Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

Шурыгина О.В.

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России

Рожнова А.А.

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России

Гусева О.С.

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России

Петрова А.А.

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России

Минаева Т.В.

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России

Проблема отбора эмбрионов: диагностика посредством преимплантационного генетического тестирования на анеуплоидии или прогноз с использованием искусственного интеллекта и time-lapse-технологии?

Авторы:

Шурыгина О.В., Рожнова А.А., Гусева О.С., Петрова А.А., Минаева Т.В.

Подробнее об авторах

Журнал: Проблемы репродукции. 2024;30(6): 99‑107

Прочитано: 900 раз


Как цитировать:

Шурыгина О.В., Рожнова А.А., Гусева О.С., Петрова А.А., Минаева Т.В. Проблема отбора эмбрионов: диагностика посредством преимплантационного генетического тестирования на анеуплоидии или прогноз с использованием искусственного интеллекта и time-lapse-технологии? Проблемы репродукции. 2024;30(6):99‑107.
Shurygina OV, Rozhnova AA, Guseva OS, Petrova AA, Minaeva TV. A challenge of the embryo selection: PGT-A-based diagnostics or prediction using an artificial intelligece and time-lapse technology? Russian Journal of Human Reproduction. 2024;30(6):99‑107. (In Russ.)
https://doi.org/10.17116/repro20243006199

Рекомендуем статьи по данной теме:

Введение

На сегодняшний день «золотым стандартом» отбора эмбрионов является морфологическая оценка, проводимая эмбриологами. С момента внедрения технологии time-lapse (TLT) разработано большое количество алгоритмов отбора эмбрионов, основанных на морфокинетике и предоставляющих дополнительную информацию для оценки эмбриона. Внедрение автоматизации для оценки морфокинетических параметров является многообещающим подходом, который потенциально может снизить субъективность в процессе отбора эмбрионов и помочь стандартизировать рабочий процесс в лабораториях ЭКО [1—3].

При этом нормальный набор хромосом, определенный с помощью преимплантационного генетического тестирования на анеуплоидии (ПГТ-А), является самым точным предиктором имплантации эмбриона. Положительная прогностическая ценность рождения здорового ребенка с применением метода ПГТ-А составляет около 50—60% [4]. Тем не менее возможность повреждения эмбриона во время биопсии и факт мозаицизма клеток трофэктодермы бластоцисты побудили многих ученых к попытке сравнения двух инструментов селекции эмбрионов для более детального и точного анализа имплантационного статуса эмбриона [5].

Цель обзора — выполнить анализ прогностической ценности данных time-lapse-технологии (TLT) и искусственного интеллекта (ИИ) как неинвазивных технологий селекции эмбрионов in vitro по сравнению с инвазивной методикой биопсии трофэктодермы с последующим преимплантационным генетическим тестированием на анеуплоидии.

Материал и методы

Поиск литературы проведен в базах данных PubMed, eLibrary, CyberLeninka.ru на русском и английском языках. Выполнен анализ источников, опубликованных преимущественно в период с 2019 по 2024 г., приоритетом являлся свободный доступ к полному тексту статей.

Результаты

Опыт совместного применения технологии time-lapse и преимплантационного генетического тестирования на анеуплоидии

Поскольку анеуплоидии являются одной из фундаментальных причин неудач экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) и выкидышей, группой ученых — S.M. Diakiw и соавт. выдвинута гипотеза, что вследствие аномального набора хромосом анеуплоидные эмбрионы демонстрируют измененные морфокинетические параметры [5].

Установлена значительная положительная корреляция между морфокинетическими показателями развития эмбрионов, полученными с помощью технологии ИИ, и долей эуплоидных эмбрионов: вероятность того, что эмбрионы с очень высокими показателями KIDScore (9,0—10,0) будут эуплоидными, в 2 раза выше, чем у эмбрионов с самым низким показателем (0,0—2,4). При анализе эффективности использования технологии ИИ для ранжирования эмбрионов показано, что в когорте эмбрионов, получивших высокие баллы, вероятность того, что они будут эуплоидными, составила 82,4%. Это оказалось на 26,4% более эффективным по сравнению со случайным ранжированием и на 13—19% более эффективным, чем при использовании шкалы Гарднера [5—9].

E. Gazzo и соавт. разработали алгоритм совместного применения оценки KIDScore и ПГТ-А. Перенос эуплоидных эмбрионов, при котором в процессе отбора учитывались показатели KIDScore, имел значительно более высокие показатели имплантации и прогрессирующей беременности по сравнению с переносом эуплоидных эмбрионов, селекция которых основывалась исключительно по морфологическому строению. Кроме того, частота имплантации была значительно выше у бластоцист с самым высоким показателем KIDScore=6 и составляла 80,00% по сравнению с бластоцистами с самым низким показателем KIDScore=1 (частота имплантации — 49,02%). Показатели эуплоидии были статистически значимо выше в группе эмбрионов с KIDScore=6, чем в группе эмбрионов с KIDScore=1, и составили 61,88% и 48,33% соответственно. Это означает, что эмбрионы с наивысшей оценкой KIDScore имели более высокую вероятность быть эуплоидными и имплантироваться [10].

В свою очередь D.P.A.F. Braga и соавт. также провели ретроспективное когортное исследование. Группа исследования включала 935 эмбрионов, полученных с применением процедуры интрацитоплазматической инъекции сперматозоида (ИКСИ) от 316 пациентов. У бластоцист надлежащего качества производили забор клеток трофэктодермы для проведения ПГТ-А. У эуплоидных и анеуплоидных эмбрионов сравнивали временные показатели морфокинетических параметров, мультинуклеацию и KIDScore на 5-й день культивирования. Показано, что анеуплоидным эмбрионам потребовалось значительно больше времени для достижения определенных морфокинетических параметров по сравнению с эуплоидными эмбрионами. К аналогичным выводам пришли и другие группы исследователей [11—13].

Имеется большое количество публикаций на тему корреляции между морфологическими параметрами эмбриона на стадии 2—4 бластомеров, хромосомным статусом и потенциалом имплантации эмбриона. В частности C. Shenoy и соавт. провели ретроспективное исследование на эмбрионах, имеющих сходные морфокинетические параметры, но разную степень симметрии бластомеров. В исследовании показана связь между плоидностью эмбрионов и наличием симметрии бластомеров на 4-клеточной стадии. Установлено, что 4-клеточные эмбрионы с асимметрией больше 21% имели более высокие показатели анеуплоидии по сравнению с симметричными эмбрионами той же стадии развития [14]. Это подчеркивает важность морфометрии на ранних стадиях дробления [15, 16].

Группа ученых под руководством K. Tvrdonova при исследовании эффективности совместного применения TLT и ПГТ-А обнаружила значительные различия морфокинетических параметров у генетически нормальных и аномальных эмбрионов. Показано, что продолжительность второго клеточного цикла, время до образования 5-го бластомера, время начала бластуляции, а также появление мультинуклеации на стадии двухклеточных и четырехклеточных эмбрионов между двумя группами статистически значимо различаются [17]. На основе статистического анализа морфокинетических данных, полученных в группе эуплоидных эмбрионов, перенос которых привел к клинической беременности, определены временные интервалы, являющиеся предикторами для определения эмбрионов с высоким потенциалом имплантации. После переноса 218 размороженных эуплоидных эмбрионов в полость матки клиническая беременность подтверждена у 119 (54,6%) женщин. Данные результаты показывают, что в соответствии с морфокинетическими параметрами (продолжительность второго клеточного цикла, время до образования 5-го бластомера, время начала бластуляции и наличие мультинуклеации во время первых двух клеточных делений) с высокой вероятностью может быть выбран лучший эуплоидный эмбрион для переноса в полость матки [18].

Следует отметить, что оценка кинетики эмбрионов 3-х суток развития также является важной для селекции наиболее компетентных эмбрионов. M.C. Pons и соавт. на основе проведенных исследований показали, что у эмбрионов, которые на 3-и сутки имели 9—11 бластомеров, частота эуплоидии бластоцист была несколько ниже, чем у 8-клеточных эмбрионов [19]. При этом у эмбрионов, которые на 3-и сутки развития имели более 11 бластомеров, вероятность возникновения эуплоидных бластоцист была такой же, как и у 8-клеточных эмбрионов. И наоборот, у эмбрионов с медленным делением количество эуплоидных бластоцист было значительно ниже, чем у 8-клеточных эмбрионов. Более того, эуплоидные бластоцисты, полученные из быстро дробящихся эмбрионов и из 8-клеточных эмбрионов, демонстрируют сходные показатели живорождения. Авторы подчеркивают, что следует пересмотреть алгоритмы морфокинетической оценки для быстро делящихся эмбрионов на стадии дробления [20—22].

Таким образом, можно сделать вывод, что эуплоидные и анеуплоидные эмбрионы демонстрируют характерную морфокинетическую картину (соответствие временным референсным показателям для эуплоидных эмбрионов и отклонение от показателей в случае анеуплоидных) [13, 23, 24]. Однако есть и противоположное мнение, что классификация, предоставленная с помощью технологии ИИ, является в значительной степени прогностической только для развития бластоцисты, но не для эуплоидии [25, 26]. То есть для прогнозирования плоидности эмбриона при TLT необходимы дальнейшие исследования и разработка дополнительных алгоритмов анализа морфокинетических данных.

Морфокинетические параметры на стадии морулы

Морфокинетика на стадии морулы является малоизученной областью. В моруле компактизация клеток может протекать путем объединения всех или только части бластомеров. Так, например, в исследовании C. Lagalla и соавт. при совместном применении TLT и ПГТ-А выявлены альтернативные механизмы компактизации:

1) полная компактизация (с включением всех бластомеров);

2) частичная компактизация (частично компактизированная морула, при этом часть бластомеров не включена в компактизацию с самого начала);

3) частичная компактизация (с эксклюзией бластомеров после завершения процесса компактизации).

При втором варианте формирования морулы часто отмечается замедленное развитие эмбриона, а также аномальное деление клеток. Замечено также, что потеря ≥2 клеток при данном механизме влияла на частоту образования бластоцист и их морфологический и генетический статус в сторону ухудшения [27].

Группа ученых под руководством J.K. Park провела в 2024 г. ретроспективное когортное исследование, которое направлено на изучение взаимосвязи между стадией компактизации и образованием бластоцисты с последующим определением хромосомного статуса эмбрионов. Эмбрионы классифицированы как полностью (1-я группа) или частично компактизированные (2-я группа). В 1-й группе доля бластоцист хорошего и среднего качества была статистически значимо выше, чем во 2-й группе. Время от начала и до завершения компактизации, время формирования полной бластоцисты было значительно короче в 1-й группе, чем во 2-й группе. Бластоцисты 1-й группы имели значительно более высокую среднюю скорость роста и площадь поверхности, чем бластоцисты 2-й группы. ПГТ-А выявило более высокую долю эуплоидных эмбрионов в 1-й группе, чем во 2-й группе. Таким образом, можно сделать вывод, что покадровая съемка выявила положительную взаимосвязь между особенностями процесса компактизации и качеством бластоцист, а также ее связь с плоидностью эмбриона. Следовательно, оценка компактизации может быть приоритетной в отборе бластоцист для переноса или криоконсервации [28].

Что касается прогнозирования живорождения при переносе эуплоидного эмбриона на основании подобных морфодинамических данных формирования морулы, то в этой области также есть определенные успехи, а именно: L. Rienzi и соавт. провели исследование и пришли к выводам, что время моруляции и качество трофэктодермы являются лучшими предикторами компетентности эуплоидных бластоцист. Данные исследования подтверждают решающую роль моруляции в развитии эмбрионов, стадии, которая включает в себя массивные клеточные и молекулярные изменения [29]. О негативном влиянии на репродуктивный исход более длительного времени образования морулы говорят и D. Cimadomo и соавт. в своем обзоре литературы [4, 30, 31].

Особенности дробления и компактизации ретроспективно проанализированы H. De Martin и соавт. в 2024 г. Анализу подверглись морфологические и морфокинетические параметры (KIDScore/EmbryoScope+) бластоцист, прошедших ПГТ-А. В соответствии с характером раннего дробления и компактизации эмбрионы классифицированы: с нормальным и аномальным дроблением, а также с полностью или частично компактизированными морулами. Не было различий между типами раннего дробления или в характере компактизации морулы у женщин разных возрастных групп (<38 лет, 38—40 лет и >40 лет). Из большинства эмбрионов с нормальным дроблением образовались полностью компактизированные морулы (≈60%). Эмбрионы с аномальным дроблением способны к образованию полной морулы. У женщин моложе 38 лет показатели частоты анеуплоидии в группах с частичной компактизацией и полной компактизацией не различались. Однако отмечено, что частота анеуплоидии в группе женщин старше 40 лет была значительно выше в первой группе. Качество бластоцист, сформировавшихся из неполных морул, было ниже у женщин всех возрастных групп. Морфологические и морфокинетические показатели снижались с возрастом в группах с эмбрионами с нормальным и аномальным дроблением, но с частичной морулизацией по сравнению с группой с нормальным дроблением и полными морулами. Сходные показатели анеуплоидии в группах с нормальным и аномальным дроблением подтверждают гипотезу о том, что частичная компактизация у эмбрионов с аномальным дроблением может представлять собой потенциальный механизм коррекции, даже несмотря на то что в группе с аномальным дроблением и частичной компактизацией наблюдаются более низкие морфологические/морфокинетические показатели [32]. Можно сделать однозначные выводы, что при селекции эмбрионов на перенос в отсутствии возможности проведения ПГТ-А следует учитывать эти явления эмбрионального развития.

Возможности технологии time-lapse при реализации механизмов коррекции анеуплоидного статуса эмбриона

Применение TLM (time-lapse monitoring) показало, что аномальное оплодотворение встречается гораздо чаще, чем считалось ранее, однако это может быть исправлено на более поздних стадиях дробления [33]. Асинхронное дробление, реверсивное дробление могут приводить к нарушениям сегрегации хромосом, которые часто приводят к задержке развития, но иногда ограничиваются клетками, исключенными из бластоцисты, и ведут к полноценной беременности. Митотические ошибки способны привести к образованию мозаичных бластоцист, но также могут образоваться нормальные эмбрионы в результате избирательной гибели или клонального истощения анеуплоидных клеток [34]. Отклонения от догм развития эмбриона и растущее число свидетельств пластичности человеческого эмбриона бросают вызов современным эмбриологическим представлениям и указывают на необходимость разработки новых правил, описывающих клеточный цикл и сегрегацию хромосом во время преимплантационного развития. Совместное применение TLT и ПГТ-А является основой для дальнейших разработок [35, 36]. О четко выявленной пластичности преимплантационного эмбриона на макромолекулярном, клеточном и многоклеточном уровнях в плане коррекции генетического статуса в 2021 г. G. Coticchio и соавт. опубликован обзор литературы, посвященный совместному применению TLT и ПГТ-А [37].

В 2023 г. опубликованы результаты подобного исследования C. Shenoy и соавт. об изучении эксклюзии бластомеров как механизма коррекции анеуплоидии. Это было ретроспективное когортное исследование, которое включало эмбрионы, культивированные в системе TLM, подвергавшиеся ПГТ-А. Эмбрионы оценивали на предмет эксклюзии бластомеров на ранних и поздних стадиях развития, а также на оба фактора или ни на один из них. Факт эксклюзии бластомеров оценивали в комплексе с данными ПГТ-А эмбриона. Эмбрионы без эксклюзии бластомеров имели уровень анеуплоидии 52,9%, тогда как эмбрионы с исключением бластомеров на любой стадии имели уровень анеуплоидии 68,5%. Ранняя эксклюзия не была статистически значимо связана с повышенным риском анеуплоидии, однако эмбрионы с поздней эксклюзией значительно чаще оказывались анеуплоидными по сравнению с эмбрионами без эксклюзии бластомеров. Доля эмбрионов с неблагоприятной генетикой значительно возрастала с увеличением времени эксклюзии бластомеров. Поздняя эксклюзия бластомеров или сочетание ранней и поздней эксклюзии бластомеров связаны с повышенным риском развития анеуплоидий эмбрионов [14].

Безусловно, при отборе эмбрионов с использованием системы TLM следует учитывать параметры, полученные при селекции эмбрионов без ПГТ-А.

Time-lapse-мониторинг при различных генетических отклонениях

Что же касается морфокинетического поведения эмбрионов в зависимости от вида хромосомной аберрации, то на основании данных TLT в исследовании N. De Munck с соавт. проанализированы бластоцисты, прошедшие тестирование на анеуплоидии [1]. Показано, что в зависимости от вида хромосомной аберрации морфокинетические параметры развития эмбрионов различаются. Наблюдалась значительная разница в задержке скорости деления между эуплоидными и анеуплоидными эмбрионами — 8,7% по сравнению с 42,9%. Обнаружено, что сегментарные дупликации и цельнохромосомные моносомии оказывают влияние на скорость деления, в то время как трисомии и сегментарные делеции не оказывают влияния на этот показатель. Наличие одной дополнительной сегментарной дупликации увеличивает вероятность остановки развития эмбриона. Для полнохромосомных моносомий эта вероятность увеличивается только на 29% при каждой дополнительной моносомии. При анализе данного кейса выявлено, что обе хромосомные аномалии оставались значимыми даже с учетом возраста пациенток. Эмбрионы на стадии дробления на 3-й день с сегментарными дупликациями или моносомиями имеют значительно меньший шанс достичь стадии бластоцисты [38].

J. Lammers и соавт. провели анализ морфокинетических параметров для определения возможности идентификации несбалансированных генетических перестроек у эмбрионов, полученных от родителей, являющихся носителями транслокаций [39]. С помощью TLT сравнивались морфокинетические параметры эмбрионов со сбалансированными и несбалансированными перестройками, а также частота аномальных клеточных событий. Обнаружены значительные различия между группами эмбрионов со сбалансированными и несбалансированными транслокациями по нескольким морфокинетическим параметрам. К ним относятся время до образования 5-го и 9-го бластомеров, продолжительность 2-го клеточного цикла, время между делениями на 3 клетки и последующим делением на 4 бластомера и продолжительность 3-го клеточного цикла. Кроме того, мультинуклеация на двухклеточной или четырехклеточной стадии, аномальное деление и эксклюзия клеток на стадии морулы наблюдались значительно чаще у эмбрионов с несбалансированными транслокациями, чем у эмбрионов со сбалансированными перестройками. Однако ни один из параметров не смог точно предсказать хромосомный статус эмбриона. Таким образом, в данном случае не удалось найти значимого морфокинетического предиктора хромосомного статуса. Данный метод не должен использоваться в качестве диагностического инструмента для определения хромосомного статуса у носителей транслокации [40, 41].

Time-lapse-микроскопия при культивировании до 6—7 сут

При сравнении показателей эуплоидности бластоцист 5-х суток с бластоцистами, полученными при продленном культивировании (на 6-е сутки), статистически значимой разницы не было. В исследование под руководством D. Kimelman бластоцисты 6-х суток имели статистически значимо большее время для каждой анализируемой точки времени, чем бластоцисты 5-х суток. При этом не обнаружена статистически значимая разница в показателях эуплоидии между эмбрионами на 5-е и 6-е сутки. Беременность и живорождение реже наблюдались после переноса эмбрионов на 6-е сутки, без предварительного генетического тестирования; это позволяет предположить, что различия могут быть вызваны факторами, отличными от анеуплоидии. Однако у эмбрионов, прошедших ПГТ-А, не выявлены существенные различия в показателях внутриматочной беременности или живорождения [42]. Таким образом, можно сделать вывод, что именно ранние точки морфокинетических показателей при использовании TLT можно использовать для прогнозирования развития эмбриона. День формирования бластоцисты может быть независимым предиктором внутриматочной беременности в сочетании с ПГТ-А [43, 44].

Что касается максимально допустимых сроков культивирования с использованием TLT до 168 ч, т.е. до 7-х суток развития, на этот счет есть ряд исследований, где большинство авторов склоняются к тому, что бластоцисты 7-х суток являются, бесспорно, клинически ценными. Тем не менее считается, что частота эуплоидности в этой группе ниже, чем в группе с «быстрорастущими» эмбрионами. Следует отметить, что в общей сложности 14,6% эмбрионов от общего числа бластоцист формируют бластоцель после 144 ч культивирования (5,9% в диапазоне 144—156 ч, 7,9% в диапазоне 156—168 ч и 0,8% после 168 ч). Безусловно, доля эуплоидных эмбрионов, достигших стадии бластоцисты после 144 ч, ощутимо меньше. При продленном культивировании необходимо разработать дополнительное программное обеспечение на базе ИИ для автоматизации аннотаций к срокам развития и стандартизации морфологической оценки эмбрионов [45].

Корреляция данных TLT и оценка митохондриальной ДНК в эмбрионах (MitoScore)

В последнее время большое внимание в области ПГТ уделяется параметру MitoScore, отражающему количество митохондриальной ДНК в эмбрионах. Предполагается, что этот показатель может выступать в качестве дополнительного инструмента селекции компетентных эмбрионов для переноса в полость матки. Так A. Bayram с соавт. исследовали корреляцию значений MitoScore эмбриона на стадии дробления с кинетикой развития и статусом плоидности. В ходе исследования эмбрионам, культивируемым в системе TLT, проведено ПГТ-А. Среднее количество митохондриальной ДНК в эмбрионах на стадии дробления использовано для стратификации эмбрионов на 2 группы для сравнения уровня развития эмбрионов и плоидности: группу с низким уровнем MitoScore и группу с высоким уровнем MitoScore. Общее количество эуплоидных эмбрионов было одинаковым в обеих группах MitoScore. Однако эмбрионы в группе с низкими показателями MitoScore имели значительно большее количество клеток на 3-и сутки и демонстрировали более быстрое развитие вплоть до 8-клеточной стадии. Показатели MitoScore у эуплоидных и анеуплоидных эмбрионов не различались, количество бластомеров на момент биопсии было одинаковым. Кроме того, у эмбрионов, у которых отмечали отсутствие кавитации в течение 118 ч после оплодотворения, наблюдали корреляцию между высокими показателями MitoScore и низкими шансами оказаться эуплоидным [46]. Таким образом, содержание митохондриальной ДНК в эмбрионах на стадии дробления коррелирует с параметрами TLT, а раннее формирование бластоцисты коррелирует с более низким ее содержанием и более высокой вероятностью эуплоидии.

Time-lapse-микроскопия спонтанного коллапса бластоцисты как маркера анеуплоидии

Покадровая съемка является мощным инструментом для наблюдения за динамикой процесса спонтанного коллапса бластоцисты, это процесс, при котором наблюдается уменьшение размеров эмбриона, сопровождающийся оттоком жидкости из бластоцеля и отделением клеток трофэктодермы от прозрачной зоны. Первопричины неизвестны, спонтанный коллапс бластоцисты заслуживает внимания как возможный признак снижения компетентности бластоцисты [47].

Под руководством D. Cimadomo проведено исследование, в ходе которого выяснено, что частота спонтанного коллапса бластоцист после образования бластоцеле, но до достижения полной экспансии составила 50%, независимо от особенностей цикла. Дегенерация бластоцист составила 13% из числа эмбрионов, которые не коллапсировались, в то время как среди эмбрионов, у которых наблюдались явления коллапса 1 раз, 2 раза, 3 раза или ≥4 раз, она составила 18%, 20%, 26% и 39% соответственно. Результаты показали, что у 47,3% жизнеспособных бластоцист произошел минимум 1 спонтанный коллапс (количество наблюдаемых эпизодов коллапса от 1 до 9). Количество спонтанных коллапсов коррелировало с задержкой как времени экспансии бластоцисты, так и времени биопсии. Следует отметить, что чем хуже качество бластоцисты, тем чаще и продолжительнее ее спонтанные коллапсы. Спонтанный коллапс бластоцист был в значительной степени связан с более низкими показателями эуплоидии, при этом разница в частоте живорождения была незначительной [48, 49].

Самопроизвольный коллапс бластоцисты — дисморфизм, связанный с низким уровнем компетентности, но необходимы дополнительные данные, чтобы углубить наши знания о его причинах и последствиях. Эти данные демонстрируют преимущества совместного использования TLT и ИИ для повышения эффективности наблюдения за преимплантационным развитием эмбрионов.

Морфокинетический анализ бластоцист, полученных из зигот с 2.1 пронуклеусами (2.1PN)

В эмбриологической практике нередко встречается явление зигот с 2.1 пронуклеусами (2.1PN), когда зиготы содержат два PN нормального размера и дополнительный PN меньшего размера, который примерно на две трети меньше обычного PN. До сих пор остается неясным, вызывает ли дополнительный PN хромосомные аномалии у эмбриона. В большинстве случаев в лаборатории ВРТ отбраковываются зиготы в количестве 2.1PN.

J. Wang и соавт. проанализировали такие эмбрионы с помощью комплексного применения TLT и ПГТ-А и наглядно продемонстрировали, что многочисленные зиготы 2.1PN развились в бластоцисты. Зиготы 2.1PN показали сопоставимый потенциал развития по сравнению с зиготами 2.1PN. Более того, наблюдалась тенденция к тому, что бластоцисты, полученные из 2.1PN, демонстрировали сходный уровень эуплоидии по сравнению с бластоцистами, полученными из 2PN [50]. Эти данные следует принять во внимание как возможность использования эуплоидных эмбрионов, полученных из 2.1PN, для переноса после преимплантационного генетического тестирования в отсутствие доступных эмбрионов 2PN. Эмбрионы, полученные из 2.1PN, могут быть единственным вариантом для пациентов старшей возрастной группы.

Однако некоторые авторы наглядно демонстрируют, что частота образования бластоцист и количество бластоцист хорошего качества были значительно ниже у эмбрионов 2.1PN, чем у эмбрионов 2PN. Высказано предположение, что эмбрионы 2.1PN обладают более низким потенциалом развития, чем эмбрионы 2PN [19]. При анализе плоидности трофэктодермы показано, что бластоцисты 2.1PN были в основном (в 95,8% случаев) диплоидными, а в 4,2% случаев — триплоидными.

Заключение

Time-lapse-мониторинг совместно с технологией искусственного интеллекта активно меняет и совершенствует оценку эмбрионов. Существующие модели, используемые для оценки качества эмбрионов и обнаружения хромосомных аномалий, могут быть значительно улучшены за счет эффективного использования покадровой визуализации для точности прогнозирования. Все результаты в совокупности демонстрируют высокую конкордантность данных преимплантационного генетического тестирования на анеуплоидии и совместного применения технологий TLT и искусственного интеллекта. Данные морфокинетического развития эмбрионов могут быть полезными для определения их плоидности. Не следует забывать, что совместное применение систем покадровой съемки совместно с технологией искусственного интеллекта не является на сегодняшний день полной заменой ПГТ-А, оно только демонстрирует процесс детализации развития эмбрионов in vitro.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Шурыгина О.В., Рожнова А.А., Петрова А.А., Гусева О.С.

Сбор и обработка материала — Рожнова А.А., Гусева О.С., Минаева Т.В.

Написание текста — Рожнова А.А., Минаева Т.В.

Редактирование — Шурыгина О.В., Гусева О.С., Петрова А.А.

Финансирование. Поисково-аналитическая работа по подготовке рукописи проведена в рамках проекта программы «Приоритет-2030» (грант «Приоритет-2030» ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Литература / References:

  1. De Munck N, Bayram A, Elkhatib I, Liñán A, Arnanz A, Melado L, Lawrenz B, Fatemi MH. Segmental duplications and monosomies are linked to in vitro developmental arrest. Journal of Assisted Reproduction and Genetics. 2021;38(8):2183-2192. https://doi.org/10.1007/s10815-021-02147-8
  2. Paya E, Pulgarín C, Bori L, Colomer A, Naranjo V, Meseguer M. Deep learning system for classification of ploidy status using time-lapse videos. F and S Science. 2023;4(3):211-218.  https://doi.org/10.1016/j.xfss.2023.06.002
  3. Tiitinen A. Single embryo transfer: Why and how to identify the embryo with the best developmental potential. Best Practice and Research Clinical Endocrinology and Metabolism. 2019;33(1):77-88.  https://doi.org/10.1016/j.beem.2019.04.001
  4. Cimadomo D, Rienzi L, Conforti A, Forman E, Canosa S, Innocenti F, Poli M, Hynes J, Gemmell L, Vaiarelli A, Alviggi C, Ubaldi FM, Capalbo A. Opening the black box: why do euploid blastocysts fail to implant? A systematic review and meta-analysis. Human Reproduction Update. 2023;29(5):570-633.  https://doi.org/10.1093/humupd/dmad010
  5. Diakiw SM, Hall JMM, VerMilyea MD, Amin J, Aizpurua J, Giardini L, Briones YG, Lim AYX, Dakka MA, Nguyen TV, Perugini D, Perugini M. Development of an artificial intelligence model for predicting the likelihood of human embryo euploidy based on blastocyst images from multiple imaging systems during IVF. Human Reproduction. 2022;37(8):1746-1759. https://doi.org/10.1093/humrep/deac131
  6. VerMilyea M, Hall JMM, Diakiw SM, Johnston A, Nguyen T, Perugini D, Miller A, Picou A, Murphy AP, Perugini M. Development of an artificial intelligence-based assessment model for prediction of embryo viability using static images captured by optical light microscopy during IVF. Human Reproduction. 2020;35(4):770-784.  https://doi.org/10.1093/humrep/deaa013
  7. Zou H, Wang R, Morbeck DE. Diagnostic or prognostic? Decoding the role of embryo selection on in vitro fertilization treatment outcomes. Fertility and Sterility. 2024;121(5):730-736.  https://doi.org/10.1016/j.fertnstert.2024.01.005
  8. Жуков О.Б., Черных В.Б. Искусственный интеллект в репродуктивной медицине. Андрология и генитальная хирургия. 2022; 23(4):15-25.  https://doi.org/10.17650/2070-9781-2022-23-4-00-00
  9. Шурыгина О.В., Василенко О.Ю., Юхимец С.Н., Шипулин Н. А. История, возможности и перспективы технологий покадровой съемки в изучении раннего эмбрионального развития человека. Морфологические ведомости. 2021;29(1):9-19.  https://doi.org/10.20340/mv-mn.2021.29(1).9-19
  10. Gazzo E, Peña F, Valdéz F, Chung A, Bonomini C, Ascenzo M, Velit M, Escudero E. The Kidscore(TM) D5 algorithm as an additional tool to morphological assessment and PGT-A in embryo selection: a time-lapse study. JBRA Assisted Reproduction. 2020; 24(1):55-60.  https://doi.org/10.5935/1518-0557.20190054
  11. Curchoe CL, Bormann CL. Artificial intelligence and machine learning for human reproduction and embryology presented at ASRM and ESHRE 2018. Journal of Assisted Reproduction and Genetics. 2019;36(4):591-600.  https://doi.org/10.1007/s10815-019-01408-x
  12. He H, Wu L, Chen Y, Li T, Ren X, Hu J, Liu J, Chen W, Ma B, Zou Y, Liu Z, Lu S, Huang B, Jin L. A novel non-invasive embryo evaluation method (NICS-Timelapse) with enhanced predictive precision and clinical impact. Heliyon. 2024;10(9):e30189. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e30189
  13. Braga DP de AF, Setti AS, Guilherme P, Morishima C, Iaconelli AJ, Borges EJ. Time-lapse monitoring: An adjunct tool to select embryos for preimplantation genetic testing. Molecular Reproduction and Development. 2023;90(6):389-396.  https://doi.org/10.1002/mrd.23692
  14. Shenoy CC, Bader A, Walker DL, Fredrickson JR, Weaver AL, Zhao Y. Embryo Blastomere Exclusion Identified in a Time-Lapse Culture System Is Associated with Embryo Ploidy. Reproductive Sciences. 2023;30(6):1911-1916. https://doi.org/10.1007/s43032-022-01141-4
  15. Zou Y, Pan Y, Ge N, Xu Y, Gu R, Li Z, Fu J, Gao J, Sun X, Sun Y. Can the combination of time-lapse parameters and clinical features predict embryonic ploidy status or implantation? Reproductive BioMedicine Online. 2022;45(4):643-651.  https://doi.org/10.1016/j.rbmo.2022.06.007
  16. Shenoy CC, Khan Z, Coddington CC, Stewart EA, Morbeck DE. Symmetry at the 4-Cell Stage Is Associated with Embryo Aneuploidy. Reproductive Sciences. 2021;28(12):3473-3479. https://doi.org/10.1007/s43032-021-00758-1
  17. Tvrdonova K, Belaskova S, Rumpikova T, Malenovska A, Rumpik D, Myslivcova Fucikova A, Malir F. Differences in Morphokinetic Parameters and Incidence of Multinucleations in Human Embryos of Genetically Normal, Abnormal and Euploid Embryos Leading to Clinical Pregnancy. Journal of Clinical Medicine. 2021;10(21): 10215173. https://doi.org/10.3390/jcm10215173
  18. Minasi MG, Colasante A, Riccio T, Ruberti A, Casciani V, Scarselli F, Spinella F, Fiorentino F, Varricchio MT, Greco E. Correlation between aneuploidy, standard morphology evaluation and morphokinetic development in 1730 biopsied blastocysts: a consecutive case series study. Human Reproduction. 2016;31(10):2245-2254. https://doi.org/10.1093/humrep/dew183
  19. Pons MC, Carrasco B, Parriego M, Boada M, González-Foruria I, Garcia S, Coroleu B, Barri PN, Veiga A. Deconstructing the myth of poor prognosis for fast-cleaving embryos on day 3. Is it time to change the consensus? Journal of Assisted Reproduction and Genetics. 2019;36(11):2299-2305. https://doi.org/10.1007/s10815-019-01574-y
  20. Capalbo A, Rienzi L, Cimadomo D, Maggiulli R, Elliott T, Wright G, Nagy ZP, Ubaldi FM. Correlation between standard blastocyst morphology, euploidy and implantation: an observational study in two centers involving 956 screened blastocysts. Human Reproduction. 2014;29(6):1173-1181. https://doi.org/10.1093/humrep/deu033
  21. Reignier A, Lammers J, Barriere P, Freour T. Can time-lapse parameters predict embryo ploidy? A systematic review. Reproductive BioMedicine Online. 2018;36(4):380-387.  https://doi.org/10.1016/j.rbmo.2018.01.001
  22. Трофименко А.И., Певзнер Д.А., Лазарев В.В., Лысов Е.Е., Парасунько Т.Р. Обзор основных методов визуализации развития эмбриона. Наука молодых. 2021;9(1):125-135.  https://doi.org/10.23888/HMJ202191121-135
  23. Сараева Н.В., Спиридонова Н.В., Тугушев М.Т., Шурыгина О.В., Синицына А.И. Оптимизация переноса одного эмбриона с использованием time-lapse-микроскопии в программах ЭКО и ИКСИ. Медицинский совет. 2020;13:188-194.  https://doi.org/10.21518/2079-701X-2020-13-188-194
  24. Савостина Г.В., Перминова С.Г., Тимофеева А.В., Веюкова М.А. Современные методы оценки имплантационного потенциала эмбрионов в программах вспомогательных репродуктивных технологий. Доктор.Ру. 2021;20(8):12-18.  https://doi.org/10.31550/1727-2378-2021-20-8-12-18
  25. Valera MA, Aparicio-Ruiz B, Pérez-Albalá S, Romany L, Remohí J, Meseguer M. Clinical validation of an automatic classification algorithm applied on cleavage stage embryos: analysis for blastulation, euploidy, implantation, and live-birth potential. Human Reproduction. 2023;38(6):1060-1075. https://doi.org/10.1093/humrep/dead058
  26. Bori L, Meseguer F, Valera MA, Galan A, Remohi J, Meseguer M. The higher the score, the better the clinical outcome: retrospective evaluation of automatic embryo grading as a support tool for embryo selection in IVF laboratories. Human Reproduction. 2022;37(6): 1148-1160. https://doi.org/10.1093/humrep/deac066
  27. Lagalla C, Coticchio G, Sciajno R, Tarozzi N, Zacà C, Borini A. Alternative patterns of partial embryo compaction: prevalence, morphokinetic history and possible implications. Reproductive BioMedicine Online. 2020;40(3):347-354.  https://doi.org/10.1016/j.rbmo.2019.11.011
  28. Park JK, Jeon Y, Bang S, Kim JW, Kwak IP, Lee WS. Time-lapse imaging of morula compaction for selecting high-quality blastocysts: a retrospective cohort study. Archives of Gynecology and Obstetrics. 2024;309(6):2897-2906. https://doi.org/10.1007/s00404-024-07461-x
  29. Rienzi L, Cimadomo D, Delgado A, Minasi MG, Fabozzi G, Gallego RD, Stoppa M, Bellver J, Giancani A, Esbert M, Capalbo A, Remohì J, Greco E, Ubaldi FM, Meseguer M. Time of morulation and trophectoderm quality are predictors of a live birth after euploid blastocyst transfer: a multicenter study. Fertility and Sterility 2019; 112(6):1080-1093.e1.  https://doi.org/10.1016/j.fertnstert.2019.07.1322
  30. Cimadomo D, Chiappetta V, Innocenti F, Saturno G, Taggi M, Marconetto A, Casciani V, Albricci L, Maggiulli R, Coticchio G, Ahlström A, Berntsen J, Larman M, Borini A, Vaiarelli A, Ubaldi FM, Rienzi L. Towards Automation in IVF: Pre-Clinical Validation of a Deep Learning-Based Embryo Grading System during PGT-A Cycles. Journal of Clinical Medicine. 2023;12(5). https://doi.org/10.3390/jcm12051806
  31. Tsai NC, Chang YC, Su YR, Lin YC, Weng PL, Cheng YH, Li YL, Lan KC. Validation of Non-Invasive Preimplantation Genetic Screening Using a Routine IVF Laboratory Workflow. Biomedicines. 2022;10(6). https://doi.org/10.3390/biomedicines10061386
  32. De Martin H, Bonetti TCS, Nissel CAZ, Gomes AP, Fujii MG, Monteleone PAA. Association of early cleavage, morula compaction and blastocysts ploidy of IVF embryos cultured in a time-lapse system and biopsied for genetic test for aneuploidy. Scientific Reports. 2024;14(1):739.  https://doi.org/10.1038/s41598-023-51087-z
  33. Bamford T, Barrie A, Montgomery S, Dhillon-Smith R, Campbell A, Easter C, Coomarasamy A. Morphological and morphokinetic associations with aneuploidy: a systematic review and meta-analysis. Human Reproduction Update. 2022;28(5):656-686.  https://doi.org/10.1093/humupd/dmac022
  34. Ma BX, Zhao GN, Yi ZF, Yang YL, Jin L, Huang B. Enhancing clinical utility: deep learning-based embryo scoring model for non-invasive aneuploidy prediction. Reproductive Biology and Endocrinology. 2024;22(1):58.  https://doi.org/10.1186/s12958-024-01230-w
  35. Urich M, Ugur MR, Li F, Shamma FN, Hammoud A, Cottrell HN, Dogan S. Comparison of two culture media on morphokinetics and ploidy status of sibling embryos. Zygote. 2022;30(3):410-415.  https://doi.org/10.1017/S0967199421000927
  36. Fadon P, Gallegos E, Jalota S, Muriel L, Diaz-Garcia C. Time-Lapse Systems: A Comprehensive Analysis on Effectiveness. Seminars in Reproductive Medicine. 2021;39(5-6):e12-18.  https://doi.org/10.1055/s-0041-1742149
  37. Coticchio G, Barrie A, Lagalla C, Borini A, Fishel S, Griffin D, Campbell A. Plasticity of the human preimplantation embryo: developmental dogmas, variations on themes and self-correction. Human Reproduction Update. 2021;27(5):848-865.  https://doi.org/10.1093/humupd/dmab016
  38. Lee CI, Huang CC, Lee TH, Chen HH, Cheng EH, Lin PY, Yu TN, Chen CI, Chen CH, Lee MS. Associations between the artificial intelligence scoring system and live birth outcomes in preimplantation genetic testing for aneuploidy cycles. Reproductive Biology and Endocrinology. 2024;22(1):12.  https://doi.org/10.1186/s12958-024-01185-y
  39. Lammers J, Reignier A, Splingart C, Moradkhani K, Barrière P, Fréour T. Morphokinetic parameters in chromosomal translocation carriers undergoing preimplantation genetic testing. Reproductive BioMedicine Online. 2019;38(2):177-183.  https://doi.org/10.1016/j.rbmo.2018.11.006
  40. Chen F, Xie X, Cai D, Yan P, Ding C, Wen Y, Xu Y, Gao F, Zhou C, Li G, Mai Q. Knowledge-embedded spatio-temporal analysis for euploidy embryos identification in couples with chromosomal rearrangements. Chinese Medical Journal. 2024;137(6):694-703.  https://doi.org/10.1097/CM9.0000000000002803
  41. Márquez-Hinojosa S, Noriega-Hoces L, Guzmán L. Time-Lapse Embryo culture: A better understanding of embryo development and clinical application. JBRA Assisted Reproduction. 2022;26(3):432-443.  https://doi.org/10.5935/1518-0557.20210107
  42. Kimelman D, Confino R, Okeigwe I, Lambe-Steinmiller J, Confino E, Shulman LP, Zhang JX, Pavone ME. Assessing the impact of delayed blastulation using time lapse morphokinetics and preimplantation genetic testing in an IVF patient population. Journal of Assisted Reproduction and Genetics. 2019;36(8):1561-1569. https://doi.org/10.1007/s10815-019-01501-1
  43. Yuan Z, Yuan M, Song X, Huang X, Yan W. Development of an artificial intelligence based model for predicting the euploidy of blastocysts in PGT-A treatments. Scientific Reports. 2023;13(1):2322. https://doi.org/10.1038/s41598-023-29319-z
  44. Сараева Н.В., Спиридонова Н.В., Тугушев М.Т., Шурыгина О.В., Синицына А.И., Корчагин А.О. Оптимизация переноса одного эмбриона у пациенток с хорошим овариальным резервом. Вестник РГМУ. 2020;(2):46-52.  https://doi.org/10.24075/vrgmu.2020.021
  45. Cimadomo D, Soscia D, Casciani V, Innocenti F, Trio S, Chiappetta V, Albricci L, Maggiulli R, Erlich I, Ben-Meir A, Har-Vardi I, Vaiarelli A, Ubaldi FM, Rienzi L. How slow is too slow? A comprehensive portrait of Day 7 blastocysts and their clinical value standardized through artificial intelligence. Human Reproduction. 2022; 37(6):1134-1147. https://doi.org/10.1093/humrep/deac080
  46. Bayram A, De Munck N, Elkhatib I, Arnanz A, Liñán A, Lawrenz B, Fatemi HM. Cleavage stage mitochondrial DNA is correlated with preimplantation human embryo development and ploidy status. Journal of Assisted Reproduction and Genetics. 2019;36(9):1847-1854. https://doi.org/10.1007/s10815-019-01520-y
  47. Gazzo E, Peña F, Valdéz F, Chung A, Velit M, Ascenzo M, Escudero E. Blastocyst contractions are strongly related with aneuploidy, lower implantation rates, and slow-cleaving embryos: a time lapse study. JBRA Assisted Reproduction. 2020;24(1):77-81.  https://doi.org/10.5935/1518-0557.20190053
  48. Huang TT, Huang DH, Ahn HJ, Arnett C, Huang CT. Early blastocyst expansion in euploid and aneuploid human embryos: evidence for a non-invasive and quantitative marker for embryo selection. Reproductive BioMedicine Online. 2019;39(1):27-39.  https://doi.org/10.1016/j.rbmo.2019.01.010
  49. Cimadomo D, Marconetto A, Trio S, Chiappetta V, Innocenti F, Albricci L, Erlich I, Ben-Meir A, Har-Vardi I, Kantor B, Sakov A, Coticchio G, Borini A, Ubaldi FM, Rienzi L. Human blastocyst spontaneous collapse is associated with worse morphological quality and higher degeneration and aneuploidy rates: a comprehensive analysis standardized through artificial intelligence. Human Reproduction. 2022;37(10):2291-306.  https://doi.org/10.1093/humrep/deac175
  50. Wang J, Xiong S, Hao X, Gao Y, Xia F, Liao H, Zou J, Huang G, Han W. Evaluating the developmental potential of 2.1PN-derived embryos and associated chromosomal analysis. Journal of Assisted Reproduction and Genetics. 2024;41(6):1597-603.  https://doi.org/10.1007/s10815-024-03113-w

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо со ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail

Мы используем файлы cооkies для улучшения работы сайта. Оставаясь на нашем сайте, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cооkies. Чтобы ознакомиться с нашими Положениями о конфиденциальности и об использовании файлов cookie, нажмите здесь.