Как создают эмбрионы в лаборатории при ЭКО и зачем их потом замораживают

Как проходят 5-7 дней, в течение которых эмбрион развивается вне материнского организма, как отбирают наиболее жизнеспособные, при чем тут искусственный интеллект и сколько может храниться эмбрион при температуре минус 196 градусов, рассказали эксперты на круглом столе «Доктора Питера».

Вспомогательные репродуктивные технологии требуют комплексного подхода и взаимодействия врача-репродуктолога, пациента и эмбриологической лаборатории. 

«Невозможно выделить, кто важнее, так как ошибка на любом этапе приводит к отсутствию результата, — говорит Ирина Архангельская, научный консультант эмбриологической лаборатории сети клиник „Скандинавия АВА-ПЕТЕР“. — Поэтому значимость эмбриологического фактора трудно переоценить, и речь не об отдельных специалистах, а о деятельности лаборатории в целом. Это коллективная, командная работа: все эмбриологи должны не только иметь одинаково высокий уровень квалификации, но и работать как единое целое, понимая друг друга с полуслова и единообразно выполняя все процедуры». 

Работа начинается за сутки до того, как происходит пункция и забор яйцеклеток, рассказывает старший эмбриолог клиники «Мать и дитя» Марина Богомолова.

«Мы знакомимся с медицинской картой пары, смотрим, были ли до этого попытки ЭКО в нашей или других клиниках, какая спермограмма. Это важно, чтобы выбрать метод, которым мы будем проводить оплодотворение: будет ли это обычное ЭКО, когда сперматозоид сам проникает в яйцеклетку, или ИКСИ, когда эмбриолог помещает сперматозоид непосредственно внутрь яйцеклетки при помощи специальных микроинструментов, — объясняет она. — Все расходные материалы и среды должны быть подготовлены заранее. Дальнейшее культивирование длится от 5 до 7 дней. 

Денис Быков, заведующий отделом эмбриологии МЦ «Генезис», считает: работа специалиста в идеальном варианте и вовсе начинается с проектирования клиники ВРТ.

«Должны быть правильно спланированы и эмбриологическая лаборатория, и малая операционная. Эмбриолог должен принимать в этом участие, так как от этого зависит удобство работы и успех в будущем», — подчеркнул он. 

Для пациента эти специалисты чаще всего остаются бойцами невидимого фронта. Как объяснила Наталья Бичевая, заведующая лабораторией ВРТ Международного центра репродуктивной медицины (МЦРМ), если у эмбриолога нет врачебного образования, а только биологическое, то он не имеет права общаться с пациентами напрямую. Поэтому всю информацию до них доносит лечащий врач-репродуктолог. 

«В любом случае должна быть постоянная связь эмбриолога с репродуктологом, когда мы получаем гаметы (половые клетки: яйцеклетки и сперматозоиды) в лабораторию. Мы обсуждаем и метод оплодотворения, и когда лучше сделать перенос эмбриона, нужен ли генетический анализ и планируется ли заморозка, — пояснила она. — Мы должны понимать работу репродуктологов, а они — нашу. И только вместе мы можем достичь результата — рождения здорового ребенка». 

Ведущий эмбриолог Delta Fertility Clinic Елена Колода подтвердила, что эмбриологи общаются с пациентами в крайних случаях, в основном это не требуется. При этом роль этих специалистов в процессе переоценить трудно. «Несомненно, хорошая эмбриология — это совокупность факторов: квалификации специалистов, современного оборудования, качественных сред для культивирования», — говорит она. 

«Главная задача эмбриолога — не навреди, — напомнила Юлия Татищева, заведующая эмбриологической лабораторией клиники репродукции «Скайферт». — Наша работа начинается с получения гамет (половых клеток): ооцитов у женщины, сперматозоидов у мужчин. На их качество — генетическую составляющую, морфологию, другие показатели — мы повлиять не можем. Но задача эмбриолога — создать лучшие условия для сохранения половых клеток, их оплодотворения и культивирования эмбрионов. Мы должны использовать свои навыки и знания, современные приборы и оборудование, качественные расходные материалы и среды, чтобы получить жизнеспособные эмбрионы.

Тысяча кадров в день

Процесс создания новой жизни расписан поэтапно. 

«На первой стадии должны быть подготовлены специальные среды, необходимые для работы с клетками, — описывает процесс Денис Быков. — Второй этап — получение гамет: яйцеклеток и сперматозоидов. Без них не получится самого процесса. Затем — этап оплодотворения, в зависимости от качества биоматериала, условий, клинический показаний выбирается метод. Дальше идет культивирование, которое длится в среднем 5-6, иногда 7 дней. После — перенос в полость матки или заморозка. Между последними этапами идет оценка результата оплодотворения и качества эмбриона». 

За последние десятилетия технологии проведения ЭКО сильно изменились. 

«В 90-е годы культивировать эмбрионы in vitro можно было только 2-3 дня, и переносить их приходилось на этапе дробления, причем по 3, 4, а иногда и больше, — вспоминает Наталья Бичевая. — Теперь среды позволяют культивировать их до 5-6 дней. Это позволяет выбрать более жизнеспособный эмбрион, который сформировал бластоцисту и потенциально может развиваться дальше. 

Также изменились инкубаторы: раньше среда была двухгазовая, сейчас — трехгазовая, где кислород вытесняется азотом, добавила она. Настоящим прорывом стало использование искусственного интеллекта в отборе эмбрионов, что повышает эффективность программ ВРТ. 

Ирина Архангельская отметила: главная задача эмбриологов — создать условия, которые были бы максимально комфортны для эмбриона вне организма матери.

— Для этого необходимо постоянно контролировать массу параметров. В первую очередь — температуру и чистоту воздуха в эмбриоблоке, температуру нагревательных поверхностей, газовую фазу в инкубаторах, pH сред, — пояснила она. — Это, в свою очередь, требует регулярного технического обслуживания оборудования, поверки измерительных приборов. И именно та лаборатория достигает максимального успеха, где этому уделяют серьезное внимание.

«Развитие техники нам очень помогает. То, что появились планшетные инкубаторы, улучшило качество культивирования эмбрионов, — говорит Елена Колода. — Но важна и квалификация специалиста, чтобы не навредить эмбрионам». 

Важный вопрос, который также решается технологически, — идентификация биоматериала. 

«Каждый пациент на каком-то этапе задумывается, не мог ли кто-то ошибиться, точно ли это его ребенок. Это становится источником тревоги, который мешает проходить лечение, — поясняет Юлия Татищева. — Мы уже два года используем систему идентификации и отслеживания биоматериала пациентов, которая полностью исключает возможность любых ошибок, связанных с человеческим фактором. Это дает уверенность и нашим пациентам, и нам, так как каждый этап, который мы проводим, подтверждается электронной системой. Вступая в программу ЭКО в нашей клинике, пара получает идентификационную карту, которая используется на всех ключевых этапах, в частности при заборе яйцеклеток и переносе эмбрионов».

Каждая чашка с биоматериалом помечается радиочастотной меткой. Это не позволяет эмбриологу перейти к следующему этапу без подтверждения того, что это материал пациентки, с которой он сейчас работает. Система не разрешает соединить половые клетки людей, не являющихся парой, или пропустить какую-либо стадию культивирования.

Отдельная тема, по ее словам, криоконсервирвация половых клеток и эмбрионов. Поскольку криобанки активно развиваются, биологический материал все чаще перемещается из одной клиники в другую, иногда перевозится в другие города и страны. Важно, чтобы метки сохранялись. И если эта система будет внедряться повсеместно в клиническую практику, это позволит избежать ошибок идентификации. 

Среди важных технических новинок она отметила систему мониторинга параметров инкубатора: жизнь эмбрионов зависит от электроэнергии, от газов, а датчики позволяют фиксировать малейшие отклонения от нормы. Если произойдет отключение электричества или утечка газа, то система моментально отправит сигнал тревоги эмбриологам и инженеру. Это позволит моментально принять меры, включить резервный источник энергии или подключить газы, чтобы сохранить эмбрионы.

Марина Богомолова добавила, что искусственный интеллект, которым оснащен инкубатор «Эмбриоскоп+», позволяет обеспечить наиболее стабильные условия культивирования.

«После того как оплодотворили яйцеклетку, мы помещаем ее в инкубатор. Пять дней эмбрионы каждой пациентки находятся в индивидуальной ячейке в стабильных условиях, — рассказала она. — В этом отличие от обычного инкубатора, где мы каждый день достаем и смотрим, как развивается эмбрион. С искусственным интеллектом такой необходимости нет: камера делает 1000 фотографий в день, мы буквально смотрим фильм, как развивается эмбрион. «Глазами» эмбриолог может увидеть, сколько в нем пронуклеусов, получилась ли бластоциста большая или маленькая. А «Эмбриоскоп+» определяет скорость деления и может сказать, в какой точке произошло деление на два бластомера, в какой — на четыре. Это очень важно, чтобы выбрать лучший эмбрион для переноса — тот, который потенциально даст беременность. 

Непростой выбор

Получившийся эмбрион или несколько требуют оценки: стоит ли их переносить в полость матки или замораживать, высока ли вероятность беременности в дальнейшем. Для этого у эмбриологов существует целый набор параметров. Кроме того, есть возможность провести предимплантационную генетическую диагностику (ПГТ). 

«Чаще всего мы выращиваем эмбрионы до седьмого дня, затем проводим ПГТ и отправляем эмбрионы в заморозку. Диагностика помогает выявить эуплоидные эмбрионы (то есть с полным набором хромосом), пригодные к переносу», — рассказала Елена Колода.

По ее словам, есть несколько видов генетической диагностики. Наиболее часто используются два из них:

• ПГТ-А — позволяет оценить хромосомный состав;

• ПГТ-М — исследует на выявление конкретных заболеваний, носителями которых являются родители. 

Например, в Delta Fertility Clinic несколько пациенток с носительством гена спинальной мышечной атрофии и дефицитом фосфоглицераткиназы после ПГТ-А и ПГТ-М смогли забеременеть без риска передать ребенку наследственное заболевание, сообщила она. 

Денис Быков говорит, что при проверке набора хромосом можно увидеть какие-то количественные или качественные отклонения от нормы:

«Считается, что у эуплоидных эмбрионов больше шансов на имплантацию, чем у анеуплоидных. При выборе эмбриона для переноса используется ряд критериев. При этом мы все равно имеем дело с вероятностями, в которых очень много составляющих, в том числе играющих ключевую роль — клинических. Перечисление последних может занять не один час. И когда мы переносим хороший, с точки зрения врача, эмбрион в полость матки, начинается своя цепочка реакций, которую сложно предсказать». 

А пациенты тем временем нет-нет да и попросят выбрать мальчика или девочку. Но, к сожалению или к счастью, это невозможно без показаний, если только есть сопутствующие генетические заболевания, где пол играет важную роль для носительства гена. 

«Генетическое тестирование должно проводиться по показаниям, это не должно быть прихотью или желанием, — уверена Юлия Татищева. — Выполнять его нужно тем, кто в этом нуждается, потому что это процедура инвазивная: мы забираем несколько клеток у эмбриона и он неизбежно подвергается некоторым рискам. Генетическая диагностика действительно дает возможность повысить результативность процедуры ЭКО по сравнению с оценкой только морфологических параметров эмбриона. Но опять же только в том случае, когда проводится по показаниям». 

«Наиболее важна генетическая диагностика для пациентов, у которых есть моногенные заболевания, так как для них это единственная возможность родить здорового ребенка, — уточнила Марина Богомолова. — Надеемся, что в будущем эту процедуру можно будет проводить по полису ОМС. Сейчас она достаточно дорогая, а пациентам с моногенными заболеваниями приходится ее оплачивать».

Пациенткам моложе 35 лет, у которых нет индивидуальных показаний к проведению ПГТ, не рекомендуется проводить это исследование  из-за инвазивности процедуры. «Мы отрываем от эмбриона (точнее, от той части эмбриона, из которой в дальнейшем будет развиваться плацента) несколько клеток, и это травматично. Мы не можем заранее сказать, что это никак не скажется на его дальнейшей жизнеспособности», — пояснила она.

При этом Ирина Архангельская отмечает: в случаях, когда получается 20 и более эмбрионов за один раз, ПГТ помогает упростить выбор наилучшего.

«Но эмбрионы не имплантируются не только из-за генетики, — говорит она. — Иногда мы переносим эуплоидный, а беременность не наступает. А бывает, что переносим эмбрион очень низкого качества и без диагностики — и он приживается и дает беременность. И тут возникают моральные трудности: надо ли дать эмбриону не самого высокого качества возможность для дальнейшего развития? Обычно эмбриолог передает информацию о качестве врачу-репродуктологу и пациенту, и они решают, переносить или нет. Если шанс для рождения маленький, то есть вероятность, что женщине, которая прошла через перенос и сопутствующую терапию, придется пережить разочарование в случае, когда беременность не наступила. И в то же время всегда сложно отказаться от переноса, не дать эмбриону этого шанса и идти на следующий цикл, надеясь, что он будет более удачным». 

Поэтому эмбриологи продлевают культивирование на 6-й и даже на 7-й день, чтобы дать шанс самым, казалось бы, безнадежным. «Удивительно, но такие эмбрионы седьмого дня дают беременности: без ПГТ примерно в 20% случаев, с ПГТ вероятность значительно выше, особенно у возрастных пар», — отметила она. 

Если эмбрионов получается много, то важный вопрос — что делать с ними дальше. 

«Это моральный выбор мужчины и женщины: сохранять, переносить или ничего не делать, проще говоря — утилизировать. Решение принимает пара, — объясняет Наталья Бичевая. —  Все шаги в лаборатории строго регламентированы, поэтому на любом этапе пациенты подписывают информированное согласие на действия врачей. И если они готовы прекратить хранение эмбрионов, то тоже дают на это согласие. Мы не можем эти эмбрионы подсадить кому-то как донорские, это чужой биологический материал». 

С точки зрения тестирования она отметила: пока недоступен анализ на генетические аномалии и мутации, которые не передаются от родителей, а возникают de novo в результате дробления уже имеющегося эмбриона. 

Вечная заморозка

Если перенос сразу невозможен или есть потребность сохранить эмбрионы на будущее, используется метод быстрой заморозки, или витрификация.

«Более 99% эмбрионов успешно размораживаются, — отмечает Марина Богомолова. — У нас было даже несколько случаев, когда замораживали повторно, а один замораживался и размораживался более четырех раз — и в итоге получилась прекрасная беременность». 

Хранятся эмбрионы в жидком азоте при температуре минус 196 градусов. Если заморожено 10 эмбрионов, то можно в течение жизни, размораживая по одному, родить хоть 10 детей. 

Заморозка требуется, потому что в одном цикле ЭКО врачи стремятся переносить по одному эмбриону, а не два-три, чтобы избежать многоплодной беременности, которую пациентке будет трудно выносить. Достаточно часто в цикле, в котором происходит получение яйцеклеток, перенос не делают, чтобы наилучшим образом подготовить пациентку к процедуре, что повышает процент беременностей. 

На сегодняшний день самый «старый» эмбрион, который дал беременность, разморозили через 30 лет.

«По идее, если соблюдать правила хранения, то можно хранить эмбрионы сколько угодно, — отметил Денис Быков. — Мы недавно переносили эмбрион, который был заморожен 12 лет назад, то есть сразу после открытия клиники. Все прошло удачно, беременность наступила». 

«В России метод витрификации стал использоваться для ооцитов с 2010-х годов, а для эмбрионов — еще раньше, — рассказала Юлия Татищева. — Что касается длительного хранения, то мы пока еще недостаточно много знаем: метод молодой, детей, рожденных после такого длительного хранения эмбрионов, мало. Нужно накапливать долгосрочные данные, смотреть на здоровье детей, чтобы сказать, что методика безопасна в долгосрочной перспективе.

Метод криоконсервации позволяет сохранить не только эмбрионы, но и сперматозоиды и яйцеклетки, что позволяет пациентам отложить беременность без риска потери репродуктивной функции из-за возрастных изменений. Также можно сохранить половые клетки и ткань яичника для сохранения фертильности перед гонадотоксичным лечением (например, при онкологическом заболевании). Эксперт отметила: поскольку банки биологического материала активно разрастаются, необходимо поднимать вопросы безопасности хранения в течение длительного периода времени. Должны быть четкая идентификация биоматериала, системы сохранения персональных данных и контроля условий криохранения. Также необходимы специальные транспортные компании, которые смогут безопасно перевезти материал из клиники в клинику, из города в город. 

Елена Колода дополнила: сейчас набирает популярность отложенное материнство — актуальна заморозка ооцитов методом витрификации. Что касается эмбрионов, то после разморозки они практически ничем не отличаются от только что полученных.

«К нам сейчас поступают эмбрионы пациентов, которые были заморожены, когда еще не было так развито ПГТ. И мы сейчас можем, разморозив их, провести генетическое тестирование, а затем сделать перенос», — отметила она.

Наталья Бичевая вспомнила, что в 90-х и начале 2000-х, когда использовался метод медленной заморозки, в течение 2,5 часа, эффективность размораживания была около 60%. Сейчас же она достигает 99,9%.

«Сегодня витрификация — неотъемлемый метод для любой лаборатории, — говорит она. — Кроме того, витрификация входит в программу ОМС — государство оплачивает заморозку, но не хранение. Без этого метода невозможно и проведение ПГТ, так как в нашей стране тестирование проводится 2-3 недели и перенос генетически нормального эмбриона возможен только в криоциклах». 

Ирина Архангельская также вспомнила метод медленного замораживания эмбрионов, к которому относились настороженно и не всегда были уверены, что эмбрионы после разморозки будут готовы к переносу. 

«При использовании этого метода криоконсервации мы стремились делать свежие переносы, — вспоминает она. — Сейчас репродуктологи, наоборот, настроены на перенос замороженных ранее эмбрионов. Его специально откладывают: эффективность повышается за счет того, что женщина более спокойно готовится, нет необходимости одновременно стимулировать яичники и готовить эндометрий. И мы знаем: если даже заморозили всего один эмбрион, то его разморозим и перенесем в 99% случаев».  

Всегда в развитии

Несмотря на то что ВРТ активно развиваются, пределов совершенству нет, уверены специалисты. 

«Я жду развития неинвазивных методов ПГТ, когда не нужно будет вмешательство в эмбрион. Важно, чтобы этот метод стал более достоверным, и тогда его можно будет использовать в более широком масштабе», — надеется Елена Колода. 

«Я тоже жду появления неинвазивного ПГТ, которое позволит узнать генетический статус эмбриона, не подвергая его опасным процедурам, — подтвердила Марина Богомолова. — Кроме того, мы ждем дальнейшего развития сред, в которых культивируем эмбрионы. Сейчас у нас уже есть сложные и хорошо сбалансированные среды, но всегда можно стремиться к лучшему, чтобы эмбрион чувствовал себя более приближенно к тому, что происходит в природе». 

Наталья Бичевая говорит о необходимости внедрения единой донорской базы: «Мы используем донорский материал, не зная о том, сколько он уже до нас был использован и насколько успешно, поэтому единая база была бы полезна». 

Дениса Быкова интересует дальнейшее развитие искусственного интеллекта в ключе оценки качества эмбрионов и динамических характеристик доимплантационного этапа. При этом немаловажную роль играет контроль ряда параметров микроклимата лаборатории.

Ирина Архангельская говорит: помимо тех параметров, по которым оценивают эмбрионы сейчас, существует множество других для оценки их качества, но мы пока мало знаем о них. В научных исследованиях постоянно ведется поиск новых достоверных критериев оценки. Например, известно, что есть ген, отвечающий за растворение зоны пеллюцида — внешней оболочки яйцеклетки, которая должна разрушаться при имплантации эмбриона. Если в этом гене есть поломка, то отсутствует фермент для растворения зоны пеллюцида и не происходит имплантация. «Отслеживание таких и других подобных генетических мутаций поможет нам в выборе полноценного эмбриона для переноса», — подчеркнула она.

А Юлия Татищева напомнила о важности повышения уровня информированности пациентов о программах ВРТ: «Мы видим, что обращаются к репродуктологам женщины все более старшего возраста. Это огромная проблема, и с каждым годом она усугубляется. К нам часто приходят женщины старше 40 лет. Они впервые задумываются о рождении ребенка, но в то же время их собственный биологический материал дает мало шансов на беременность. Необходимо информировать молодых женщин о том, что с возрастом шансы рождения здорового ребенка неуклонно снижаются. Об этом стоит задуматься до 35 лет, а если обстоятельства пока не позволяют запланировать беременность, рекомендовать сохранение яйцеклеток на будущее, воспользоваться программами отсроченного материнства. Об этом очень важно говорить».