Изучение продуктов метаболизма эмбрионов в культуральных средах как инструмент определения потенциала к имплантации
Цель исследования. В обзоре представлены современные данные об анализе продуктов метаболизма эмбрионов в питательных средах и о возможном использовании ряда метаболитов в качестве маркеров успешной имплантации эмбриона.Зорина И.М., Смольникова В.Ю., Бобров М.Ю.
Материал и методы. В обзор включены данные зарубежных и отечественных статей, найденных в Pubmed по данной теме, опубликованных за последние 10 лет.
Результаты. Среды культивирования эмбрионов различных стадий развития являются уникальным объектом исследования, так как несут в себе информацию об энергетической, метаболической активности и состоянии сигнальных систем эмбриона. Изучение аспектов жизнедеятельности эмбрионов человека является фундаментальной задачей и представляет несомненный интерес, поскольку позволит расширить наше понимание процессов раннего развития, а также разработать и внедрить в клинику новые технологии, позволяющие улучшить исходы программ вспомогательных репродуктивных технологий.
Заключение. Дальнейшие исследования и оценка молекулярных составляющих питательных сред являются перспективным направлением в поиске маркеров успешной имплантации эмбриона с последующим развитием клинической беременности и рождением здорового ребенка для повышения эффективности лечения при использовании методов вспомогательных репродуктивных технологий.
Научно обоснованные данные о молекулярном составе сред культивирования позволят разработать дополнительный неинвазивный способ выбора эмбриона для селективного переноса, что позволит создать алгоритм индивидуального ведения женщин в программах вспомогательных репродуктивных технологий.
Ключевые слова
вспомогательные репродуктивные технологии
экстракорпоральное оплодотворение
среда культивирования
культивирование эмбрионов
имплантация эмбриона
масс-спектрометрия
микроРНК
спектроскопия
Список литературы
1. Беляева Н.А., Калинина Е.А., Горшинова В.К., Зобова А.В., Глинкина Ж.И. Возможности применения преимплантационной генетической диагностики с целью повышения эффективности программ ЭКО/ИКСИ у супружеских пар с мужским фактором бесплодия и генетическими особенностями у мужчин. Акушерство и гинекология. 2016; 8: 107-111. http://dx.doi.org/10.18565/aig.2016.8.107-111
2. Зобова А.В., Екимов А.Н., Беляева Н.А., Кулакова Е.В., Смольникова В.Ю., Владимирова И.В., Макарова Н.П., Калинина Е.А. Применение преимплантационного генетического скрининга у бесплодных супружеских пар: собственный опыт. В кн.: Репродуктивные технологии сегодня и завтра. Материалы XXVI международной конференции Российской Ассоциации Репродукции Человека (7-10 сентября 2016, Москва). М.; 2016: 169-70.
3. Seli E., Botros L., Sakkas D., Burns D.H. Noninvasive metabolomic profiling of embryo culture media using proton nuclear magnetic resonance correlates with reproductive potential of embryos in women undergoing in vitro fertilization. Fertil. Steril. 2008; 90(6): 2183-9.
4. Vergouw C.G., Botros L.L., Roos P., Lens J.W., Schats R., Hompes P.G. et al. Metabolomic profiling by near-infrared spectroscopy as a tool to assess embryo viability: a novel, non-invasive method for embryo selection. Hum. Reprod. 2008; 23(7): 1499-504.
5. Wong K.M., Repping S., Mastenbroek S. Limitations of embryo selection methods. Semin. Reprod. Med. 2014; 32(2): 127-33.
6. Cimadomo D., Capalbo A., Ubaldi F.M., Scarica C., Palagiano A., Canipari R., Rienzi L. The impact of biopsy on human embryo developmental potential during preimplantation genetic diagnosis. Biomed. Res. Int. 2016; 2016: 7193075.
7. Echten-Arends J., Mastenbroek S., Sikkema-Raddatz B., Korevaar J.C., Heineman M.J., van der Veen F., Repping S. Chromosomal mosaicism in human preimplantation embryos: a systematic review. Hum. Reprod. Update. 2011; 17(5): 620-7.
8. Northrop L.E., Treff N.R., Levy B., Scott R.T. Jr. SNP microarray-based 24 chromosome aneuploidy screening demonstrates that cleavage-stage FISH poorly predicts aneuploidy in embryos that develop to morphologically normal blastocysts. Mol. Hum. Reprod. 2010; 16(8): 590-600.
9. Juneau C., Franasiak J., Treff N. Challenges facing contemporary preimplantation genetic screening. Curr. Opin. Obstet. Gynecol. 2016; 28(3): 151-7.
10. Katz-Jaffe M.G., Schoolcraft W.B., Gardner D.K. Analysis of protein expression (secretome) by human and mouse preimplantation embryos. Fertil. Steril. 2006; 86(3): 678-85.
11. Gardner D.K., Wale P.L. Analysis of metabolism to select viable human embryos for transfer. Fertil. Steril. 2013; 99(4): 1062-72.
12. Gardner D.K., Wale P.L., Collins R., Lane M. Glucose consumption of single post-compaction human embryos is predictive of embryo sex and live birth outcome. Hum. Reprod. 2011; 26(8): 1981-6.
13. Crha I., Mádr A., Musilová J., Glatz Z., Záková J., Ventruba P. The new technologies for the analytical examination of the embryonic metabolome and its prospects. Česká Gynekol. 2012; 77(6): 502-6.
14. Botros L., Sakkas D., Seli E. Metabolomics and its application for non-invasive embryo assessment in IVF. Mol. Hum. Reprod. 2008; 14(12): 679-90.
15. Dominguez F., Gadea B., Mercader A., Esteban F.J., Pellicer A., Simon C. Embryologic outcome and secretome profile of implanted blastocysts obtained after coculture in human endometrial epithelial cells versus the sequential system. Fertil. Steril. 2010; 93(3): 774-82.
16. Wang H.M., Zhang X., Qian D., Lin H.Y., Li Q.L., Liu D.L. et al. Effect of ubiquitin-proteasome pathway on mouse blastocyst implantation and expression of matrix metalloproteinases-2 and -9. Biol. Reprod. 2004;70(2): 481-7.
17. Delbosc S., Haloui M., Louedec L., Dupuis M., Cubizolles M., Podust V.N. et al. Proteomic analysis permits the identification of new biomarkers of arterial wall remodeling in hypertension. Mol. Med. 2008; 14(7-8): 383-94.
18. Sandoval J.A., Hoelz D.J., Woodruff H.A., Powell R.L., Jay C.L., Grosfeld J.L. et al. Novel peptides secreted from human neuroblastoma: useful clinical tools? J. Pediatr. Surg. 2006; 41(1): 245-51.
19. González R.R., Caballero-Campo P., Jasper M., Mercader A., Devoto L., Pellicer A., Simon C. Leptin and leptin receptor are expressed in the human endometrium and endometrial leptin secretion is regulated by the human blastocyst. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2000; 85(12):4883-8.
20. Cervero A., Horcajadas J.A., Domínguez F., Pellicer A., Simón C. Leptin system in embryo development and implantation: a protein in search of a function. Reprod. Biomed. Online. 2005; 10(2): 217-23.
21. Katz-Jaffe M.G., McReynolds S. Embryology in the era of proteomics. Fertil. Steril. 2013; 99(4): 1073-7.
22. Warner C.M., Lampton P.W., Newmark J.A., Cohen J. Symposium: innovative techniques in human embryo viability assessment. Soluble human leukocyte antigen-G and pregnancy success. Reprod. Biomed. Online. 2008;17(4): 470-85.
23. Tabiasco J., Perrier d’Hauterive S., Thonon F., Parinaud J., Leandri R., Foidart J.M. et al. Soluble HLA-G in IVF/ICSI embryo culture supernatants does not always predict implantation success: a multicentre study. Reprod. Biomed. Online 2009; 18(3): 374-81.
24. Kotze D.J., Hansen P., Keskintepe L., Snowden E., Sher G., Kruger T. Embryo selection criteria based on morphology VERSUS the expression of a biochemical marker (sHLA-G) and a graduated embryo score: prediction of pregnancy outcome. J. Assist. Reprod. Genet. 2010; 27(6): 309-16.
25. McCallie B., Schoolcraft W.B., Katz-Jaffe M.G. Aberration of blastocyst micro-RNA expression is associated with human infertility. Fertil. Steril. 2009; 93(7): 2374-82.
26. Chen K., Rajewsky N. The evolution of gene regulation by transcription factors and microRNAs. Nat. Rev. Genet. 2007; 8(2): 93-103.
27. Finch M.L., Marquardt J.U., Yeoh G.C., Callus B.A. Regulation of microRNAs and their role in liver development, regeneration and disease. Int. J. Biochem. Cell Biol. 2014; 54: 288-303.
28. Мюллер С., ред. Нуклеиновые кислоты: от А до Я. Пер. с англ. М.: БИНОМ, Лаборатория знаний; 2013. 413с.
29. Trang P., Weidhaas J.B., Slack F.J. MicroRNAs as potential cancer therapeutics. Oncogene. 2009; 27: 52-7.
30. Tang F., Kaneda M., O’Carroll D., Hajkova P., Barton S.C., Sun Y.A. et al. Maternal microRNAs are essential for mouse zygotic development. Genes Dev. 2007; 21(6): 644-8.
31. Carleton M., Cleary M.A., Linsley P.S. MicroRNAs and cell cycle regulation. Cell Cycle. 2007; 6(17): 2127-32.
32. Lakshmipathy U., Love B., Goff L.A., Jornsten R., Graichen R., Hart R.P., Chesnut J.D. MicroRNA expression pattern of undifferentiated and differentiated humanт embryonic stem cells. Stem Cells Dev. 2007; 16(6): 1003-16.
33. Rosenbluth E.M., Shelton D.N., Sparks A.E., Devor E., Christenson L., Van Voorhis B.J. MicroRNA expression in the human blastocyst. Fertil. Steril. 2013; 99(3): 855-61.
34. Capalbo A., Ubaldi F.M., Cimadomo D., Noli L., Khalaf Y., Farcomeni A. et al. MicroRNAs in spent blastocyst culture medium are derived from trophectoderm cells and can be explored for human embryo reproductive competence assessment. Fertil. Steril. 2016; 105(1): 227-35. e1-3.
35. Rosenbluth E.M., Wells L.M., Sparks A.E., Van Voorhis B.J. MicroRNA in culture media from human blastocysts exhibits a distinct signature that correlates with embryonic chromosomes and IVF outcome. Hum. Reprod. 2012; 27(Suppl. 2): ii344-8.
36. Thouas G.A., Dominguez F., Green M.P., Vilella F., Simon C., Gardner D.K. Soluble ligands and their receptors in human embryo development and implantation. Endocr. Rev. 2016; 36(1): 92-130.
37. Rosenbluth E.M., Shelton D.N., Wells L.M., Sparks A.E., Van Voorhis B.J. Human embryos secrete microRNAs into culture media—a potential biomarker for implantation. Fertil. Steril. 2014; 101(5): 1439-500.
38. Cuman C., Van Sinderen M., Gantier M.P., Rainczuk K., Sorby K., Rombauts L. et al. Human blastocyst secreted microRNA regulate endometrial epithelial cell adhesion. EBioMedicine. 2015; 2(10): 1528-35.
39. McCallie B.R., Parks J.C., Strieby A.L., Schoolcraft W.B., Katz-Jaffe M.G. Human blastocysts exhibit unique microrna profiles in relation to maternal age and chromosome constitution. J. Assist. Reprod. Genet. 2014;31(7): 913-9.
Поступила 03.11.2016
Принята в печать 11.11.2016
Об авторах / Для корреспонденции
Зорина Инна Михайловна, аспирант отделения вспомогательных технологий в лечении бесплодия имени профессора Б.В. Леонова ФГБУ НЦАГиПим. академика В.И. Кулакова Минздрава России. Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. Телефон: 8 (926) 712-65-61. E-mail: afinna_153@mail.ru
Смольникова Вероника Юрьевна, д.м.н., в.н.с. отделения вспомогательных технологий в лечении бесплодия имени профессора Б.В. Леонова ФГБУ НЦАГиП
им. академика В.И. Кулакова Минздрава России. Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. E-mail: veronika.smolnikova@mail.ru
Бобров Михаил Юрьевич, к.х.н., руководитель лаборатории молекулярной патофизиологии ФГБУ НЦАГиП им. академика В.И. Кулакова Минздрава России.
Адрес: 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4. E-mail: mbobr@mail.ru
Для цитирования: Зорина И.М., Смольникова В.Ю., Бобров М.Ю. Изучение продуктов метаболизма эмбрионов в культуральных средах как инструмент определения потенциала к имплантации. Акушерство и гинекология. 2017; 2: 11-6.
http://dx.doi.org/10.18565/aig.2017.2.11-6
Также по теме
