Ванеса Чавдарова, ембриолог в МЦ "Неовитро"- Живот между кадрите: как time-lapse системата ни помага да разберем развитието на ембриона

В процеса на асистираната репродукция развитието на ембриона в лабораторни условия е един от най-ключовите фактори за постигане на бременност. Традиционно ембрионите се оценяват в определени моменти – например, на първия и петия ден след оплождането, като тази оценка се базира основно на морфологичното им състояние в конкретния момент. Въпреки че този подход е утвърден и широко използван, той има своите ограничения, тъй като дава информация само за отделни моменти в определен етап, но не и за цялостния му процес на развитие.

Time-lapse системата представлява специализиран инкубатор с вградена камера, който позволява непрекъснато наблюдение на ембрионалното развитие от момента на оплождането до момента на ембриотрансфера или криоконсервацията му. По този начин се създава пълна хронология на развитието на всеки ембрион, без той да бъде изваждан от стабилната лабораторна среда и без да бъде нарушавана неговата хомеостаза. Това осигурява оптимални условия за развитие по отношение на температурата, pH, газовия състав и същевременно дава възможност на ембриолозите да проследят т.нар. морфокинетични параметри (динамиката и симетрията на клетъчните деления в реално време).

Когато един ембрион не достигне желания стадий на развитие, това означава, че той стопира своето развитие и винаги след това, следва въпроса ,,Защо?‘‘. Time-lapse системата ни позволява да разпознаем събития по време на развитието, които могат да бъдат свързани с по-нисък потенциал за имплантация, както и затвърждава фактите, че всеки ембрион се развива със собствено темпо: например, някои ембриони бластулират по-рано, а други по-късно или изобщо не достигат до стадий на бластоцист. При стандартно наблюдение, (в обикновен инкубатор), често виждаме само крайния резултат без да знаем какво точно се е случило по пътя до там. Въпреки научните данни които сочат, че ембрионите, достигнали до качествен бластоцистен стадий на ден 5  имат по-висок имплантационен потенциал в сравнение с по-късно развиващите се, това  не означава, че по-бавно развиващите се ембриони не биха могли да доведат до успешна бременност. Важно е как се развиват – дали стабилно, или с множество стресови събития. В много случаи морфологията не корелира с имплантационния потенциал и генетичната характеристика на ембрионите. 

Такива събития включват значителен процент фрагментации, обратно клетъчно делене, асинхронно (неравномерно) делене на клетки, стопиране преди или на трети ден от развитието, както и директно делене на клетките. Всички те са свързани с по-нисък шанс за достигане на бластоциден стадий или до по-нисък имплантационен потенциал. Наличието на такива аномалии по време на ранното ембрионално развитие ни насочват и към причините, свързани с тях. 

В повечето случаи те са резултат от комплексно взаимодействие между различни биологични фактори, сред които възрастта на жената и мъжа, морфологичното качеството на яйцеклетките и сперматозоидите, начинът на живот, включващ вредните навици, които водят до генериране на оксидативен стрес, както и наличието на ДНК увреда в сперматозоидите.

Например, редица проучвания установяват, че стопирането на третия ден от развитието на ембриона често се свързва с ,,мъжкия фактор‘‘. Ранните деления на ембриона в голяма степен се „подпомагат“ от ресурси, натрупани в яйцеклетката, но 8-клетъчния стадий (обикновено трети ден)  на развитие включва ключов биологичен преход- т.нар. ,,(major) зиготна/геномна активация‘‘, която е силно свързана с принос от бащиния геном. Стопирането на този етап е сигнал, че ембрионът среща трудност точно в момента, когато започва да работи по собствената си генетична програма и това може да е повлияно от различни фактори, включително такива, свързани например с натрупването на свободни радикали, при процеса на оскидативен стрес, което води до накъсване на ДНК веригата/-ите на сперматозоидите, а това  води до влошаване качеството на генетичната информация, която трябва да се предаде от страна на сперматозоидите. 

Научни данни показват, че асиметричното делене, обратното делене, както и директното делене на клетките е често свързано с нарушения в делителното вретено, което осигурява неправилното разпределние на хромозомите и неравен генетичен набор в клетките при делене. Макар делителното вретено да не може да се наблюдава директно, нарушенията в неговата функция често се проявяват като такива атипични модели на делене, които могат да бъдат проследени чрез time-lapse системите и биха могли да послужат като са клинични маркери за хромозомни аномалии и мозаицизъм.

Наблюдението чрез time-lapse системата не може да елиминира тези фактори и наблюдението на подобни атипични модели на делене не поставя диагноза само по себе си, но проследяването им в реално време може да бъде ценен ориентир за по-задълбочена оценка. В случаи, при които тези отклонения се повтарят или се комбинират с фрагментации и забавено развитие, те могат да насочат специалистите към прилагането на допълнителни изследвания – като изследване на ДНК фрагментацията на сперматозоидите (DFI) при мъжа, изследване на оксидативен стрес или генетично изследване на ембрионите (PGT-A/предимплантационна генетична диагностика), когато ембрионът достигне подходящ стадий за биопсия. По този начин наблюденията от time-lapse се превръщат в основа за още по-прецизен, целенасочен и персонолизиран подход по време на ин витро лечението.