Studie: Gängige Tests zur Beurteilung der Lebensfähigkeit von IVF-Embryonen könnten fehlerhaft sein

Studie: Gängige Tests zur Beurteilung der Lebensfähigkeit von IVF-Embryonen könnten fehlerhaft sein

Ein in vielen Fruchtbarkeitskliniken eingesetzter Test zur Beurteilung der Lebensfähigkeit von Embryonen für die Verwendung in der IVF überschätzt wahrscheinlich die Anzahl der Embryonen mit Anomalien, so eine heute veröffentlichte Studie.

Mithilfe einer neuen Technik zur Abbildung von Embryonen in Echtzeit zeigte ein Team unter der Leitung von Wissenschaftlern des Loke Centre for Trophoblast Research der Universität Cambridge, dass Anomalien in einem späteren Stadium der Embryonalentwicklung auftreten können als bisher angenommen. Dies bedeutet, dass die in einigen Kliniken verwendeten Tests möglicherweise Fehler in Zellen finden, die sich später zur Plazenta entwickeln – und Anomalien in Plazentazellen weniger wahrscheinlich die Gesundheit des Fötus beeinträchtigen.

Wenn eine Eizelle von einem Spermium befruchtet wurde, spricht man von einer Zygote. Diese teilt sich dann, wobei jede neue Zelle eine Kopie der DNA jedes Elternteils entnimmt. Jede dieser Zellen teilt und kopiert sich selbst, und dieser Vorgang findet wiederholt statt und entwickelt sich zu einer hohlen Zellkugel, einem Stadium des Embryos, das als Blastozyste bekannt ist.

Etwa sechs Tage nach der Befruchtung nistet sich die Blastozyste in die Gebärmutterschleimhaut ein. Seine äußeren Zellen entwickeln sich zur Plazenta, einem temporären Organ, das sicherstellt, dass der Embryo – und der Fötus, zu dem er sich entwickelt – die richtige Menge an Nährstoffen und Hormonen erhält, die für sein Wachstum notwendig sind.

Aufgrund verschiedener Faktoren sind Technologien zur assistierten Empfängnis immer weiter verbreitet. Bei diesen Technologien werden Eizellen in der Klinik befruchtet und die Blastozyste in die Gebärmutter übertragen. Allerdings testen viele Kliniken die Embryonen vor dem Transfer auf Aneuploidie, bei der einige Zellen im Embryo die falsche Anzahl an Chromosomen aufweisen. Wenn Anomalien festgestellt werden, wird der Embryo möglicherweise als nicht lebensfähig erachtet und verworfen, was bedeutet, dass die Patienten möglicherweise einen weiteren Behandlungszyklus durchlaufen müssen, was sich als kostspielig erweisen kann.

Der sogenannte Präimplantations-Gentest auf Aneuploidie ist eine „Zusatzbehandlung“, die älteren Frauen und Frauen mit wiederholten Fehlgeburten oder mehreren fehlgeschlagenen IVF-Befruchtungen in der Vorgeschichte angeboten werden kann.

Forscher am Loke Centre for Trophoblast Research in Cambridge interessieren sich dafür, wie sich frühe menschliche Embryonen entwickeln, bevor sie in die Gebärmutter implantiert werden. Dies liegt daran, dass sich bei assistierter Empfängnis bis zu neun von zehn Embryonen nicht so weit entwickeln, dass sie in die Gebärmutter übertragen werden können.

Ein Kind durch assistierte Empfängnis zu bekommen, kann eine große Herausforderung sein. Die meisten Embryonen entwickeln sich nicht oder implantieren sich nicht, und selbst solche von guter Qualität werden möglicherweise nicht übertragen. Es ist noch viel mehr Grundlagenforschung erforderlich, um die zukünftige klinische Praxis zu informieren und die Rate assistierter Empfängnis zu verbessern.“

Professorin Kathy Niakan, Direktorin des Loke Centre for Trophoblast Research und Co-Vorsitzende von Cambridge Reproduktion

Um die Entwicklung des Embryos in diesem frühen Stadium besser zu verstehen, entwickelten Professor Niakan und Kollegen in Zusammenarbeit mit Forschern des Francis Crick Institute eine neue, hochmoderne Methode, um Embryonen live in hoher Auflösung zu beobachten. Die Einzelheiten werden heute in veröffentlicht Naturbiotechnologie.

Bei der neuen Bildgebungstechnik wird DNA im Zellkern mit einem fluoreszierenden Protein markiert und so unter dem Mikroskop sichtbar gemacht. Anschließend nutzen die Forscher ein bildgebendes Verfahren namens Lichtblattmikroskopie, um die Entwicklung der Embryonen in 3D zu beobachten, ohne sie zu beschädigen.

Erstautor Dr. Ahmed Abdelbaki, Postdoktorand am Loke Center for Trophoblast Research, sagte: „Dies ist das erste Mal, dass diese sehr sanfte Methode mit viel höherer Auflösung verwendet wurde. Das bedeutete, dass wir die Embryonen beobachten konnten, wie sie sich über einen Zeitraum von zwei Tagen entwickelten, der längsten ununterbrochenen Zeit, die dieser Prozess beobachtet wurde.“

Co-Autor Professor Ben Steventon von der Abteilung für Genetik der Universität Cambridge sagte: „Das einzigartige Design des Mikroskops ermöglicht die gleichzeitige Beobachtung mehrerer wertvoller Embryonen von beiden Seiten. Dies hat es dem Team ermöglicht, Ereignisse zu erfassen, die zuvor übersehen wurden. Es ist ein Beweis für die Kraft der direkten Beobachtung, unerwartete Erkenntnisse in der Humanbiologie aufzudecken.“

Die Technik führte zu einem sehr unerwarteten Befund.

Professor Niakan, der leitende Autor der Studie, sagte: „Wir waren äußerst überrascht, als wir herausfanden, dass abnormale Zellteilungen von Grund auf in einem sehr späten Stadium der menschlichen Entwicklung stattfinden können. Nur durch den Einsatz einer neuen Bildgebungstechnik war es möglich, dies zu beobachten.“

Von den 13 vom Team analysierten Embryonen wiesen 10 % der Zellen Chromosomenanomalien auf. Diese entstanden durch Probleme beim Kopieren von DNA zwischen Zellen, beispielsweise wenn sich die Chromosomen während der Teilung nicht richtig bewegten oder wenn sich eine Zelle in drei statt in zwei teilte.

Da diese Anomalien in einem relativ späten Stadium der Embryonalentwicklung auftreten, treten sie in der äußeren Schicht der Blastozyste auf, die sich zur Plazenta entwickelt – und aus dieser Schicht werden Biopsien für prägenetische Tests auf Aneuploidie entnommen.

Das Team um Professor Niakan untersucht nun Zellen in der inneren Schicht, um herauszufinden, ob es dort auch zu solchen spontanen Anomalien kommen kann.

Die in dieser Studie verwendeten Embryonen wurden von Familien gespendet, die erfolgreiche Schwangerschaften hatten. Die Familien wurden in der Bourn Hall Clinic und bei Create Fertility behandelt.

Die Forschung wurde von Wellcome, dem Francis Crick Institute (das eine Kernfinanzierung von Cancer Research UK, dem Medical Research Council und Wellcome erhält) und dem Engineering and Physical Sciences Research Council unterstützt.

Quellen: