Zapłodnienie in vitro – definicja i przebieg procedury

Poniższy wykład był wygłoszony przez bioetyka i lekarza, ks. Grzegorza Kossa w ramach rekolekcji wielkopostnych „Wybierajcie więc życie! (Pwt30,19)”

Serdecznie dziękujemy Kamili za przepisanie wykładu

Zapłodnienie in vitro – definicja i przebieg procedury

Zapłodnienie in vitro jest to technika polegająca na doprowadzeniu do połączenia komórki jajowej i plemnika poza organizmem kobiety w warunkach laboratoryjnych. Jeśli dojdzie do zapłodnienia, powstały zarodek zostaje przeniesiony do jamy macicy. W sprzyjających warunkach dochodzi do jego implantacji w błonie śluzowej macicy, a następnie do dalszego rozwoju mogącego prowadzić do przyjścia dziecka na świat.

Procedurę zapłodnienia in vitro można podzielić na następujące etapy:

uzyskanie i przygotowanie komórek płciowych,
zapłodnienie i wybór embrionu,
przeniesienie embrionu,
ciąża i narodziny dziecka

W pierwszym etapie zostają pozyskane i przygotowane komórki płciowe: pobiera się komórki jajowe, uzyskuje się plemniki i przeprowadza się ich ocenę oraz odpowiednio przygotowuje do dalszych etapów procedury. W drugim etapie dokonuje się zapłodnienia i wyboru embrionu lub embrionów. Wybrany zarodek lub zarodki zostają następnie przeniesione do organizmu matki z nadzieją, że dojdzie do ciąży i narodzin dziecka.

Uzyskanie i przygotowanie komórek jajowych i plemników

Komórki jajowe mogą teoretycznie zostać pozyskane w dwojaki sposób. Pierwsza metoda polega na pobraniu ich w przebiegu cyklu naturalnego (niestymulowanego, spontanicznego), druga wymaga pobudzenia jajnika w taki sposób, żeby wyprodukował więcej komórek jajowych niż w cyklu naturalnym.

Pierwszy wariant, czyli pobranie w przebiegu cyklu naturalnego, umożliwia uzyskanie tylko jednej komórki jajowej. Gdy dysponuje się tylko jedną komórką, można dążyć do powołania do życia co najwyżej jednego embrionu. Nie jest to korzystne z punktu widzenia całej procedury: zmniejsza szansę jej powodzenia, uniemożliwia dokonanie wyboru zarodka o najlepszych cechach, nie pozwala na przechowywanie embrionów na wypadek, gdyby pierwsza próba doprowadzenia do ciąży i urodzin zakończyła się niepowodzeniem. W praktyce pozyskiwanie komórek jajowych z cyklu naturalnego prawie nigdy nie jest stosowane. W wyjątkowych przypadkach można wziąć pod uwagę ten wariant u kobiet, u których stymulacja owulacji nie prowadzi do rozwoju większej liczby pęcherzyków niż w cyklu naturalnym albo istnieją poważne przeciwwskazania do zastosowania stymulacji jajnika.

W ramach zapłodnienia in vitro standardowym postępowaniem jest stymulacja jajnika do produkcji większej niż fizjologiczna liczby komórek jajowych. Uzyskanie kilku lub kilkunastu komórek jest z punktu widzenia wykonujących procedurę korzystne, ponieważ umożliwia wytworzenie wielu embrionów. W konsekwencji możliwe staje się dokonanie wyboru zarodków jakościowo najlepszych, przeniesienie do jamy macicy więcej niż jednego embrionu, zamrożenie zarodków do późniejszego wykorzystania w razie niepowodzenia pierwszej próby.

Stymulacja jajnika jest procesem kilkuetapowym. Najpierw poprzez zastosowanie odpowiednich leków doprowadza się do zablokowania fizjologicznej czynności jajnika, która w warunkach naturalnych jest kontrolowana przez hormony wydzielane przez przysadkę mózgową. W drugim etapie, gdy naturalne mechanizmy regulacji cyklu jajnikowego są już wyłączone, stosuje się wprowadzane z zewnątrz hormony (egzogenne gonadotropiny), które przejmują kontrolę nad jajnikiem i pobudzają go do produkcji większej liczby komórek jajowych. W trzecim etapie podaje się jeszcze jeden hormon – gonadotropinę kosmówkową (hCG) w celu doprowadzenia komórek jajowych do odpowiedniego stopnia dojrzałości. Z reguły po zastosowaniu takiej kuracji dojrzewa jednocześnie od kilku do kilkunastu komórek jajowych. W warunkach naturalnych taka liczba komórek osiąga dojrzałość w organizmie kobiety w okresie od pół do ponad roku. Nie wszystkie stymulacje kończą się powodzeniem. Według danych dotyczących stosowania metody zapłodnienia in vitro w Stanach Zjednoczonych pochodzących z raportu przygotowanego przez Centrum ds. Zapobiegania i Kontroli Chorób za rok 2016[1] w ok. 12 % cykli pomimo stymulacji nie doszło do uzyskania komórek jajowych. Przyczynami niepowodzeń – jak to jest pokazane na wykresie poniżej – były: brak adekwatnej odpowiedzi jajnika (ok. 81 %), zbyt nasilona odpowiedź na stymulację (ok. 4 %), równocześnie występująca choroba (ok. 2 %), rezygnacja pacjentki z kontynuacji procedury z innych przyczyn (ok. 13 %).

Kolejnym krokiem jest pobranie komórek jajowych. Standardowo wykonuje się punkcję jajnika przez sklepienie pochwy pod kontrolą USG. Polega ona na nakłuciu cienką igłą każdego dojrzałego pęcherzyka jajnikowego i uzyskaniu z niego komórki jajowej z płynem pęcherzykowym. Pobrane komórki jajowe umieszcza się następnie w odpowiedniej pożywce w laboratorium i dokonuje się oceny ich dojrzałości poprzez analizę wybranych cech morfologicznych (np. stopnia rozproszenia komórek wieńca promienistego, przejrzystości cytoplazmy, wyglądu ciałka kierunkowego i osłonki przejrzystej). Najkorzystniejsze z punktu widzenia skuteczności metody jest zapłodnienie wszystkich komórek jajowych mających prawidłowe cechy. Zwracają na to uwagę lekarze wykonujący zapłodnienie in vitro: ,,Obecnie nie można jednoznacznie ustalić, które komórki jajowe o prawidłowych cechach morfologicznych, gwarantują powstanie prawidłowego zarodka i prawidłowo rozwijającej się ciąży. Rezygnacja z zapłodnienia wszystkich komórek jajowych, które zostały pobrane podczas punkcji, zmniejsza szansę na uzyskanie prawidłowego zarodka oraz ciąży. W związku z tym jest działaniem niekorzystnym dla pacjentów, a zwłaszcza dla kobiety, która musi ponownie przechodzić przez cały zabieg w przypadku niepowodzenia pierwszej próby IVF”[2].

Do wykonania zapłodnienia in vitro konieczne jest również dysponowanie plemnikami. Standardowo są one otrzymywane z próbki nasienia uzyskanego przez masturbację, które zostaje poddane obróbce laboratoryjnej w celu wyodrębnienia plemników zdolnych do zapłodnienia komórki jajowej. W przypadku braku plemników w nasieniu możliwe jest pobranie ich bezpośrednio z gonady męskiej poprzez wykonanie punkcji jądra lub najądrza albo biopsji otwartej jądra.

Zapłodnienie i wybór embrionów

Po uzyskaniu komórek płciowych żeńskich i męskich kolejny etap procedury ma na celu doprowadzenie do zapłodnienia, czyli połączenia plemnika z komórką jajową, w wyniku którego powstaje jednokomórkowy embrion. Osiągnięcie tego celu jest możliwe dwiema metodami. Metoda klasyczna polega na umieszczeniu komórki jajowej (a dokładniej kompleksu oocyt-wieniec promienisty-wzgórek jajonośny) w naczyniu laboratoryjnym i dodaniu wcześniej przygotowanych plemników. W tym wariancie do zapłodnienia dochodzi – podobnie jak w warunkach naturalnych – w sposób spontaniczny. Drugą techniką jest zastosowana po raz pierwszy w 1992 r. metoda ICSI, czyli docytoplazmatyczna iniekcja plemnika do komórki jajowej (znana też jako mikroiniekcja plemnika do komórki jajowej). Polega ona na wstrzyknięciu do oocytu pojedynczego plemnika przy użyciu mikropipety i aktywowaniu tak zapłodnionej komórki jajowej. Pierwotnie wskazaniem do zastosowania metody ICSI było niepowodzenie klasycznego zapłodnienia in vitro oraz niepłodność męska. Obecnie metoda ICSI jest traktowana jako procedura standardowa i stosuje się ją często jako technikę pierwszego wyboru. Opisaną tendencję ilustruje poniższy wykres.

Uzyskane embriony już na etapie jednokomórkowym zostają poddane badaniu pod mikroskopem. Badanie to pozwala ocenić, czy embrion ma prawidłową liczbę chromosomów i inne cechy wskazujące na szansę prawidłowego rozwoju. W następnych dniach embriony są hodowane na odpowiednim podłożu aż do osiągnięcia kolejnych stadiów rozwojowych. Hodowla ta jest prowadzona albo do 2-3 doby (embrion ma wtedy 8-10 komórek) albo do 5-6 doby (czyli do stadium blastocysty). Jeszcze do niedawna do organizmu matki przenoszone były przede wszystkim trzydniowe embriony. Transfer zarodków na tak wczesnym etapie życia wiązał się jednak z trudnością w ocenie ich zdolności rozwojowych – trudno było przewidzieć, czy prawidłowo wyglądający zarodek nie zatrzyma się w rozwoju po 3 dobie i nie obumrze. Według wykonujących procedurę in vitro korzystniejsze jest zatem wstrzymanie się z transferem aż do osiągnięcia przez embrion stadium blastocysty. Dłuższa hodowla w laboratorium daje też więcej czasu na ewentualne przeprowadzenie innych badań zarodka, np. diagnostyki preimplantacyjnej.

Przeniesienie embrionu (embriotransfer)

Przeniesienie embrionów do jamy macicy jest poprzedzone oceną ich potencjału rozwojowego. By zmaksymalizować prawdopodobieństwo powodzenia zabiegu (jego miarą jest zagnieżdżenie embrionu w błonie śluzowej jamy macicy i dalszy rozwój dziecka) do transferu wybierane są zarodki o największym potencjale, czyli zarodki odpowiedniej jakości lub – w przypadku wykonania diagnostyki preimpalntacyjnej – zarodki o określonych cechach genetycznych. Na powodzenie embriotransferu mają także wpływ liczba przenoszonych embrionów oraz sposób wykonania zabiegu. Przy podejmowaniu decyzji dotyczącej liczby przenoszonych zarodków konieczne jest uwzględnienie dwóch racji: z jednej strony celem transferu jest implantacja, ciąża i urodzenie dziecka (teoretycznie czym większa liczba embrionów zostaje przeniesiona, tym większe prawdopodobieństwo, że przynajmniej niektóre zagnieżdżą się), z drugiej konieczne jest ograniczenie liczby ciąż mnogich (są to ciąże podwyższonego ryzyka dla matki i dziecka). Jeszcze kilkanaście lat temu zazwyczaj przenoszono 2 lub 3 embriony, aktualnie najczęściej przenosi się 1 lub 2 zarodki. Od strony technicznej zabieg polega na wprowadzeniu pod kontrolą USG do jamy macicy miękkiego cewnika zawierającego embriony i umieszczeniu ich w odpowiednim miejscu w pobliżu dna macicy. Podczas jego wykonywania ważne jest, by nie zostało uszkodzone endometrium oraz nie zostały wywołane skurcze mięśniówki macicy. Bez wątpienia kluczowe znaczenie mają więc umiejętności specjalisty przeprowadzającego transfer. Ten aspekt podkreślony jest w rekomendacjach Polskiego Towarzystwa Medycyny Rozrodu i Embriologii oraz Polskiego Towarzystwa Ginekologów i Położników dotyczących diagnostyki i leczenia niepłodności: „Należy jednak pamiętać, że jednym z głównych czynników warunkujących powodzenie embriotransferu jest doświadczenie lekarza wykonującego zabieg”[3].

Ciąża i narodziny dziecka

Przeniesienie embrionu jest wykonywane z nadzieją, że dojdzie do jego implantacji (zagnieżdżenia) i prawidłowego rozwoju aż do urodzenia. Potwierdzeniem zagnieżdżenia jest wykonanie testu ciążowego – badanie poziomu wydzielanej przez embrion gonadotropiny kosmówkowej hCG. Jeśli test ciążowy jest pozytywny (po 10-14 dniach po przeniesieniu zarodków) to wtedy mówimy o ciąży biochemicznej. Natomiast ciąża kliniczna to ciąża stwierdzana przez badanie USG, w którym pod koniec 4 tygodnia po transferze powinien być widoczny pęcherzyk ciążowy, a w 6 tygodniu można zarejestrować akcję serca dziecka. Prawidłowo przebiegająca ciąża kończy się narodzinami dziecka.

[1] Zob. Centers for Disease Control and Prevention, 2016 Assisted Reproductive Technology National Summary Report, Atlanta 2018. Tekst raportu: https://www.cdc.gov/art/pdf/2016-report/ART-2016-National-Summary-Report.pdf

[2] M. Radwan, Zapłodnienie pozaustrojowe, w: Niepłodność i rozród wspomagany (red. J. Radwan, S. Wołczyński) Poznań 2011, s. 201.

[3] K. Łukaszuk, et al., Diagnostyka i leczenie niepłodności – rekomendacje Polskiego Towarzystwa Medycyny Rozrodu i Embriologii (PTMRiE) oraz Polskiego Towarzystwa Ginekologów i Położników (PTGP), „Ginekologia i Perinatologia Praktyczna” 3(2018)3, s. 125.

IN VITRO