om visuella signaler används för att utvärdera embryon på kliniken, fanns det en brist på bilddata om det fullständiga förloppet av deras framsteg.
För att bättre förstå hur embryon ser ut över tid studerade hennes team en uppsättning av 242 encelliga embryon som hade frysts 12 till 18 timmar efter befruktning. Embryon fryses nu vanligtvis efter att de har haft en chans att utvecklas i tre till fem dagar; upptining och observation av embryon medan de fortfarande var i encellsstadiet gjorde det möjligt för forskarna att spåra deras framsteg från de tidigaste utvecklingsstadierna.
Teamet tog time-lapse-bilder av cellerna med mörkfältsmikroskopi, en teknik som är användbar för att avbilda levande celler. Första författaren Connie Wong ledde en analys av bilderna för att identifiera visuella parametrar som motsvarade överlevnad och framgångsrik bildning av en blastocyst på dag fem. Av 10 studerade parametrar fann forskarna att tre av dem var avgörande för framgång. Alla av dem relaterade till timing: det sista stadiet av celldelning, där cellen fysiskt separeras i två; intervallet mellan den första och andra celldelningscykeln; och intervallet mellan den andra och tredje celldelningen.
Kevin Loewke, en postdoktor nu vid Auxogyn i Menlo Park, Kalifornien, utvecklade en metod för att automatiskt mäta de tre parametrarna med hjälp av en bildanalysalgoritm. Loewke säger att utmaningen med att spåra cellernas framsteg är att konvertera tvådimensionella mikroskopiska bilder till information om embryots tredimensionella struktur, särskilt som flera celler kan blockera varandra från synen. Hans lösning var att skapa en prediktiv modell av varje cell i embryot och använda modellen för att bestämma tidpunkten för varje milstolpe. Algoritmen har licensierats av Auxogen, som planerar att utveckla en produkt som skulle använda metoden för att fastställa embryonens livsduglighet.
Alla parametrar som upptäcktes av teamet inträffade före dag två av embryots utveckling. Många kliniker odlar embryot tills det når blastocyststadiet vid dag fem, men vissa forskare tror att att spendera för lång tid i odling kan öka risken för förändrat genuttryck hos spädbarnet. Fördelen är att om du kan förutsäga blastocystbildning på dag två kan du få ut den ur den konstgjorda miljön tidigare, säger Marcelle Cedars , chef för divisionen för reproduktiv endokrinologi och infertilitet vid University of California, San Francisco, som inte var involverad i studien.
Men Cedars säger att, även hos de yngsta patienterna, kommer 50 procent av embryon som tar sig till blastocyststadiet inte att implanteras. Frågan är om att förutsäga utvecklingen till en blastocyst också kommer att förutsäga framgångsrik implantation. Det är halvvägs, men det säger inte om det här kommer att göra en bebis, säger hon. Andra metoder för screening av embryon inkluderar genetisk analys av en biopsi eller mätning av molekylära faktorer i odlingsmediet som omger embryona. Cedars säger att ingen av dessa hittills har visat sig vara framgångsrik när det gäller att öka graviditetsfrekvensen.
Som en del av sin studie analyserade Stanford-forskarna också genuttryck i cellerna i olika stadier av embryonal utveckling. Parametrarna de upptäckte inträffade alla vid en tidpunkt då embryona ännu inte hade aktiverat sina egna gener och förlitade sig på genetisk instruktion från ägget. Cedars säger att detta fynd förstärker tanken att den största drivkraften för att ha ett bra embyro är ägget.
Forskarna upptäckte också att cellerna i embryot i dessa tidiga utvecklingsstadier agerar autonomt och uttrycker gener vid olika tidpunkter. Denna brist på koordination kan hjälpa till att förklara varför vissa embryon klarar sig så dåligt.