Діти (не) з пробірки. Ембріологиня про штучне запліднення, створення ембріонів і генетичні тести

"Діти з пробірки" – так часто називають малюків, народжених за допомогою штучного запліднення. Але в реальності у пробірці їх не роблять – цей процес вимагає багато спеціалізованого обладнання.

Таке уявлення про процес "створення" дітей є сильно спрощеним. Здається, треба просто взяти пробірку, помістити туди яйцеклітину, ввести в неї сперматозоїд – і вуаля, ембріон готовий та чекає на підсадку.

Насправді штучне запліднення – це складна процедура. Жінка повинна пройти гормональну стимуляцію і прокол яєчників, щоб отримати кілька яйцеклітин. Не всі вони будуть якісними, і лише з частини сформуються ембріони. Якщо це й відбудеться, деякі все одно загинуть. І навіть якісний ембріон, який "доживе" до етапу підсадки, може не імплантуватися.

"УП. Життя" поспілкувалася з ембріологинею Оленою Шамрай, щоб дізнатися про всі нюанси процесу зародження життя поза людським організмом.

Що таке ЕКЗ і в яких випадках його роблять

– Хто такі ембріологи і чим вони займаються?

– Більшість ембріологів мають біологічну освіту – генетика, молекулярного біолога, вірусолога тощо. В мене, наприклад, освіта генетика. Є ембріологи-лікарі, але особисто я таких знаю небагато.

Основна наша задача – це робота зі статевими клітинами людей, тобто яйцеклітинами й сперматозоїдами, та результатом їхнього злиття – ембріонами. Ми не сидимо на прийомі, не консультуємо пацієнтів, хіба що поруч із лікарем у випадку спірних питань. Буває, люди хвилюються і просять мене відзвітуватися щодо ембріонів. Але загалом контакт з пацієнтами – мінімальний.

– Що таке екстракорпоральне запліднення (ЕКЗ) та в яких випадках його застосовують?

ЕКЗ – це метод допоміжних репродуктивних технологій, під час якого яйцеклітини запліднюють поза організмом жінки. Тобто спочатку їх забирають з яєчників за допомогою проколу (трансвагінальної пункції), а потім вводять сперматозоїди.

Запліднення проводять двома методами. Для першого беруть одну яйцеклітину і багато сперматозоїдів, які самостійно намагаються в неї "пробитися". Для другого – у яйцеклітину цілеспрямовано вводять тонкою голкою один сперматозоїд.

Останній варіант називається інтрацитоплазматичною ін'єкцією сперматозоїду (ІКСІ). Його використовують частіше, оскільки він підвищує результативність запліднення. Крім того, для першого методу потрібні нормальні показники спермограми.

Показаннями до ЕКЗ є як жіночі проблеми (непрохідність маткових труб, гормональні хвороби, зокрема ендометріоз та синдром полікістозних яєчників), так і чоловічі (зниження кількості сперматозоїдів, порушення їхньої рухливості та аномальна будова).

У разі проблем зі сперматозоїдами застосовують саме ІКСІ. За моїми спостереженнями, їх мають 90% пацієнтів. Я давно не бачила чоловіків з нормоспермією. Хоча, якби все було добре, вони б до нас і не доходили.

Жоден із двох методів ЕКЗ не впливає на відсоток живонародження. Єдина різниця, що при ІКСІ виходить більший відсоток запліднених яйцеклітин.

– Який максимальний вік жінки, в якому можна робити ЕКЗ?

– Закон не встановлює вікових рамок, тому це залежить від здорового глузду лікаря. В середньому після 40 років шанс на успішну процедуру починає падати, але кожний випадок треба роздивлятися окремо. Стан здоров'я у всіх різний.

Як забирають яйцеклітини та оцінюють їхню якість

– Щоб стати на шлях ЕКЗ, пацієнтка має пройти стимуляцію яєчників і процедуру пункції для забору яйцеклітин. Як це відбувається?

– Ембріологи у цьому прямої участі не беруть, але можуть спостерігати з боку. Щоб отримати яйцеклітини, треба забрати фолікули – мішечки, в яких вони дозрівають. Підхід обирають індивідуально. Якщо проводити пункцію у природному циклі, без втручання ззовні, фолікул буде один. Переважно цей метод застосовують для жінок з низьким запасом яйцеклітин. Тому зачасту все ж проводять гормональну стимуляцію, під час якої ростуть одразу кілька фолікулів – їх може бути навіть 20, залежно від гормонального статусу пацієнтки.

Пункція відбувається під загальною анестезією – жінка спить і нічого не відчуває. На вагінальний датчик апарату УЗД чіпляють насадку з тоненькою голочкою, якою забирають фолікулярну рідину з яєчників. І тут починається мій етап роботи – я шукаю в ній яйцеклітини.

– Як це відбувається?

– Беру спеціальну чашечку, виливаю туди фолікулярну рідину і під мікроскопом видивляюся яйцеклітини. Але, в принципі, їх видно і неозброєним оком, оскільки ці клітини є одними з найбільших в нашому організмі. Яйцеклітина оточена кумулюсом – це клітини, схожі на хмаринки, які його годують під час етапу росту. При природному заплідненні сперматозоїди "розчиняють" їх, щоб потрапити всередину. Отже, я відбираю яйцеклітини в цих "шубках" і складаю в іншу чашечку.

– Від чого залежить якість яйцеклітин?

– Найперше – від віку жінки. Ми народжуємося і живемо з яйцеклітинами, тому вони старіють разом із нами. Якщо в обличчя можна щось вколоти, десь підтягнути, то тут не допоможе нічого. Чим старше жінка, тим гірші її яйцеклітини.

У середньому якість (як і кількість) починає різко падати після 35 років. У природному циклі в нормі зростає один домінантний фолікул. Молодий організм має достатньо ресурсів, щоб розподілити поживні речовини всередину яйцеклітини та правильно сформувати хромосоми.

Натомість у старшому віці зменшується кількість мітохондрій – клітинних "енергетичних батарейок". Тобто для запліднення і формування нормального ембріону може не вистачати необхідних речовин. Крім того, вищий ризик хромосомних аномалій плоду – їх частіше виявляють в ембріонах жінок, старших за 35-38 років.

Другий важливий момент – спосіб життя. Якість харчування і сну, рівень активності, наявність шкідливих звичок. Також бувають генетичні хвороби або метаболічні порушення, які псують яйцеклітини.

– А як оцінюють їхню якість?

– Насправді це суб'єктивний процес, бо залежить від фахівця. Коли я очищаю яйцеклітини від кумулюсу, то кладу їх у чашечку й починаю роздивлятися через мікроскоп.

Для запліднення вони повинні бути зрілими, а отже – містити правильний набір хромосом. Позбуватися надлишкових хромосом яйцеклітина починає ще в організмі жінки. Коли піднімається рівень лютеїнізуючого гормону, вона отримує сигнал до овуляції, завершує перший поділ і відкидає полярне тільце – клітину із зайвим набором хромосом. Тоді із 46 їх залишається 23, але не звичайних, а "подвоєних". Через мікроскоп порахувати кількість хромосом неможливо, та можна побачити, чи є в яйцеклітині полярне тільце.

Але насправді остаточно яйцеклітина завершує своє дозрівання, коли всередину потрапляє сперматозоїд. Тоді вона відкидає друге полярне тільце, а хромосоми "діляться навпіл" і стають "одинарними". Яйцеклітина і сперматозоїд формують жіночий і чоловічий пронуклеуси відповідно. Це два ядра статевих клітин, які утворюються у зиготі після запліднення. Кожне з них містить по 23 хромосоми – від мами й тата. Це такі тимчасові "сховища" генетичного матеріалу до моменту обʼєднання.

Також я оцінюю зовнішній вигляд яйцеклітин: колір, товщину оболонки, однорідність цитоплазми. Дуже рідко трапляються випадки, коли якісні всі. Під час стимуляції організм формує їх одночасно, а тому має розподілити всі необхідні речовини одразу між кількома. Зробити це ідеально вдається не завжди – частині яйцеклітин може не вистачити отриманого для правильного розвитку. І це абсолютно нормально.

Крім того, якість яйцеклітин я продовжую оцінювати вже в процесі запліднення. Дивлюсь, чи легко було її проколоти, чи не деградувала вона через якусь патологію. Вже після цього можна робити висновки, що яйцеклітина класна і є шанс отримати з неї ембріон.

– Чи існує усереднений відсоток якісних яйцеклітин?

– Якість залежить від багатьох факторів – віку, гормонального статусу, способу здоров'я, хвороб. Тому немає середнього значення, це дуже індивідуальний показник.

– Чи можна покращити якість яйцеклітин?

– Ні, це неможливо. Ніякі ліки, БАДи, чаї, трави на це не здатні.

Як отримують і оцінюють сперматозоїди

– А як щодо сперматозоїдів? Як їх отримують та оцінюють? І від чого залежить їхня якість?

– У більшості випадків сперматозоїди отримують шляхом мастурбації. Якщо їх в еякуляті немає, то вдаються до пункції яєчок. Але таке буває дуже рідко.

Сперматогенез – це безперервний процес, який починається з початку статевого дозрівання і триває до кінця життя. Тому з чоловіками набагато простіше. Звісно, хвороби чи шкідливі звички можуть впливати на кількість та якість сперматозоїдів. Але тут цікава математика виходить: в одному мілілітрі сперми їх може бути 35-45 мільйонів. Тому один для запліднення точно можна знайти, і навіть поперебирати.

При оцінці ембріологи звертають увагу на кількість сперматозоїдів, їхню рухливість (наскільки активні та чи правильно рухаються) і морфологію (як виглядає голівка, чи нормальні хвостик і шия, чи є акросома – пухирець на голівці, який розчиняє оболонку яйцеклітини для проникнення в неї).

Як довго культивують ембріони та чому деякі з них гинуть

– Розкажіть про сам процес запліднення.

– Якщо йдеться про ІКСІ, запліднення відбувається всередині спеціальної станції з мікроскопом і маніпуляторами. Це схоже на комп'ютерну гру з джойстиком. За допомогою маніпуляторів ми ловимо сперматозоїд, знерухомлюємо тоненькою голкою його хвіст і поміщаємо в яйцеклітину.

При звичайному ЕКЗ сперматозоїди намагаються самі "пробитися" всередину самостійно.

Після запліднення яйцеклітина відправляється в інкубатор.

– Саме там відбувається культивація ембріонів? Чи багато часу на це йде?

– Так. Через 16-18 годин після запліднення ми дивимося, чи запліднення відбулося – зміг сперматозоїд активувати яйцеклітину чи ні. Якщо утворилося дві кульки (пронуклеуси), то все йде за планом. Тоді ембріони повертаються в інкубатор.

На 2-й день має бути вже 4 кружечки (бластомери), на 3-й – 8. В цей момент можна підглянути за процесом дроблення клітин, оцінити його перебіг. На 4-й день кружечки зливаються і починають утворювати порожнину. На 5-й – формується бластоциста, яка налічує близько 200 клітин. На цій стадії ембріони готові до перенесення в порожнину матки.

Якщо деякі трошки запізнюються, але мають потенціал, то можемо залишити їх ще на добу. На 7-й день ембріони виростають дуже рідко, тому стандартом є 5-6 днів.

– Який відсоток яйцеклітин після запліднення формують ембріони? Чи всі на це здатні?

– Нормальним вважається показник 50-60%. Умовно, 5-6 ембріонів з 10 яйцеклітин. І це якщо у жінки немає захворювань, які впливають на фертильність. Буває і менше: з 5 яйцеклітин – 1 ембріон. На жаль, ми не можемо на це вплинути. Дуже рідкісне явище, коли з усіх яйцеклітин формуються ембріони.

– Чому ембріони зупиняються в розвитку? Це генетичні збої?

– Переважно через неправильне розходження хромосом під час дроблення. З таких ембріонів рідко формуються бластоцисти, які потім розвиваються у плід. Вони просто зупиняються в розвитку. Але є хвороби, при яких жінки все-таки народжують, як-от синдроми Дауна, Едвардса, Патау.

Також варто враховувати, що ембріон розвивається за рахунок ресурсів яйцеклітини – енергії, білків тощо. Якщо їх недостатньо, він не матиме бази для формування і може зупинитися в розвитку.

– Якщо тільки 50-60% яйцеклітин утворюють ембріони, це можна назвати наслідком стимуляції? Чи при природному зачатті відбувається так само, просто ми цього не помічаємо?

– При природному зачатті теж не всі яйцеклітини здатні дати ембріон. Просто ви ніколи на 100% не знаєте, чи відбулася овуляція, чи вийшла яйцеклітина, чи запліднилася вона, чи сформувався ембріон, чи зміг він правильно імплантуватися. Дуже багато факторів. І не всі природні вагітності закінчуються народженням дитини – трапляються зупинки розвитку, хромосомні патології. Це боляче, але з природою нічого не зробиш.

– Хромосомні патології – не завжди про спадковість? Вони можуть бути випадковими?

– Так, мутація може виникнути спонтанно. Просто на якомусь етапі хромосоми неправильно розділилися. Ембріон сформувався – а тут аномалія. Але остаточну причину можна дізнатися лише шляхом подальшого генетичного тестування.

Коли варто робити генетичне тестування ембріонів

– Поговорімо детальніше про генетичне тестування ембріонів. В яких випадках його проводять і які хвороби воно показує?

– Показами є носійство поломаного гену батьками або старший репродуктивний вік, коли підвищується ризик хромосомних аномалій. Також процедура дозволена за бажанням пари.

Часто пацієнти приходять із таким запитом: нам потрібна здорова дитина, тому хочемо зробити генетичне тестування. Але насправді це не гарантія. Перевіряють хромосоми (всі або конкретні) чи певні гени.

Наприклад, стандартний метод NGS – секвенування нового покоління – навіть не визначає кратність хромосом (тобто 46 їх чи більше/менше). Щоб дізнатися це, треба замовляти додатковий аналіз.

Генетичне тестування показує конкретні патології – наприклад, синдроми Дауна, Едвардса, Патау, інші трисомії (варіанти зайвої третьої хромосоми) або ж моносомії (коли не вистачає певної хромосоми). Також можна визначити моногенні захворювання, коли обоє батьків є носіями певної хвороби, що спричиняє поломку в одному гені.

Від усіх ризиків ця процедура не вбереже, бо збій може трапитися на будь-якому етапі розвитку ембріону. Наприклад, під час органогенезу – закладення органів і тканин.

– Ембріологи проводять генетичне тестування?

– Цим займаються генетики. Ембріологи тільки готують матеріал для цього дослідження. На 3-тю добу культивації робиться надсічення оболонки, а на 5-6-ту – забираються клітини для тестування. Беруться лише ті, що в майбутньому формуватимуть плаценту, а не плід. Хорошому ембріону це ніяк не шкодить.

– А чи може це тестування потенційно відсіяти здоровий ембріон?

– За останніми дослідженнями, у 97% випадків дослідження дає правильний результат. Є невеликий відсоток ембріонів, які після повторної біопсії показують придатність до підсадки. Це трапляється через мозаїцизм – коли патологічний набір хромосом має тільки обмежена група клітин. Наприклад, перший раз ми можемо взяти 5-6 клітин для дослідження, і 20-30% з них покажуть патологію. Натомість при повторній біопсії всі можуть дати хороші результати, бо інші клітини "здорові". Тоді патологію можуть не знайти.

– Як відбирають ембріон для перенесення і що роблять із рештою?

– Ембріони оцінюють морфологічно – дивляться на зовнішній вигляд структур, оцінюють темпи поділу. Якщо робили генетичне тестування, враховують і його результати.

Зараз дуже мало свіжих переносів – коли ембріон підсаджують одразу після культивування, в цьому ж циклі. Чому так відбувається? Гормональна стимуляція – це певне навантаження на організм. Краще місяць-два-три дати йому відновитися. У мене вже кілька років не було свіжих переносів. Тому отримані ембріони ми заморожуємо в рідкому азоті.

Якщо ембріон вже перенесли і жінка успішно народила дитину, є кілька шляхів: зберігати їх на майбутнє, задонатити іншим парам або утилізувати. Під час останнього варіанту ембріони просто дістають з рідкого азоту й вони гинуть.

Як обирають ембріон для пересадки та від чого залежить успіх імплантації

– Як відбувається перенесення ембріону?

– Цим процесом займається лікар. Перенесення виглядає як звичайний огляд на гінекологічному креслі. Я набираю в катетер ембріон, який під контролем УЗД-датчика репродуктолог вводить в порожнину матки. Це відбувається без анестезії, бо процедура безболісна. Кілька хвилин пацієнтка має полежати й може йти займатися своїми справами.

– Ембріони переносять по одному чи дозволяється підсаджувати одразу кілька?

– До всього є свої покази. Ми зараз намагаємося переносити один ембріон найкращої якості. Якщо всі вони посередні, то можемо підсадити два – особливо жінкам віком від 40 років. Це завжди відбувається за погодженням пари. Три ембріони вже давно ніхто не переносить, оскільки з'явився ефективний метод заморозки. Багатоплідна вагітність – певною мірою є патологією для людини, яка створює додаткові ризики для матері й дітей. Тому прагнемо до одноплідної.

– А якщо підсадили два й обидва успішно, що тоді роблять?

– Залишають обидва. Буває, що після перенесення двох ембріонів ми бачимо два плідні яйця на УЗД. Та за кілька тижнів на повторному обстеженні виявляється, що лишився тільки один. Тобто другий зупинився у розвитку. Тому два ембріони не завжди означають дві народжені дитини.

– Якщо батьки хочуть двійнят, їм дозволять підсадити два ембріони одночасно? А більше?

– Два ембріони дозволено переносити за бажанням пари. Три можна підсаджувати лише за показами і за письмовою згодою батьків обов'язково. Це роблять, коли кілька попередніх спроб ЕКЗ були невдалими. В моїй практиці було таке лише раз. Жінка пережила багато переносів, які нічого не дали. Тоді ми підсадили їй три ембріони й отримали одноплідну вагітність – вона народила хлопчика. Інші два навіть не імплантувалися.

– А чи дозволяють батькам обирати стать?

– Закон не дозволяє обирати стать за бажанням батьків – лише з медичних причин.

Взагалі стать почали визначати для виявлення хромосомних хвороб, які з нею асоційовані. Але ж наш народ дуже розумний, тому користується цією можливістю з іншою ціллю. Батьки отримують результати генетичного тестування, де вказана стать, і починають: "Треба тільки хлопчик" або "Хочемо лише дівчинку". Таке відбувається доволі часто, і переважно в таких випадках просять саме хлопчиків.

Якщо ембріон найкращої якості має бажану стать, то можемо підсадити його.

Чесно кажучи, я проти такого перебирання. Ми не в магазині, щоб обирати "товар".

– Якісний ембріон не гарантує вагітність?

– Ні, не гарантує, хоча шанси підвищує.

– Від чого залежить успішність імплантації ембріону?

– Від якості ембріона й ендометрію (внутрішньої слизової оболонки матки) та їхньої взаємодії. У них має бути певна "сумісність". Ендометрій має фази розвитку. У першій половині циклу він росте, а потім під дією прогестеронів формується його рецептивність (здатність прийняти ембріон для імплантації). Цей процес контролює лікар.

Ембріон має оболонку, яку "скидає" перед імплантацією в матку. Переважно його підсаджують ще з нею, але буває і без. Іноді ендометрій такий, що треба імплантувати ембріон без оболонки – настільки готовий його прийняти. Тобто вони мають бути "синхронізованими".

Як і на скільки заморожують статеві клітини й ембріони

– Як відбувається кріоконсервація для яйцеклітин, сперматозоїдів та ембріонів?

– Кріоконсервація – це метод заморожування за допомогою певних середовищ і занурення у рідкий азот, температура якого сягає -196°C. Заморожені статеві клітини й ембріони зберігаються у кріосховищах – великих посудинах, схожих на термос.

Різниці між кріоконсервацією ембріонів і яйцеклітин немає. Спершу ми їх проводимо через спеціальне середовище, яке потрапляє через мембрану і заміщає воду всередині них. У клітинах її багато, і якщо одразу помістити їх в рідкий азот, з'являться кристали льоду. Це руйнівне явище. Далі ми кладемо яйцеклітину або ембріон у кріопротектор, який покриває їх і захищає від обмороження. І тоді на спеціальних соломинках – кріотопах – занурюємо у кріосховища.

Зі сперматозоїдами простіше. Їх спершу очищають від усього зайвого шляхом центрифугування, потім – додають кріопротектор і кладуть у кріовіали (пробірки). Після цього сперматозоїди відправляють у кріосховище.

– Скільки можуть зберігатися заморожені яйцеклітини, сперматозоїди та ембріони?

– Нескінченно, головне доливати азот. Час на них не впливає. Можна зберігати десятиліттями.

– Чи псує заморожування їхню якість?

– Сучасний метод кріоконсервації ніяк не впливає на якість. Раніше заморожування було повільним, тобто температуру знижували поступово. Це підвищувало ризик утворення кристалів льоду. Я не застала часи, коли цей метод ще застосовували. Але два роки тому мені довелося розморожувати такі ембріони, що зберігалися з 2007-го. Всі вони загинули.

– Як відбувається процес розморожування?

– Так само, як і заморожування, тільки у зворотному порядку. Є одна секунда, щоб дістати носій і покласти його у середовище, яке поверне статевим клітинам чи ембріону попередню форму. Також їх очищають від кріопротекторів і на годину-дві відправляють в інкубатор "приходити в себе".

– Який відсоток з них успішно розморожуються?

– У середньому розморожуються 90% яйцеклітин, 80% сперматозоїдів і 98% ембріонів.

– А чи є різниця між свіжою підсадкою ембріонів і після розморожування?

– Немає. Дослідження показують, що це не впливає на відсоток живонародження. А ось для жінки все таки краще перенесення розморожених ембріонів, бо тоді в неї є час відновитися після стимуляції та пункції. Це особливо важливо, коли отримали багато фолікулів.

Крім того, ембріони обов'язково заморожують, коли роблять генетичне дослідження. На його результати доводиться чекати тиждень-два, тому по-іншому ніяк.

Якими репродуктивні технології будуть у майбутньому

– На вашу думку, як у майбутньому можуть змінитися репродуктивні технології? Чи можемо ми колись побачити "дизайнерських дітей", яких часто використовують у фантастичних сюжетах?

– На жаль, все може бути. Я думаю, що у перспективі стане цілком можливим вимкнення генів, які відповідають за колір очей, волосся чи шкіри. Але не впевнена, що це дозволять застосовувати на практиці.

А от розширення перевірки ембріонів на генетичні хвороби та редагування генів для прибирання спадкових мутацій – більш ніж реалістично. Дослідження тривають, але в маси поки не йдуть. Тим паче, на людських ембріонах проводити експерименти не можна.

Зараз ще випробовують метод, який би міг визначати схильність ембріонів до певних хвороб, як-от цукровий діабет. Але йдеться лише про ймовірність, а не абсолютну наявність. Тим паче, на розвиток деяких захворювань, того самого діабету, впливає також спосіб життя. І тут вже ніяк генетичне тестування не допоможе. Ще одна проблема цього методу – люди можуть трактувати його по-різному, тому є ризик відмов від здорових ембріонів.

Крім того, розробляють програми зі штучним інтелектом, які допомагають ембріологам з відбором сперматозоїдів, оцінкою якості яйцеклітин та ембріонів. Це може полегшити та автоматизувати роботу.

– А чи дійдуть технології до того, щоб "рятувати" не дуже якісні яйцеклітини?

– Тривають дослідження, які потенційно можуть допомогти із хромосомними аномаліями. Є такі білки – когезини, так званий "хромосомний клей". З віком вони починають слабше тримати хромосоми у яйцеклітинах, через що вони неправильно розходяться під час поділу. Ці білки не синтезуються, а закладаються при формуванні організму. Вчені намагаються повернути когезини в нормальний стан, щоб ті краще тримали хромосоми і виникало менше аномалій.

Альона Павлюк, "Українська правда. Життя"