В настоящее время пары с проблемами фертильности, когда другие методы лечения неудачны, прибегают к ЭКО или ИКСИ. Однако проблемы, связанные с многоплодной беременностью и имплантацией эмбриона, таковы, что могут ограничить успех ЭКО.

Цель настоящей работы - обзор данных литературы об экспрессии ключевых генов клетками кумулюсного окружения ооцита в период овуляции и оплодотворения (с учетом качества ооцита и частоты успешных оплодотворений, развития эмбриона и наступления беременности).

Улучшение во всех аспектах техники in vitro оплодотворения привело к стойкому повышению результативности в достижении наступления беременности, однако окончательные критерии, по которым производится отбор эмбрионов для переноса, основываются на изучении их морфологии. Так, показатели морфологии эмбрионов, которые были определены как прогностически важные по данным, полученным при переносе одного эмбриона, от одноэмбрионных переносов, включают скорость деления клеток (число бластомеров в каждой стадии развития), своевременность деления клеток и степень фрагментации [1, 2].

Альтернативные неинвазивные подходы к этой проблеме привели к разработке новых методов для оценки метаболизма эмбриона [3] и анализа роли кумулюсных клеток, окружающих ооцит [4-10], в том числе путем использования микрочипов [11], а также анализа веществ, содержащихся в фолликулярной жидкости [12].

Кумулюсные клетки - специализированные клетки, которые окружают и питают ооцит. Они играют важную роль в достижении ооцитами цитоплазматического созревания, которое необходимо для формирования пронуклеусов и дальнейшей способности к развитию. Именно жизненно необходимая роль кумулюсных клеток при in vivo и in vitro созревании заставила сосредоточиться на их исследовании. Изолированные кумулюсные клетки относительно однородные, практически без примесей других клеток, в то время как изолированные клетки гранулезы, несмотря на тщательные усилия, как правило, содержат текальные клетки и клетки крови, что связано с методами, которые используются для их получения. Кроме того, с приходом эпохи функциональной геномики и протеомики стало возможным определить транскриптом и протеом кумулюсных клеток с использованием высокопроизводительных технологий, таких как микрочип [13] и высокоразделительный двухмерный электрофорез [14].

В целом многочисленные исследования [15-23] указывают на то, что клетки кумулюса: 1) координируют созревание ооцитов с развитием фолликулов; 2) продвигают ядерное и цитоплазматическое ооцитарное созревание; 3) обеспечивают энергией субстраты для возобновления мейотического созревания ооцитов; 4) стимулируют гликолиз, аминокислотный транспорт и биосинтез стеролов.

Нынешние ожидания таковы, что кумулюсные клетки могут стать надежной моделью для понимания составляющих качества ооцитов и эффективности протокола гиперстимуляции яичников, а также для того, чтобы предусмотреть анеуплоидию ооцитов, оценить развитие эмбриона и сам исход беременности [24-27]. А также углубить понимание фундаментальной биологии кумулюсно-ооцитарного клеточного комплекса и ранних эмбрионов человека через исследование, например, функции отдельных ключевых генов в экспериментах с нокаутированными животными [10].

Профилирование экспрессии генов кумулюсных клеток предоставит новые возможности идентификации биомаркеров надежного качества и компетентности ооцитов, а также поможет выявить биомаркеры для прогноза развития эмбриона.

GDF9 (growth differentiation factor 9; (фактор дифференциации 9) и BMP15 (bone morphogenetic protein 15 (фактор костных морфогенетических протеинов 15) относят к группе трансформирующих факторов роста-β - одной из крупнейших семей ростовых факторов у млекопитающих, которые принимают участие в многочисленных физиологических процессах и процессах развития [28, 29].

Взаимодействие ооцита и кумулюса в значительной степени опосредовано экспрессией GDF9 и BMP15. Их ключевая роль в регуляции овуляции установлена сначала у мышей [30-33], затем подтверждена у овец [34, 35] и человека [36, 37].

GDF9 регулирует экспрессию нескольких генов кумулюсных клеток, участвующих в кумулюсном расширении, в том числе HAS2, PTGS2 и GREM1, кодирующих Gremlin (ВМР-антагонист) [17, 19, 31, 38]. Gremlin, как считают, осуществляет регуляцию функции кумулюсных клеток через ооцитпродуцируемые GDF9 и BMPs. HAS2 имеет важное значение для кумулюсных расширений, гиалуроновая кислота является основным компонентом матрицы, которая образуется при расширении кумулюса в ответ на овуляторный выброс ЛГ. Экспрессия HAS2 также регулируется GDF9 производимым ооцитом; экспрессия HAS2 выше в кумулюсах, которые оценивались как «зрелые» [39].

Экспрессия кумулюсных PTGS2 и Grem1 регулируется ооцитарным GDF9 у мышей [16, 19], обеспечивая молекулярный механизм, посредством которого кумулюсная экспрессия гена может отражать функцию ооцита. PTGS2 имеет важное значение для овуляции, а также необходим для оплодотворения [40]. GREM1 является одним из семейства протеинов, которые действуют как BMP антагонисты, вначале выделен у Xenopus [41]. В кумулюсе млекопитающих он действует как селективный ингибитор BMPs, но не GDF9, и был предложен в качестве компонента пути, который предотвращает преждевременную лютеинизацию кумулюса [19].

Другие ключевые гены кумулюса - TNFAIP6 и PTX3, участвующие в стабилизации кумулюсного комплекса в период оплодотворения [42]. Экспрессию этих генов в кумулюсе связывают с качеством эмбрионов [4, 5, 43]. Ряд авторов исследовали ген PTX3, идентифицированный в расширенном кумулюсе (L. McKenzie и соавт. [43], доказана его роль как фактора развития эмбрионов, однако в работе [5] это не подтверждено).

Установлено, что BDNF (мозговой нейротропный фактор) экспрессируется кумулюсом человека [39, 44], улучшает созревание ооцитов и развитие эмбрионов у мышей и у крупных млекопитающих (коров) [45-47].

Экспрессия BDNF, TNFAIP6 и PTX3 была ниже в зрелых кумулюсах в сравнении с незрелыми. У человека экспрессия BDNF регулируется ЛГ [39], а TNFAIP6 - простагландинами [48]. BDNF, как сообщают ряд авторов, улучшает созревание ооцитов до стадии MII, а также потенциал к развитию после партеногенетической активации у мышей и коров [44, 46, 47, 49], тогда как другие авторы [50] отмечают его негативное влияние на компетенцию к развитию ооцитов человека. Необходимы дальнейшие исследования для выяснения характера влияния BDNF в период оплодотворения, но пока имеющиеся данные подтверждают, что BDNF может играть важную роль в этой критической точке.

На рисунке схематично представлены ключевые гены, экспрессируемые клетками кумулюсного окружения ооцита в период овуляции и оплодотворения.

Данные литературы подтверждают перспективность изучения генов, экспрессируемых клетками кумулюсного окружения ооцита, как биомаркеров оценки качества ооцитов и эмбрионов.

Дальнейшее изучение с использованием кумулюсно-ооцитарных клеточных комплексов животных необходимо для более точного отражения и оправдания ожиданий в клинических ситуациях, так как только эмбрионы, полученные из отдельных женских яйцеклеток, используются для переноса.