Стадии эмбриона: Развитие эмбриона по дням

Эмбриологические этапы ЭКО

ЭКО — это зачастую последняя надежда для семейных пар, попытки которых зачать ребенка оказываются неудачными.

В СССР первый успешный протокол ЭКО состоялся в 1985 году. В Москве, а затем и в Ленинграде, на свет появились двое детей, зачатых в пробирке и затем подсаженных матерям, — девочка и мальчик. Далее программа ЭКО была признана на государственном уровне и указом Президента РФ включена в программу развития демографии. На нее стали давать квоты, экстракорпоральное оплодотворение по показаниям теперь можно делать по полису обязательного медицинского страхования.
Многие пациенты, вступающие в протокол ЭКО, задаются вопросом: «Что это такое, как происходит оплодотворение вне тела?». Ответы на эти и другие вопросы Вы найдёте в этой статье.

Итак, что же такое ЭКО?

ЭКО — экстракорпоральное, т. е. происходящее вне тела человека, оплодотворение. Часто можно услышать словосочетание «дети из пробирки», что не совсем верно, т. к. оплодотворение  ооцитов и дальнейшее культивирование эмбрионов происходит не в пробирке в буквальном смысле, а в специальных чашках. В зависимости от способа культивирования эмбрионы могут расти в лунках, где специальной среды достаточно большое количество, либо в каплях, количество жидкости в которых едва ли достигает нескольких микролитров. Таким образом,  культивирование в каплях даёт нам прекрасную возможность создавать для каждого эмбриона свой «домик», свой микромир, в котором он живёт и усиленно развивается от трёх до пяти дней. Затем эмбриолог выбирает самый красивый и жизнеспособный эмбрион для переноса, и дальнейшее его развитие происходит уже в полости матки женщины.

Итак, рассмотрим, какие этапы включает в себя эмбриологическая часть программ ВРТ?

 1. Трансвагинальная пункция фолликулов — это слаженная работа всего персонала. Врач-репродуктолог выполняет саму манипуляцию забора фолликулярной жидкости  через специальную иглу, а эмбриолог при помощи микроскопа находит в фолликулярной жидкости ооцит-кумулюсные комплексы. Ооцит-кумулюсный комплекс представляет собой сам ооцит, окружённый клетками кумулюса.

Вот такими мы их видим в окулярах микроскопа. Эти клетки очень плотно облепляют ооцит и называются «корона радиата». Они защищают и питают ооцит, а на гиалуроновую кислоту, которая содержится в них, бегут зрелые сперматозоиды. Таким образом, ооцит, можно сказать, защищается от оплодотворения некачественным сперматозоидом.

По завершении пункции фолликулов наступает следующий этап:

2. Исследование эякулята и его обработка в специальном градиенте плотности. Эта манипуляция делается для того, чтобы выделить в осадок подвижные жизнеспособные сперматозоиды и очистить их от других компонентов эякулята. Вот так, например, выглядит образец эякулята до обработки (здесь мы можем наблюдать сами сперматозоиды различного качества, клетки сперматогенеза, единичные лейкоциты) и вот образец после обработки (чистые и красивые сперматозоиды).

В зависимости от качества исходного эякулята эмбриолог принимает решение о проведении классического ЭКО или ИКСИ.

При обычном ЭКО семенная жидкость добавляется в чашку  с яйцеклетками и сперматозоиды самостоятельно оплодотворяют ооциты. Но бывают тяжёлые формы мужского бесплодия, когда мы имеем в наличии единичные сперматозоиды. Иногда даже приходится работать с биоптатом яичка при невозможности получить материал естественным путем. В таких случаях эмбриолог проводит процедуру ИКСИ, вводя с помощью специального микроинъектора единичный сперматозоид в яйцеклетку.

Через 16-18 часов после процедуры оценивается оплодотворение.

3.   Культивирование эмбрионов.

С момента оплодотворения это уже не 2 отдельные клетки, а эмбрион. Далее — дробление, морула, бластоциста, выход бластоцисты, так называемый  хетчинг. Самостоятельный хетчинг не всегда происходит до переноса, чаще эмбрион покидает оболочку, уже находясь в матке. Но все же иногда эмбриону хорошего качества требуется проведение вспомогательного рассечения блестящей оболочки  перед переносом в полость матки. Особенно это касается девитрифицированных (размороженных) эмбрионов, оболочка которых может становиться менее растяжимой.

4. Перенос эмбриона теоретически может осуществляться на любой стадии развития эмбриона.  Мы стараемся культивировать по возможности эмбрионы до 5-6 суток для лучшей селекции. В «свежих» циклах переносим как правило один эмбрион, оставшиеся витрифицируем.  Витрификация — метод мгновенной заморозки. В своей работе мы используем качественные, проверенные среды, которые обеспечивают весьма успешную разморозку.  % удачно размороженных эмбрионов в нашей лаборатории достигает 99.

После процедуры переноса эмбриона женщина находится несколько минут в положении лежа, а затем отправляется домой. В последующие дни следует вести обычный образ жизни, исключая тяжелые физические нагрузки и вредные привычки.

Об успешности проведенной программы ВРТ можно судить по положительным тестам на беременность, проводимым дома, и лабораторному анализу на B- ХГЧ.

Культивирование эмбрионов

После получения ооцитов (яйцеклеток) в результате пункции яичников и аспирации содержимого фолликулов, чашку с ооцитами помещают в инкубаторы для культивирования. Цель культивирования in vitro — культивирование гамет и эмбрионов в условиях, максимально приближенных к условиям in vivo.

Для обеспечения соответствующей питательной среды используются специальные коммерческие культуральные среды. Среды содержат определенные концентрации компонентов, которые оказались основными для развития человеческого эмбриона, а именно, глюкозу, забуференные солевые растворы, синтетический заменитель сыворотки, пенициллин и другие.

Однако физиологическое pH (7,2 — 7,3) и температура (37 °С) поддерживаются в основном инкубаторами, в которых проводят культивирование. Культуральная среда содержит бикарбонатную буферную систему, использующую газообразный диоксид углерода для поддержания рН. Инкубаторы устанавливают и калибруют соответствующим образом, чтобы обеспечить точную концентрацию CO2 и температурные условия.

Установлено, что пониженная концентрация О2 в камере инкубатора оказывает положительное влияние на развитие эмбрионов, особенно на поздних этапах культивирования (4-6 день). Снижение концентрации кислорода внутри камеры достигается подачей газообразного N2. Поэтому для культивирования эмбрионов в медицинском центре Интерсоно Медикавер Групп используют инкубаторы, имеющие опцию подачи азота и контроля уровня О2 внутри камеры.

Ежедневно эмбриологи мониторят температуру и концентрацию газов внутри инкубатора, а также наблюдают за развитием эмбрионов и вносят данные в Протокол культивирования.

Нормальным темпам развития эмбриона отвечает:

2 день культивирования – стадия 2-4 бластомеров;

3 день культивирования – стадия 6-8 бластомеров;

4 день культивирования – стадия 10-12 бластомеров, компактизации или морулы;

5 день культивирования – стадия морулы или бластоцисты;

6 день культивирования – бластоциста.

Оценку ранних эмбрионов (2-3 день культивирования) проводят по двум показателям — количеству клеток (эластомеров) и их качеству.

Категории качества ранних эмбрионов:

А — эмбрионы не содержат фрагментации (фрагментация — небольшие участки цитоплазмы, которые не содержат генетического материала), симметричные бластомеры;

В — эмбрионы содержат незначительное фрагментацию (до 25%), большинство эластомеров симметричные;

С — у эмбрионов выраженная фрагментация > 25%, бластомеры асимметричные;

D — фрагментация эмбрионов составляет более 50%, бластомеры асимметричны.

На 5-6 день культивирования эмбрион достигает стадии бластоцисты. Оценку бластоцисты проводят по трем показателям — степень зрелости бластоцисты, качество внутриклеточной массы (ВКМ), из которой будет формироваться сам эмбрион и качество трофектодермы (ТЕ), из которой будут формироваться плодные оболочки.

Степени зрелости бластоцист:

І — ранняя бластоциста. Бластоцель менее половины объема эмбриона;

II — полная бластоциста. Бластоцель полностью занимает объем эмбриона;

III – разросшаяся бластоциста (експандированная). Бластоцель становится больше и начинает истончаться зона пеллюцида;

IV — трофектодерма начинает проникать через зону пеллюцида (хетчинг)

V – вылупившаяся бластоциста покинула зону пеллюцида.

Качество ВКМ оценивается как:

А — плотная, с большим количеством клеток;

В – свободное группирование среднего количества клеток;

С — незначительное количество клеток.

Качество ТЕ оценивается как:

А — много клеток, которые формируют трофектодермальный слой;

В — немного клеток;

С — незначительное количество крупных клеток.

Качество перенесенных эмбрионов коррелирует с наступлением беременности. В частности, чем быстрее темпы дробления, тем выше шансы имплантации таких эмбрионов. Но речь идет только о вероятности имплантации. То есть имплантироваться может как эмбрион хорошего качества, так и эмбрион «плохого» качества. Однако шансы имплантироваться у эмбрионов хорошего качества значительно выше. Также стоит помнить, что, оценивая качество эмбриона, мы говорим только о его темпах развития и морфологию (внешний вид), а не о генетическом статусе эмбриона.

Селекция эмбрионов

Качественный эмбрион

Эмбрионы могут находиться в инкубаторах лаборатории вплоть до 6-ти дней. За этот период они проходят несколько критических стадий своего развития. Каждая из таких стадий сопровождается серьезными внутренними и внешними изменениями. Эмбриолог регулярно отслеживает вид эмбриона, т.н. морфологию, поскольку внешние характеристики являются отражением его имплантационного потенциала.

Этапы развития эмбриона

Наиболее значимыми для оценки являются 1-й, 3-й и 5-й дни развития эмбриона.

На 1-й день эмбриолог оценивает оплодотворение яйцеклеток. Большая часть из них оплодотворяется. Однако некоторые из них могут проявить признаки аномального оплодотворения или не оплодотвориться вовсе. С этого момента эмбрион начинает свое существование.

Данная стадия развития эмбриона имеет своё название – зигота. В настоящее время разработано множество систем оценки качества зигот, которые успешно применяются в лабораторной практике (Scott&Smith 1998, Tesaric&Greco 1999).

После успешного оплодотворения эмбрион вступает в стадию дробления, которая длится 2 дня. На данном этапе эмбрион из одноклеточного превращается в многоклеточный, т.е. состоит из нескольких клеток – бластомеров. Основными параметрами для оценки являются количество клеток и процент фрагментации эмбриона (Giorgetti 1995, Veeck 1999, Holte 2007).

Под фрагментацией мы понимаем самопроизвольное разрушение бластомеров, когда одна или несколько клеток представлены клеточными фрагментами. В норме эмбрион на 2-е сутки своего развития должен иметь от 2-х до 4-х бластомеров, на 3-и – 6-8 бластомеров.

Допускается незначительная фрагментация. Паталогией считается выраженная фрагментация эмбриона, а также отставание эмбриона в развитии, когда количество бластомеров не соответствует сроку развития эмбриона.

На 4-й день своего развития эмбрион претерпевает очередные изменения. Границы отдельных бластомеров, из которых он состоял, становятся не видны, поскольку между ними формируются очень плотные контакты.

Этот процесс называется «компактизация«. Эмбрион на данной стадии называется морула. Качество морулы оценивается по количеству бластомеров, вовлеченных в процесс компактизации (Tao 2002).

Финальной стадией развития эмбриона в лабораторных условиях является бластоциста. На данном этапе (5-6й день) эмбрион состоит из 2-х типов клеток – наружных, которые дадут начало зародышевым оболочкам, и внутренних клеток, сгруппированных на небольшом участке, которые разовьются в будущего малыша.

Эти типы клеток хорошо различимы на фоне сформированной полости бластоцисты, заполненной жидкостью. Все эти элементы учитываются при морфологической оценке бластоцисты (Gardner 1999).

Качество эмбрионов  – довольно изменчивый параметр. Нормальное оплодотворение не гарантирует хорошего качества эмбрионов.

Почему при одинаковых условиях культивирования в одной лаборатории эмбрионы все же отличаются друг от друга по своему качеству?

Причина кроется в исходных гаметах (ооцитах, сперматозоидах). Возрастной фактор, различные типы эндокринных факторов бесплодия, патоспермии оказывают серьезное влияние на развитие эмбрионов.

Эмбрион 1-х суток развития (зигота) – аномальное оплодотворение.

Эмбрион 1-х суток развития (зигота) – нормальное оплодотворение.

Эмбрион 3-х суток развития – низкое качество.

Эмбрионы 3-х суток развития – хорошее качество.

Эмбрионы 4-х суток развития. Слева — полная компактная морула хорошего качества, справа – процесс компактизации полностью не завершен.

Эмбрион 5-х суток развития – низкое качество.

Эмбрион 5-х суток развития – хорошее качество.

Ученым удалось создать синтетические эмбрионы из стволовых клеток

• Мишель Робертс
• Корреспондент Би-би-си

3 мая 2018

Автор фото, Nicolas Rivron

Подпись к фото,

Эмбрионы, сформированные вне организма, прикреплялись к стенке матки живой мыши и росли там в течение нескольких дней

Голландским ученым удалось создать в лаборатории «синтетические» эмбрионы мышей — не из сперматозоидов и яйцеклеток, а из других клеток животных.

Этот прорыв в изучении стволовых клеток не ставил своей целью найти новые способов клонирования людей или других организмов; его задачей было прояснить, почему многие беременности заканчиваются преждевременно, еще на этапе прикрепления зародыша к стенке матки.

Эмбрионы, сформированные в лабораторных условиях вне организма, прикреплялись к стенке матки живой мыши и росли там в течение нескольких дней.

Изучение этого процесса, по словам экспертов, может помочь в лечении бесплодия у людей.

Выкидыш на ранней стадии

Зачастую беременность заканчивается выкидышем, когда женщина еще не догадывается о зачатии. Оплодотворенное яйцо не может закрепиться внутри матки.

Ученые не до конца понимают, почему так происходит, но есть версия, что это связано с нарушениями растущего эмбриона.

Изучение ранних стадий развития эмбриона — занятие непростое, как с точки зрения этики, так и из-за довольно ограниченных технических возможностей.

Использование для создания эмбрионов стволовых клеток (а не спермы и яйцеклеток) может дать обширный материал для научных исследований.

Автор фото, Nicolas Rivron

Подпись к фото,

Структура синтетического эмбриона

Структура эмбриона

Стволовые клетки — это несозревшие клетки, которые способны превращаться в клетки разного типа, формируя различные органов и ткани на ранних этапах жизни.

Сотрудник Маастрихтского университета Николас Риврон и его научный коллектив создали структуру, напоминающую эмбрион, смешав два вида стволовых клеток мышей.

Под микроскопом они абсолютно походили на настоящие ранние эмбрионы (или бластоцисты) с аналогичной сферической оболочкой, состоящей из клеток, из которых затем развивается плацента и зародыш.

Затем исследователям удалось пронаблюдать за тем, как эмбрион прикрепляется к матке, чего до этого не делал никто, хотя ранее ученым уже удавалось создать эмбрионы из стволовых клеток для изучения.

Риврон рассказал в интервью Би-би-си: «Сейчас мы можем создавать эти эмбрионы в больших количествах и детально их изучать. Это может помочь нам понять, почему некоторым эмбрионам не удается прикрепиться, и позволит создать лекарства, которые помогут решить проблемы бесплодия».

Он отметил, что планов повторить эксперимент с человеческими клетками нет. Для этого потребуется специальное разрешение.

Профессор Робин Ловелл-Бэдж из британского Института Франсиса Крика говорят, что пока что перспектива создания эмбрионной структуры из клеток человека весьма отдаленная.

«Это печально, потому что было бы здорово иметь неограниченный запас эмбрионов на ранней стадии для изучения, чтобы понять, как клетки взаимодействуют между собой для создания нормальных эмбрионов, и изучить механизм прикрепления эмбриона к матке», — объясняет он.

Ученые вырастили модель ранней стадии развития эмбриона человека — Наука

СИДНЕЙ, 18 марта. /ТАСС/. Ученые вырастили модель человеческой бластоцисты – ранней стадии развития зародыша – из перепрограммированных клеток соединительной ткани человека. Это поможет лучше понять Две статьи с результатами работы опубликовал научный журнал Nature (1, 2), кратко об этом пишет ABC.

Бластоциста образуется через несколько дней после оплодотворения яйцеклетки. У человека она представляет собой шарик диаметром в доли миллиметра, внутри которого находится жидкость и эмбриональные клетки. Впоследствии из бластоцисты спустя несколько стадий образуется эмбрион.

В новом исследовании эмбриологи использовали для выращивания моделей бластоцисты клетки соединительной ткани человека – фибробласты. Их перепрограммировали, чтоыб получить трехмерные структуры, идентичные бластоцистам.

«Это позволит детально изучить первые этапы [внутриутробного] развития человека, понять некоторые причины бесплодия или узнать, почему выкидыш чаще происходит в течение первых двух недель беременности, не используя настоящие эмбрионы человека, полученные путем оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом», – рассказал руководитель исследования Хосе Поло.

Ученые надеются, что благодаря результатам их работы исследователи по всему миру смогут начать работу по исследованию ранних стадий развития человека. Ранее подобным исследованиям препятствовали законодательные и этические ограничения, которые не давали работать с человеческими эмбрионами.

«Созданная нами модель [эмбриона] фактически прекращает свое развитие после 10 или 11 дней», – пояснил еще один автор исследования, сотрудник Университете Монаша Джон Кэрролл.

Профессор биоэтики Сиднейского университета Эйнсли Ньюсон полагает, что создание модели человеческого эмбриона, вероятно, позволит ученым исследовать ранние этапы развития человека, избежав части этических проблем, связанных со статусом лабораторного материала. «Использование модели эмбриона, не прошедшей стадию оплодотворения [и не способной к развитию], скорее всего, снимет часть моральных проблем», – подчеркнула она в интервью The Sydney Morning Herald.

Ученые ТПУ Германии и США изучают рентгеновскую томографию развития эмбриона

Команда ученых Физико-технического института Томского политехнического университета совместно с коллегами из Германии и Америки презентовала для научной общественности метод для изучения развития живых эмбрионов и анализа движения внутренних клеток и структур. Накануне ученые опубликовали совместную статью на эту тему в Nature – одном из самых престижных научных журналов мира. Разработанный учеными метод может быть применен в сфере генетики, молекулярной биологии, а также может помочь в медицине для разработки новых лекарств и исследования заболеваний человека.

Совместная статья «Рентгеновская томография развития эмбриона» была написана командой ученых под руководством исследователей из Технологического института Карлсруэ (KIT). В ней ученые презентовали метод для изучения развития живых эмбрионов и анализа движения внутренних клеток при помощи рентгеновского излучения и метода компьютерной томографии. Вместо использования абсорбции рентгеновских лучей, метод основан на их дифракции.

«Дифракция рентгеновских лучей позволяет визуализировать мягкие ткани с большой разрешающей способностью, – объясняет физик Ральф Хоффман, один из авторов работы из Технологического института Карлсруэ. – В нашей работе нам удалось не только различить индивидуальные клетки и их структуру, но и проанализировать миграцию этих клеток, так же как и динамику клеточных групп, формирующих органы. Дифракция позволяет существенно снизить дозу рентгеновского излучения, что особенно важно при исследовании чувствительных тканей в живых организмах».

Свое исследование ученые сфокусировали на изучении ранней стадии развития эмбриона южноафриканской лягушки Xenopuslaevis. Этот вид животного является важнейшим модельным организмом в эмбриологии, клеточной биологии, токсикологии и нейробиологии. Именно на нем в 1958 году британский ученый, лауреат нобелевской премии по медицине 2012 года Джон Гёрдон провел успешный эксперимент по клонированию.

На ранней стадии развития эмбриона, называемой гаструляцией, из однородного скопления нескольких сотен клеток эмбрион превращается в сложный, многослойный организм, клетки которого в результате дифференциации превращаются в нервную систему, мышцы и внутренние органы. Однако на стадии гаструляции у лягушки Xenopuslaevis эмбрионы непрозрачны и не могут быть исследованы оптическими методами, такими как микроскопия. Поэтому клеточные процессы, происходящие внутри эмбриона, до сих пор остаются слабо изученными.

«С использованием проникающего рентгеновского излучения мы смогли наблюдать движение и взаимодействие отдельных клеток, а также коллективные процессы, такие как формирования отдельных органов, – рассказывает еще один соавтор статьи, зоолог Юбин Кашеф. – Это потрясающая возможность наблюдать эти процессы в живом, развивающемся эмбрионе».

Ученые скомбинировали технологии для визуализации внутреннего строения организмов с алгоритмами автоматизированной обработки и анализа данных для того, чтобы изучить динамику эмбрионального развития и движение клеток.

«Как и сами эмбрионы во время своего развития, данные, полученные с детекторов рентгеновского излучения (серии рентгеновских снимков), проходят множество стадий, – поясняет докторант KIT и сотрудник кафедры общей физики ТПУ Алексей Ершов. – Данные могут быть проанализированы только после сложной обработки, реконструкции и сегментации, применения алгоритмов вычисления динамики движений и трехмерной визуализации».

Разработанный метод может быть применен в сфере генетики, молекулярной биологии, а также сможет ответить на фундаментальные вопросы эмбрионального развития. Кроме того, изучение развития эмбрионов южноафриканской лягушки Xenopuslaevis может помочь в медицине для разработки новых лекарств и исследования заболеваний человека.

Работа велась в рамках русско-немецкого проекта «UFO: Ultrafast X-ray Imaging», участником которого является ТПУ. Целью проекта является создание экспериментальных станций для проведения экспериментов на источниках синхротронного излучения, которые обеспечат выполнение четырехмерной томографии с высоким разрешением, а также возможность оценки и управления экспериментом на основе поступающих данных.

Научное сотрудничество ТПУ с Университетом Карлсруэ началось в 1993 году с совместных исследований в области электроэнергетики и техники высоких напряжений. Сотрудничество развивалось столь динамично, что уже в 1995 году Адольф Иосиф Шваб, директор Института энергетических систем и высоковольтной техники университета Карлсруэ, был избран Почетным профессором ТПУ.

В настоящее время научное сотрудничество ТПУ с Технологическим институтом Карлсруэ осуществляется в области физики, электротехники и электроэнергетики, нанотехнологий, биомедицины и экологии. Большую поддержку совместным работам оказывает исполнительный директор лаборатории применения синхротронного излучения KIT Тило Баумбах.

Студенты с кафедры общей физики ФТИ и кафедры АИКС ИК регулярно проходят стажировки в Институте фотонных исследований и синхротронного излучения KIT. По результатам стажировок студентами ТПУ при соруководстве сотрудников KIT выполняются выпускные квалификационные работы. Выпускники ТПУ обучаются в аспирантуре Института фотонных исследований и синхротронного излучения KIT.

В дальнейшие планы сотрудничества ТПУ и KIT входят развитие академических обменов сотрудниками и студентами, практика и стажировки аспирантов, организация совместных научных мероприятий, и главное, выполнение совместных исследовательских проектов, обеспечивающих решение задач глобального характера.

Справка:

Статья на сайте журнала Nature: J. Moosmann, A. Ershov, V. Altapova, T. Baumbach, M. S. Prasad, C. LaBonne, X. Xiao, J. Kashef, and R. Hofmann, “X-ray phase-contrast in vivo mictotomography probes new aspects of Xenopus gastrulation“, Nature (2013), doi:10.1038/nature12116.

Ссылка на оригинал статьи

Специалисты отделения охраны репродуктивного здоровья ООКБ№2 освоили новую диагностику эмбриона человека перед имплантацией (ПГД)

Дата добавления: 27 мая 2021 г.

Специалисты отделения охраны репродуктивного здоровья Оренбургской областной клинической больницы №2 освоили новую диагностику эмбриона человека перед имплантацией (ПГД). Ранее подобный высокотехнологичный анализ производился только в крупнейших городах России. Об этом достижение рассказала заведующая отделением Людмила Владиславовна Лизурчик.

Наши врачи освоили преимплантационную генетическую диагностику. Это современная диагностика генетических заболеваний у эмбриона человека перед имплантацией в полость матки, то есть до начала беременности. Обычно для анализа проводится биопсия трофэктодермы у эмбриона, находящегося на стадии дробления. Проведение этой диагностики может дать полную информацию, какой из эмбрионов, который были получены путем экстракорпорального оплодотворения, имеет высокий риск наследственной патологии или хромосомных аномалий. А это значит, что специалисты введут в полость матки эмбрион, у которого больше шансов прижиться и на свет появится здоровый ребенок.

— В 2019 году благодаря Минздраву Оренбургской области для нашего отделения было закуплено необходимое оборудование для биопсии ооцита и эмбриона. Впервые мы опробовали преимплантационную генетическую диагностику в марте 2020 года, а уже в апреле выбранный эмбрион был имплантирован женщине. Беременность прошла удачно, и в январе 2021 года родился здоровый малыш – девочка. Эта попытка забеременеть с помощью ЭКО для этой женщины была 6, все предыдущие попытки были неудачные (замершая беременность, два спонтанных выкидыша), но благодаря этой технологии мы смогли отобрать эмбрион, который имел больше всего шансов прижиться и у нас все получилось. В этом году с помощью этой диагностики, 9 женщин стали беременными, еще по 4 пациенткам ждем результата, у них срок выявления беременности пока не наступил. Подобная технология поможет сделать еще больше семей Оренбургской области счастливыми!

Пока эта процедура делается на платной основе, но возможно в будущем, она будет включена в программу ОМС.

В ООКБ №2 с 2017 года работает отделение охраны репродуктивного здоровья. Основной задачей специалистов этого отделения является оказание специализированной медицинской помощи по лечению женского и мужского бесплодия с применением высокотехнологичных методов (вспомогательные репродуктивные технологии). За годы работы они помогли стать родителями сотням семей Оренбургской области. В отделении охраны репродуктивного здоровья ведется прием по врачебным специальностям: акушерству-гинекологии (первичный прием по бесплодию, ведение циклов ЭКО репродуктологами, ведение беременных), урологии-андрологии, эндокринолог, гематолог, имеется кабинет ультразвуковой диагностики (исследование органов малого таза, внутренних органов, молочных желез, щитовидной железы), процедурный кабинет.

Телефоны регистратуры отделения: +7 (3532) 44-65-54.

Не меньшая эффективность переноса эмбрионов на стадии дробления и на стадии бластоцисты у пациентов с ЭКО с плохим прогнозом (исследование PRECiSE): протокол рандомизированного контролируемого исследования | Репродуктивное здоровье

Цель

Основная цель этого исследования состоит в том, чтобы проверить гипотезу о том, что перенос эмбрионов бластоцисты у пациентов с ЭКО с худшим прогнозом не уступает переносу на стадии дробления в отношении частоты живорождений на одно извлечение. В этом международном проспективном двухгрупповом РКИ не меньшей эффективности будут сравниваться исходы беременности при извлечении ЭКО среди 658 пациенток с ≤5 зигот на 1-й день развития эмбриона, рандомизированных для переноса свежих эмбрионов на стадии дробления или бластоцисты.Мы проведем это РКИ в Boston IVF, большом центре лечения бесплодия, охватывающем несколько штатов США, и Clinica Eugin, одном из крупнейших поставщиков ЭКО в Европе, базирующемся в Барселоне, Испания. На рисунке 1 изображен поток участников исследования.

Рис. 1

Блок-схема проектирования исследования. Пациенты первого цикла ЭКО, соответствующие критериям включения, будут допущены к участию в исследовании и пройдут цикл аутологичного ЭКО. Пациенты, которые согласились участвовать в исследовании, могут быть признаны непригодными до рандомизации в зависимости от количества доступных эмбрионов на 1 день после оплодотворения.После распределения на стадии расщепления или стадии бластоцисты пациенты после переноса свежих эмбрионов будут получать стандартную помощь, а любые неперенесенные эмбрионы будут криоконсервированы на стадии бластоцисты. Если беременность не достигается в цикле переноса свежей крови, переносятся оставшиеся замороженные эмбрионы. Все беременные пациентки будут находиться под наблюдением, а исходы беременности будут регистрироваться. Чтобы исследовать исходы беременности при извлечении ЭКО, мы будем следить за участниками до тех пор, пока все криоконсервированные эмбрионы не будут перенесены или перенос не приведет к рождению живого ребенка, в зависимости от того, что произойдет раньше

Дизайн исследования и условия

Соответствующие критериям пациенты будут подробно проконсультированы лечащим врачом. как это принято в клинической практике, по существу с.f.d. 3 по сравнению с p.f.d. 5 переноса эмбрионов и будут ознакомлены с исследованием и получат информационные листы с описанием исследования. Если пара заинтересована в участии, член исследовательской группы подробно обсудит исследование и получит письменное информированное согласие до начала цикла ЭКО или в начале цикла. В частности, исследовательская группа проинформирует пациента, что для ≤5 зигот, доступных на p.f.d. 1, по нашим оценкам, риск отсутствия эмбриона для переноса составляет примерно 5% и увеличивается по мере уменьшения количества эмбрионов.Пациенты также будут проинформированы о том, что эмбрионы, задержанные in vitro, могут иметь более или менее высокую или более низкую вероятность рождения живого ребенка, если они были перенесены на p.f.d. 3 по сравнению с p.f.d. 5.

Участие в исследовании не повлияет ни на один элемент лечения, кроме дня переноса эмбриона. Протоколы стимуляции, триггеры (ХГЧ) и оплодотворение (ЭКО или интрацитоплазматическая инъекция сперматозоидов) будут соответствовать стандартной клинической практике. Участники могут принимать добавки, такие как коэнзим Q10 и DHEA, во время стимуляции в соответствии с рекомендациями врача.Участники будут получать вагинальный прогестерон (Crinone 90 мг в день) для лютеиновой поддержки, начиная со дня после извлечения яйцеклетки до 8 недель беременности или до 10 дней после переноса свежего эмбриона, если сывороточный тест на беременность отрицательный. Отбор эмбрионов будет основываться на морфологии в соответствии с текущими протоколами отбора эмбриологических лабораторий. Количество перенесенных эмбрионов будет основано на действующих рекомендациях Американского общества репродуктивной медицины [13]. Пациенты будут рандомизированы по р.f.d. 3 или п.ф.д. 5 ET в 1-й день развития эмбриона, если у них имеется ≤5 эмбрионов. После переноса эмбриона медицинская помощь будет соответствовать стандартной практике. Любые неиспользованные эмбрионы будут культивированы в p.f.d. 5–7 и криоконсервация путем витрификации в соответствии со стандартными клиническими протоколами. В нашем центре стандартной практикой является криоконсервация только бластоцист хорошего качества (внутренняя клеточная масса и трофэктодерма степени BB или выше в соответствии с системой оценки Гарднера на 5 или 6 баллов (редко 7 баллов) [14].Тест на беременность (сывороточный ХГЧ) будет выполнен на 10-й день после переноса эмбриона. В случае отрицательного результата любые криоконсервированные эмбрионы будут перенесены в последующих циклах переноса замороженных эмбрионов в соответствии со стандартным протоколом. Чтобы исследовать исходы беременности при извлечении ЭКО, мы будем следить за участниками до тех пор, пока не будут перенесены все криоконсервированные эмбрионы или пока перенос не приведет к рождению живого ребенка, в зависимости от того, что произойдет раньше. В соответствии со стандартной клинической практикой в ​​нашем центре мы будем использовать экзогенный эстроген и прогестерон для подготовки эндометрия перед переносом криоконсервированной бластоцисты для обеих групп лечения.Каждый пациент получит курс комбинированных пероральных противозачаточных таблеток с последующим пероральным приемом эстрадиола (6 мг в день), который начинается на 2-й день кровотечения отмены. Мы будем вводить внутримышечный прогестерон с вагинальным прогестероном или без него для лютеиновой поддержки в циклах оттаивания после того, как слизистая оболочка эндометрия достигнет минимальной триламинарной толщины эндометрия 7 мм (день 1) с переносом эмбриона во второй половине дня 6 дня [15]. В рамках этого исследования не будут рассматриваться никакие лекарства или новые устройства. Протокол исследования соответствует руководящим принципам составления отчетов SPIRIT [16] и изображен на рис.2.

Рис. 2

Протокол исследования. Протоколы стимуляции ЭКО, триггеры (ХГЧ) и оплодотворение (ЭКО или интрацитоплазматическая инъекция сперматозоидов) будут соответствовать стандартной клинической практике. Пациенты будут рандомизированы для п.ф.д. 3 или п.ф.д. 5 ET в 1-й день развития эмбриона, если у них имеется ≤5 эмбрионов. Выбор эмбрионов будет основываться на морфологии, а количество перенесенных эмбрионов будет основываться на текущих рекомендациях Американского общества репродуктивной медицины (ASRM). После переноса эмбриона медицинская помощь будет соответствовать стандартной практике.Участницы будут получать вагинальный прогестерон для лютеиновой поддержки, начиная со дня после извлечения яйцеклетки до 8 недель беременности или до 10 дней после переноса свежих эмбрионов, если сывороточный тест на беременность отрицательный. Любые неиспользованные эмбрионы будут культивированы в p.f.d. 5–7 и криоконсервация путем витрификации в соответствии со стандартными клиническими протоколами. Тест на беременность (сывороточный ХГЧ) будет выполнен на 10-й день после переноса эмбриона. В случае отрицательного результата любые криоконсервированные эмбрионы будут перенесены в последующих циклах переноса замороженных эмбрионов в соответствии со стандартным протоколом.Мы будем вводить внутримышечный прогестерон с вагинальным прогестероном или без него для лютеиновой поддержки в циклах оттаивания после того, как слизистая оболочка эндометрия достигнет минимальной триламинарной толщины эндометрия 7 мм (= день 1) с переносом эмбриона во второй половине дня 6

Оценка результатов

Первичной конечной точкой исследования является рождение живого ребенка на одно извлечение, определяемое как рождение живого ребенка на сроке гестации ≥22 недель. Вторичные исходы будут включать: частоту клинической беременности при извлечении, определяемую подтверждением гестационного мешка на УЗИ; частота продолжающихся беременностей при извлечении, определяемая ультразвуковым подтверждением гестационного мешка, по крайней мере, с одним полюсом плода с сердцебиением плода; частота выкидышей при извлечении; частота многоплодных беременностей на одно обращение и время от рандомизации до беременности на одно обращение.Кроме того, мы будем записывать результаты для любых эмбрионов, созданных, но не перенесенных в этом цикле стимуляции, чтобы рассчитать коэффициент живорождения при каждом извлечении. Все данные, которые собираются для исследования, являются клиническими данными, которые будут храниться в электронной медицинской карте как часть повседневной клинической помощи.

Исследуемая популяция

Все женщины в возрасте от 18 до 44 лет, представившие первый цикл аутологичного ЭКО , будут потенциально иметь право на участие. Дополнительные критерии отбора включают предоставление письменного информированного согласия.

Женщины не будут иметь права участвовать на основании нижеприведенных критериев исключения.

• Плановое доимплантационное генетическое тестирование

• История повторного невынашивания беременности (≥2 самопроизвольных абортов)

• В плане лечения предпочтение отдается любому п.ф. 3 или п.ф.д. 5 перенос эмбриона

• Планируемое гестационное носительство

• Индекс массы тела> 40

• Наличие бесплодия с маточным фактором

Кроме того, участники будут исключены из исследования после получения согласия и до рандомизации, если они встретятся любой из перечисленных ниже критериев в ходе цикла ЭКО:

• > 5 или <1 эмбрионов с 2 пронуклеусами на 1-й день после извлечения яйцеклетки

• Выстилка эндометрия <7 мм, измеренная в день срабатывания триггера

• Триггер только для люпрона

• Повышенный прогестерон в свежий цикл (≥1.5 нг / мл)

• Отсроченное оплодотворение (> 18 ч)

• Экстренная внутрицитоплазматическая инъекция сперматозоидов (после неудачного регулярного оплодотворения)

• Использование неэякулированной спермы (извлечение семенников из яичек)

• Номер переноса эмбрионов вне рекомендаций Американского общества репродуктивной медицины (ASRM)

• Цикл преобразуется в цикл, в котором все эмбрионы замораживаются

Рандомизация

Эмбрионы будут оцениваться на 1-й день после извлечения яйцеклеток в соответствии с обычная клиническая практика.Если у пациентов есть от 1 до ≤5 эмбрионов с 2 доступными пронуклеусами, они будут рандомизированы для переноса эмбрионов на стадии дробления или бластоцисты. Мы будем использовать сгенерированную компьютером блочную рандомизацию для рандомизации участников в соотношении 1: 1 к группе лечения на третий или пятый день. Рандомизация будет стратифицирована по центру лечения, возрасту (<38 и ≥ 38 лет) и по количеству эмбрионов (1-2 и 3-5 эмбрионов в день 1 после извлечения яйцеклеток). Рандомизация будет выполняться в электронном виде с использованием безопасного веб-приложения (REDCap).Будет обеспечено сокрытие распределения, поскольку рандомизация не произойдет до тех пор, пока пациент не получит право участвовать в исследовании, которое проводится после согласия на участие. Кроме того, рандомизация будет выполняться персоналом эмбриологической лаборатории, а не врачами-исследователями. В соответствии со стандартной клинической практикой клиницист (который также является членом исследовательской группы) позвонит участникам, чтобы сообщить им количество оплодотворенных эмбрионов, и на этом этапе также сообщит им день переноса, на который они были рандомизированы.На этом этапе у участников будет возможность не продолжать день перевода, в который они были рандомизированы. Мы ожидаем, что большинство пересечений произойдет из-за участников п.ф.д. 5 группа только с 1-2 эмбрионами, желающими перенести эмбрион на п.ф. 3. Участникам, которые решат не продолжать назначенный им день перевода, будет предложено продолжить свое участие, чтобы мы могли собрать данные о результатах цикла для анализа намерения лечить. Из-за характера вмешательства ни участники, ни персонал не могут быть скрыты от распределения, но настоятельно рекомендуется не раскрывать статус распределения участника при последующих оценках.Сотрудник Boston IVF, не входящий в исследовательскую группу, будет вводить данные в компьютер в отдельных таблицах, чтобы исследователи могли анализировать данные, не имея доступа к информации о распределении. Проведение испытаний и соблюдение протокола будут проверяться каждые 6 месяцев клиническим руководителем каждого отдельного исследовательского центра.

Обоснование гипотезы не неполноценности и оценки размера выборки

Учитывая потенциальные преимущества переноса только бластоцист и тот факт, что перенос эмбрионов на стадии дробления для пациентов с небольшим количеством жизнеспособных эмбрионов в настоящее время является обычной практикой во многих центрах ЭКО, эмпирический анализ Необходимы доказательства для определения ценности переноса бластоцисты по сравнению с переносом на стадии дробления у пациентов с плохим прогнозом.Большинство человеческих эмбрионов, не приводящих к беременности, терпят неудачу из-за врожденных хромосомных аномалий, которые не могут быть спасены окружающей средой, с которой сталкивается эмбрион. Кроме того, существуют правдоподобные аргументы в пользу лучших результатов развития как для p.f.d. 3 передача и п.ф.д. 5 передача. Более раннее воздействие на эмбрионы окружающей среды in vivo может максимизировать результаты развития эмбрионов на стадии дробления. С другой стороны, улучшенная пространственно-временная синхронизация между эмбрионом и полостью матки поддерживает перенос бластоцисты.Таким образом, этот вопрос поддается дизайну не неполноценности.

Наш выбор границы не меньшей эффективности, т. Е. Наибольшей клинической разницы в частоте живорождений за одно извлечение, приемлемой между переносом эмбрионов на стадии дробления и бластоцисты, основан на сочетании клинической оценки и статистических соображений. Учитывая, что нет данных из предыдущих исследований, которые помогли бы определить клиническую разницу между стадией дробления и переносом бластоцисты у пациентов с худшим прогнозом, мы полагались на клиническое суждение наших собственных и внешних экспертов, чтобы определить, что предел не меньшей эффективности составляет 10%. клинически приемлемо.Мы использовали данные Бостонского ЭКО для оценки частоты живорождений на перенос эмбрионов на стадии дробления. Среди женщин с ≤5 зигот на 1-й день примерно 24% родили живого ребенка после 3-го дня переноса. Учитывая, что многие из этих циклов не приводят к криоконсервации эмбрионов и последующему переносу замороженных эмбрионов, разумно предположить, что частота живорождений за цикл составляет примерно 25% для п.р. 3 передачи. Предполагая, что коэффициент живорождения в обеих группах составляет 25%, предел не меньшей эффективности составляет 10%, а уровень односторонней значимости равен 0.025 и 80% мощности, требуется размер выборки 296 на группу. Чтобы до 10% пациентов вышли из исследования после рандомизации или были потеряны для последующего наблюдения, мы стремимся набрать 329 участников на группу, в результате чего общий размер выборки составит 658 участников. По нашим оценкам, в 2018 году на всех сайтах было 710 подходящих пациентов. Предполагая, что 50% подходящих пациентов согласятся на участие в исследовании, мы предполагаем, что период регистрации составит 22 месяца. Учитывая, что пациенты хранят свои замороженные эмбрионы в наших учреждениях, мы ожидаем минимальных потерь для последующего наблюдения.

Сбор данных и статистический анализ

Для всех женщин, согласившихся на участие, будут собраны следующие данные (i) количество и качество перенесенных эмбрионов на стадии дробления и бластоцисты в соответствии с критериями классификации Гарднера [17] (ii) беременность результат теста через 2 недели после извлечения яйцеклетки или через 9 дней после переноса замороженных эмбрионов, (iii) если тест на беременность положительный, мы проведем акушерское трансвагинальное УЗИ в сроке гестации 7-8 недель, чтобы подтвердить текущую беременность и многоплодие, (iv) исход беременности (выкидыш, гибель плода, живорождение).Эти данные будут вводиться в электронном виде в медицинские карты пациентов в рамках повседневной клинической помощи и собираться исследовательской группой для анализа. Для контроля доступа к данным исследования будет использоваться система паролей. Полное резервное копирование первичной базы данных будет выполняться два раза в месяц. Все отчеты с данными будут подготовлены таким образом, чтобы невозможно было идентифицировать отдельного участника.

И анализ намерения лечить, и анализ по протоколу отмечены в руководстве по отчетности РКИ (CONSORT) как действующие подходы.Для этого исследования мы проведем анализ намерения лечить, потому что это золотой стандарт для РКИ, даже с перекрестным переходом, отменой и потерей для последующего наблюдения. Мы также проведем анализ по протоколу, поскольку это действительный статистический подход и будет служить анализом чувствительности. Описательные данные будут представлены в виде пропорции, среднего со стандартным отклонением или медианы с межквартильным размахом. Сравнения будут проводиться с использованием критериев хи-квадрат или точных критериев Фишера для категориальных переменных и параметрических или непараметрических тестов для непрерывных переменных на основе распределения данных.Мы будем использовать лог-биномиальную регрессию для оценки отношений рисков (ОР) и 95% доверительных интервалов для первичных и вторичных исходов. Хотя мы ожидаем, что рандомизация уравновесит распределение измеренных и неизмеренных потенциальных искажающих факторов в двух группах исследования, если это не так, мы будем оценивать влияние потенциальных искажающих факторов по мере необходимости. Кроме того, мы проведем анализ заранее определенных подгрупп среди участников с ≤2 по сравнению с 3-5 зиготами на p.f.d 1, а также участников с эмбрионами плохого или хорошего качества, перенесших перенос одного эмбриона.Мы будем основывать анализ неоднородности эффектов лечения для этих подгрупп на статистическом тесте взаимодействия [18, 19]. Этот тест взаимодействия исследует, в какой степени любые наблюдаемые различия между подгруппами могут быть отнесены к случайным отклонениям. Все данные будут проанализированы с помощью SAS 9.4 (SAS Institute Inc., Кэри, Северная Каролина, США).

Первичным результатом исследования является частота живорождений (≥ 22 недель беременности) на одно извлечение среди участников с худшим прогнозом, у которых перенос эмбриона на стадии дробления по сравнению с переносом бластоцисты в анализе намерения лечить.Популяция, намеревающаяся лечиться, будет включать всех рандомизированных участников, включая тех, кто перешел в другую группу лечения (т.е. участников, которые рандомизированы в группу переноса бластоцисты, но фактически получили перенос эмбриона на стадии дробления, или участников процесса дробления). этапная группа, запрашивающая перенос бластоцисты). Предполагая, что уровень живорождения для переноса стадии дробления составляет 25%, абсолютная разница в частоте живорождений между переносом эмбриона на стадии бластоцисты и стадии дробления соответствует RR, равному 0.6 (RR = 0,15 / 0,25) (рис.3). Таким образом, первичный анализ будет интерпретироваться следующим образом: если нижняя граница 95% доверительного интервала (ДИ) для разницы в коэффициентах живорождения на выборку лежит справа от 10% маржи не меньшей эффективности (ОР = 0,6), докажем не меньшую эффективность переносов бластоцист на уровне значимости α = 0,025; превосходство будет продемонстрировано, если нижняя граница двустороннего 95% доверительного интервала лежит полностью правее 1,0. Если весь 95% доверительный интервал ниже границы не меньшей эффективности (RR = 0.6) из-за разницы результатов группа лечения будет объявлена ​​«низшей». Если 95% доверительный интервал включает маржу не меньшей эффективности RR = 0,6, результаты исследования будут считаться неубедительными (рис. 3) [20].

Рис. 3

Возможные результаты РКИ не меньшей эффективности PRECiSE. Граница не меньшей эффективности установлена ​​равной 10% абсолютной разницы в уровне живорождений, что соответствует коэффициенту риска (ОР) 0,6 для переноса эмбрионов p.f.d 5 по сравнению с p.f.d.3. a нижняя граница доверительного интервала (ДИ) лежит выше границы не меньшей эффективности, равной 0.6: п.ф.д. 5 не уступает п.ф.д. 3 перенос эмбриона ( b ) нижняя граница ДИ лежит выше границы не меньшей эффективности, а ДИ включает нулевое значение (RR = 1.0): p.f.d. 5 не ниже и эквивалентен p.f.d. 3 перенос эмбрионов ( c ) и ( d ) CI включает границу не меньшей эффективности 0,6: неубедительно ( e ) верхняя граница CI находится ниже границы не меньшей эффективности 0,6: p.f.d. 5 уступает п.ф.д. 3 перенос эмбриона ( f ) нижняя граница ДИ лежит выше нулевого значения (RR = 1.0): п.ф.д. 5 превосходит p.f.d. 3 перенос эмбрионов

Промежуточный анализ данных

Будет назначен Совет по безопасности и мониторингу данных (DSMB), не принимающий непосредственного участия в исследовании. DSMB не зависит от организаторов исследования в Boston IVF и Clinica Eugin и возглавляется доктором Мишель Хакер (Медицинский центр Beth Israel Deaconess). В течение периода набора для участия в исследовании промежуточные анализы будут предоставлены в DSMB в строгой конфиденциальности вместе с любыми другими анализами, которые комитет может запросить.Роль DSMB будет заключаться в рассмотрении любых этических вопросов, которые могут возникнуть в ходе судебного разбирательства, и в рассмотрении промежуточного анализа. Промежуточный анализ клинической частоты наступления беременности будет проведен и рассмотрен DSMB после того, как 50% участников исследования будут рандомизированы.

Прекращение исследования

DSMB попросят дать совет относительно прекращения исследования, если у них есть доказательства значимого преимущества или недостатка для одной из групп лечения, и они считают, что результаты могут повлиять на клиническую практику.Следующие руководящие принципы предлагаются для DSMB, чтобы рекомендовать прекратить исследование или временно приостановить набор, если во время промежуточного анализа наблюдается одно из следующего: (1) разница в частоте клинической беременности превышает 20% в одной сравниваемой группе нового перевода. с другим; Различие между двумя группами будет считаться значимым, если значение p для разницы меньше 0,001 (2), в одной группе ET заметно больше нежелательных явлений, таких как выкидыш или многоплодная беременность, по сравнению с другой (3 ) набор не происходит с такой скоростью, которая позволила бы исследованию достичь целевого размера выборки в разумные сроки.Следует отметить, что если окажется, что неожиданно большое количество отмененных переносов свежих эмбрионов в группе переноса 5-го дня, любой из наблюдательных советов исследовательского учреждения может также временно или навсегда остановить исследование в любое время. Если по какой-либо причине исследование будет временно или постоянно остановлено, последующее наблюдение за уже включенными участниками будет продолжаться в соответствии с первоначальным графиком, и все уже включенные участники будут получать постоянную помощь в соответствии с их клиническим состоянием и обстоятельствами в соответствии со стандартной практикой каждого центра.

Продолжительность проекта

Ожидается, что набор участников для испытания и все последующие действия могут быть завершены примерно через 31 месяц. Набор начнется в январе 2020 года после того, как будут проверены процедуры испытаний, обучен исследовательский персонал и распространены материалы во все исследовательские центры в рамках сетей Бостонского ЭКО и Clinica Eugin.

На пути к автоматизации обнаружения развития человеческого эмбриона на ранних стадиях | BioMedical Engineering OnLine

Time-lapse system

Time-lapse (TL) система является частью инкубатора ЭКО, который используется для регистрации развития эмбриона во время его культивирования (см.рис.6). Он захватывает изображения эмбриона через определенные промежутки времени (в нашем случае каждые 5 минут) и сохраняет изображения. Обычно такая система состоит из трех основных компонентов: (1) источника света, (2) оптики микроскопа и (3) видеокамеры. Обычно красный свет с длиной волны 650 нм используется для освещения эмбриона, который культивируется в специально разработанной чашке для культивирования, называемой культурной монетой. Оптика микроскопа увеличивает клетки эмбриона в 20 раз. Система TL оснащена 2-мегапиксельной видеокамерой, которая позволяет снимать эмбрион на площади 121 × 121 мкм.В системе TL используется специальное зеркало (призма), которое концентрирует свет и направляет его на эмбрион и датчик камеры.

Рис.6

Схема покадровой системы

Оценка эмбрионов основана на временных интервалах между расщеплениями клеток, которые регистрируются визуально. Эмбрион считается высококачественным, если интервалы времени дробления соответствуют нормативным данным. Слишком короткие или слишком длинные интервалы между дроблениями сигнализируют об аномальном развитии эмбриона, что может привести к прерыванию беременности.Система TL позволяет регистрировать развитие эмбриона в течение 5 дней с 5-минутными интервалами для создания последовательности изображений. Современные инкубаторы для покадровой съемки, такие как ESCO Miri TL, оснащены оптическими микроскопами, с помощью которых можно снимать человеческий эмбрион в семи различных фокальных плоскостях для получения дополнительной информации. Теперь эмбриологи должны оценить каждое отдельное изображение в последовательности и решить, какой эмбрион подходит для переноса. Это сложная задача не только из-за того, что эмбрион может вести себя неожиданно во время своего развития, но и из-за огромного набора данных изображений, который включает более 10 000 изображений на эмбрион, которые необходимо оценивать вручную.Квалифицированному эмбриологу требуется менее 2 минут для аннотирования одного эмбриона в том случае, если эмбрионы не имеют высокого процента фрагментации. Обычно у пациентов с ЭКО бывает до 5 или 10 эмбрионов. Отныне ручная аннотация всех эмбрионов для одного пациента может занимать до 20 минут. Автоматическая система аннотаций может выполнять ту же работу в 10 раз быстрее и без вмешательства человека.

Таким образом, в статье представлена ​​автоматизированная система обнаружения развития эмбриона, которая состоит из двух основных компонентов: (1) локализация эмбриона на изображении и (2) идентификация стадий развития эмбриона с целью выявления аномальных схемы разделения.Поскольку обнаружение локализации эмбриона на изображении является решающим шагом, предлагается алгоритм, который использует каскадный классификатор на основе признаков Хаара для определения приблизительного местоположения эмбриона и указания точного местоположения с помощью излучающих линий.

Автоматическое определение местоположения эмбриона

Каскадный классификатор

Одним из основных шагов в этом исследовании является автоматическое определение местоположения эмбриона. Эмбрионы ЭКО обычно имеют круглую форму с более светлыми краями.Каскадный классификатор был обучен на образце, содержащем изображения с целевым объектом, помеченным как положительные, с отрицательными изображениями, не содержащими ни одного из этих объектов. После обучения классификатора его можно применять для определения целей на изображении. Чтобы исследовать весь кадр, окно поиска перемещается по изображению. Окно поиска классификатора можно легко изменить, когда размер целевого объекта неизвестен. В этом случае поиск следует выполнить несколько раз, используя все возможные размеры окна поиска, которые размещаются во всех возможных местах изображения [26,27,28].

Каскадирование — это частный случай ансамблевой модели, которая построена из нескольких последовательно соединенных классификаторов. Обучение — это многоэтапный процесс, в котором расширение исходных данных путем вставки новых атрибутов выполняется на каждом этапе. Этот процесс многократно ускоряет обработку изображений, так как нет необходимости проверять все уже изученные функции. Признаки типа Хаара (см. Рис. 7c) обычно используются в качестве входных данных для основных классификаторов.

Фиг.7

Графическое представление свойств, подобных Хаару: — упрощенный пример , характерный для Хаара, представленный на интегральном изображении; b шаблонов различных функций Хаара; c фрагмент изображения эмбриона с различными шаблонами функций

Как видно на рис. 7, элементы типа Хаара извлекаются из смежных прямоугольных областей в определенном месте в окне поиска. Затем вычисляется разница между суммами интенсивностей пикселей в каждой области.Числовое значение одной функции типа Хаара вычисляется с использованием интегральных изображений. Интегральные изображения представляют собой двумерные справочные таблицы в виде матрицы того же размера, что и исходное изображение. Каждый элемент целостного изображения представляет собой сумму всех пикселей, расположенных в верхнем левом положении исходного изображения. Числовое значение или сумма S свойства Хаара выражается с помощью формулы

$$ \ begin {align} S = I (\ textit {C}) + I (\ textit {A}) — I (\ textit {B}) — I (\ textit {D}), \ end {align} $$

где A , B , C и D — это точки, которые принадлежат целостному изображению Я .Сумма S зависит от типа выбираемого элемента типа Хаара. Обычно для описания целевого объекта с достаточной точностью необходимо получить большое количество характеристик, подобных Хаару. Следовательно, эти функции передаются в каскадный классификатор, чтобы создать сильного обучаемого.

Предлагаемый алгоритм определения местоположения эмбриона

По умолчанию каскадный классификатор позволяет быстро определить примерное местоположение эмбриона; однако этого недостаточно для решения нашей проблемы.Поэтому разработан алгоритм определения местоположения эмбриона (см. Алгоритм 1). Обнаружение эмбрионов состоит из двух основных этапов обработки. Первый шаг включает применение каскадного классификатора для определения приблизительного местоположения. Затем на следующем этапе оценивается более точное местоположение эмбриона с использованием излучающих линий на изображении, отфильтрованном фильтром Собеля. В этой работе используются два оператора Собеля \ (G_x \) и \ (G_y \), которые выражаются как

$$ \ begin {align} G_x = \ begin {bmatrix} -1 & 0 & 1 \\ -2 & 0 & 2 \\ -1 & 0 & 1 \\ \ end {bmatrix}, \ quad \\ G_y = \ begin {bmatrix} 1 & 2 & 1 \\ 0 & 0 & 0 \\ -1 & -2 & -1 \\ \ end {bmatrix}, \ end {align} $$

где \ (G_x \) — это градиент изображения в горизонтальном направлении, а \ (G_y \) — это градиент изображения в вертикальном направлении.2_г}. \ end {align} $$

Предлагаемый алгоритм использует в качестве входных данных изображение в градациях серого. Прямоугольная область интереса (ROI) возвращается после выполнения алгоритма. Входное изображение обрабатывается в разных масштабах, чтобы найти эмбрион нужного размера (шаги 3–10). Если для выполнения условия на шаге 7 применяются все признаки Хаара, то определяется приблизительное местоположение эмбриона (шаг 8). Более точное местоположение (ROI *) эмбриона оценивается на шагах 11–15.Фильтр Собела [29] используется для нахождения приблизительной величины градиента в каждой точке полутонового изображения в ROI (шаг 11). Излучающие линии в каждой точке обнаруженного квадрата рисуются на основе заданных параметров, таких как длина линии и угол между линиями. Для этого применяется алгоритм рисования линий Брезенхема [30] (шаг 13). Пожалуйста, обратитесь к Приложению А для более подробного объяснения этого алгоритма. Сумма величины градиента для каждого концентрического круга определяется в каждой точке, расположенной на линиях.Результатом этого шага является гистограмма полученных значений (см. Приложение B). Точечная оценка вычисляется путем определения максимального значения на гистограмме и ее расстояния от центра (шаг 14).

Достоинством предложенного алгоритма является возможность усиления ребер на практически равном расстоянии от центральной точки. Хотя оптимизаторы на основе градиента Соболева использовались в некоторых предыдущих исследованиях [31,32,33], метод, предложенный в этой работе, эффективно использует традиционный оптимизатор.Кроме того, предложенный подход подходит для обнаружения слабых и округлых кривых на зашумленном фоне, поскольку он обеспечивает успешные результаты без дополнительных шагов для уменьшения шума или нормализации интенсивности, как было показано в предыдущих исследованиях [34, 35]. Для сравнения, снижение шума обычно применяется на основе определенных типов или уровней шума при использовании традиционных методов [36, 37]. Для дальнейшей обработки изображений важно, чтобы весь эмбрион был правильно обрезан, что является основой для определения размера клетки, отслеживания стадий развития эмбриона и последующей классификации их по определенным классам.

В качестве альтернативы эту задачу можно решить с помощью методов обнаружения объектов, таких как локальные двоичные шаблоны (LBP) или гистограмма ориентированных градиентов (HOG). Оба метода были протестированы, но для дальнейшей разработки был выбран каскадный классификатор. Методам HOG и LBP не хватает точности локализации, поскольку они требуют высококонтрастного изображения, на котором целевой объект фиксируется с резкими краями. Более того, эти методы не могут обнаруживать частично перекрывающиеся, зашумленные или размытые объекты, а также они слишком чувствительны к повороту объекта и местоположению области целевого объекта [38,39,40,41].Изображение эмбриона, полученное с помощью системы покадровой съемки, немного размыто, а границы эмбриона слишком нечеткие; поэтому следует использовать методы, позволяющие обобщить результаты.

Идентификация стадии развития эмбриона путем разработки системы классификации на основе сверточной нейронной сети

Идентификация ранней стадии развития эмбриона сформулирована как задача многоклассового прогнозирования с целью определения количества клеток в процессе деления до дня 5 развития эмбриона.Первая попытка решения данной проблемы заключалась в использовании анализа главных компонент (PCA) и SVM. Каскадный классификатор использовался для определения местоположения эмбриона на изображении. PCA предназначался для уменьшения размерности данных и извлечения признаков. SVM был обучен классифицировать различные клеточные стадии на основе характеристик PCA. Комбинация каскадного классификатора, PCA и SVM дала точность классификации приблизительно 85%. Поэтому мы использовали CNN для построения системы классификации эмбриональных клеток, поскольку CNN стали одной из наиболее широко используемых моделей глубокого обучения и демонстрируют результаты высокой точности в различных задачах распознавания изображений [42, 43].Общая архитектура CNN состоит из нескольких сверток, пулов и полностью связанных уровней. Сверточный слой вычисляет выход нейронов, которые подключены к локальным областям на входе. Уровень объединения уменьшает пространственный размер представления, чтобы минимизировать количество параметров и вычислений в сети. За этими слоями следуют полностью связанные слои, ведущие к слою Softmax, который является последним классификатором. Для настоящих экспериментов были выбраны две популярные архитектуры AlexNet и VGG16 (см.рис.8). Экспериментальные исследования проводились на машине с Windows 10 с 16,0 ГБ оперативной памяти и процессором Intel Core i7-7700K 4,20 ГГц. Менее 45 мс требовалось для обработки одного изображения и около 1 мин (в зависимости от количества дней инкубации) требовалось для анализа всего развития эмбриона от начала до конца.

AlexNet демонстрирует высокие результаты классификации в различных типах приложений, сохраняя при этом простую и понятную структуру [44]. В результате сеть такой архитектуры легко реализовать.Небольшое количество параметров не требует больших вычислительных ресурсов и памяти. Эта архитектура состоит из пяти сверточных слоев и трех полностью связанных слоев. AlexNet включает максимальное объединение и использует нелинейность выпрямленного линейного модуля (ReLU), которая позволяет обучать сеть намного быстрее по сравнению с использованием общей функции активации (например, tanh или сигмоида) вместе с увеличением данных и регуляризацией выпадения во избежание переобучения.

Сеть VGG16 [45] является улучшением по сравнению с AlexNet, обеспечивая более глубокую архитектуру.В этой архитектуре всего 16 уровней, включая 13 сверточных слоев и 3 полностью связанных (FC) уровня, за которыми следует классификатор Softmax. В VGG16 фильтры с большим размером ядра в первых сверточных слоях (\ (11 \ times 11 \), \ (5 \ times 5 \)) заменены множественными фильтрами \ (3 \ times 3 \), которые используются во всех 13 сверточных слоев. Максимальное объединение слоев использует только окно размером \ (2 \ 2 \) пикселей с шагом 2. Для всех сверточных слоев шаг и отступ установлены на 1 пиксель.

Фиг.8

Классификация изображений эмбрионов на основе архитектур AlexNet и VGG16

Сравнение этих двух архитектур показывает, что VGG16 имеет вдвое больше параметров (\ (\ sim \) 527 МБ требуемой памяти), чем AlexNet (\ (\ sim \) 232 МБ требуемой памяти), что делает более вероятным наблюдение VGG16 демонстрирует \ (\ sim \) на 15% более высокую точность классификации по сравнению с AlexNet [46]. Однако вычислительная сложность VGG16 очень высока, в 10 раз больше, чем у AlexNet. Примечательно, что AlexNet — одна из немногих моделей CNN, способных обеспечить производительность в режиме супер-реального времени с очень маленькими размерами пакетов, что позволяет снизить потребление системной памяти (например,грамм. размер пакета 1 требует менее 1 ГБ памяти). В этом исследовании обе архитектуры используются для изучения и оценки их возможностей достижения результатов с высокой точностью (более 90%) при определении общего количества клеток на изображениях эмбриона.

Модель классификации была реализована с использованием MatConvNet [47], реализации CNN с открытым исходным кодом в среде MATLAB, которую можно легко расширить для разработки новых архитектур CNN. Для реализаций модели глубокого обучения, таких как MATLAB 2016a (или более поздняя версия), компилятор C \ C ++ и компьютер с графическим процессором NVIDIA с поддержкой CUDA, поддерживающим вычислительные возможности 2, существуют особые программные и аппаратные требования.0 или выше.

Как правило, для оценки эффективности выбранных классификаторов используются различные типы показателей. В настройке нескольких классов результат создается для многих предопределенных классов \ (\ {C_1, \ ldots, C_i, \ ldots, C_K \} \), где K — мощность класса [20, 21]. Соответственно, для отдельного класса \ (C_i \) основные подсчеты определяются как истинные положительные результаты \ (TP_i \), ложные положительные результаты \ (FP_i \), ложные отрицательные результаты \ (FN_i \) и истинные отрицательные результаты \ (TN_i \). . Это главные входы в матрицу путаницы.Список показателей, используемых для оценки производительности мультиклассового предиктора, богаче по сравнению с бинарной классификацией. Стандартные показатели производительности изменены, чтобы учесть распределение классов, приводящее к вычислению макро-усреднения или микро-усреднения. Макро-среднее значение определяет производительность, относящуюся ко всем классам одинаково, тогда как микро-среднее значение учитывает вклад всех классов в вычисление выбранной меры. Очевидно, что в условиях нескольких классов предпочтительнее микро-среднее значение, если дисбаланс классов заметен.

Пренатальное развитие | Продолжительность развития

Периоды внутриутробного развития

Теперь мы обратим наше внимание на пренатальное развитие, которое делится на три периода: зародышевый период, эмбриональный период и плодный период. Вот обзор некоторых изменений, которые происходят в каждый период.

Зародышевый период

Сперма и яйцеклетка при зачатии

Зародышевый период (около 14 дней) длится от зачатия до имплантации зиготы (оплодотворенной яйцеклетки) в слизистую оболочку матки.За это время в организме начинается деление и рост клеток. После четвертого удвоения также начинает происходить дифференцировка клеток. По оценкам, около 60 процентов естественных зачатий не могут имплантироваться в матку. Этот показатель выше для зачатий in vitro.

Эмбриональный период

Фото Lunar Caustic

Этот период начинается после того, как организм имплантируется в стенку матки. Длится с третьей по восьмую неделю после зачатия.В течение этого периода клетки продолжают дифференцироваться, и через 22 дня после зачатия формируется нервная трубка, которая становится головным мозгом и позвоночником. Рост во время пренатального развития происходит в двух основных направлениях: от головы к хвосту (головное развитие) и от средней линии кнаружи (проксимодистальное развитие). Это означает, что те структуры, которые расположены ближе всего к голове, развиваются раньше, чем те, что ближе всего к ступням, а те, что ближе всего к туловищу, развиваются раньше, чем те, которые находятся вдали от центра тела (например, руки и пальцы).Голова развивается на четвертой неделе, и предшественник сердца начинает пульсировать. На ранних стадиях эмбрионального периода видны жабры и хвост. Но к концу этого этапа они исчезают, и организм приобретает более человеческий вид. Около 20 процентов организмов терпят неудачу в эмбриональном периоде, обычно из-за грубых хромосомных аномалий. Как и в случае зародышевого периода, часто мать еще не знает, что беременна. Именно на этой стадии формируются основные структуры тела, в результате чего эмбриональный период является временем, когда организм наиболее уязвим для наибольшего ущерба при воздействии вредных веществ.(Мы рассмотрим это в разделе о тератологии ниже.) Потенциальные матери не часто осознают риски, которые они представляют для развивающегося ребенка в это время. Эмбрион составляет около 1 дюйма в длину и весит около 4 граммов в конце этого периода. В это время эмбрион может двигаться и реагировать на прикосновения.

Период плода

С девятой недели до рождения организм называется плодом. На этом этапе основные структуры продолжают развиваться.К 12 неделе у плода есть все части тела, включая наружные гениталии. В следующие недели у плода разовьются волосы, ногти, зубы, а выделительная и пищеварительная системы будут продолжать развиваться. В конце 12-й недели плод достигает 3 дюймов в длину и весит около 28 граммов.

В течение 4-6 месяцев глаза становятся более чувствительными к свету и слух, развивается слух. Дыхательная система продолжает развиваться. Такие рефлексы, как сосание, глотание и икота, развиваются в течение 5-го месяца.В это время также присутствуют циклы сна и бодрствования. Первый шанс на выживание вне матки, известный как возраст жизнеспособности, достигается примерно в 22 и 26 недель (Moore & Persaud, 1998). Многие практикующие не решаются прибегнуть к реанимации до 24 недель. Большинство нейронов в головном мозге развились к 24 неделе, хотя они все еще находятся в зачаточном состоянии, а глиальные или питательные клетки, поддерживающие нейроны, продолжают расти. На 24 неделе плод может чувствовать боль (Королевский колледж акушеров и гинекологов, 1997).

Между 7-м и 9-м месяцами плод в основном готовится к рождению. Он тренирует свои мышцы, его легкие начинают расширяться и сжиматься. Под кожей образуется жировая прослойка. Плод набирает около 5 фунтов и 7 дюймов в течение последнего триместра беременности, что включает в себя слой жира, накопленный в течение 8-го месяца. Этот слой жира служит изоляцией и помогает ребенку регулировать температуру тела после рождения.

Измененные клетки кожи человека, имитирующие раннюю стадию развития эмбриона

Донна Лу

Структуры iBlastoid выглядят как настоящие человеческие бластоцисты

Университет Монаша

Живые структуры, моделирующие раннее эмбриональное развитие человека, были полностью созданы из клеток кожи.Эти модели означают, что должна быть возможность изучать бесплодие, ранний выкидыш и раннее эмбриональное развитие без спорного использования реальных человеческих эмбрионов — хотя модели могут сами по себе поднимать этические проблемы.

Ранее единственным способом изучения раннего развития человеческих эмбрионов были бластоцисты, полученные в результате процедур ЭКО. Бластоцисты представляют собой шарообразную раннюю стадию эмбрионального развития, которая формируется через пять дней после оплодотворения и может продолжать формировать эмбрионы.Но их использование в науке вызывает споры из-за их способности превратиться в живую человеческую личность.

Теперь, перепрограммировав фибробласты, клетки соединительной ткани, взятые из образцов кожи, Хосе Поло из Университета Монаша в Мельбурне, Австралия, и его коллеги создали структуры, похожие на бластоцисты человека.

«Впервые у людей мы создаем эмбриональную структуру без яйца», — говорит Джейсон Лимниос из Университета Бонда в Голд-Косте, Австралия, который не принимал участия в исследовании.»Это большое дело».

Структуры, которые команда назвала iBlastoids, могут быть использованы для моделирования первых двух недель эмбрионального развития.

iBlastoids структурно и генетически очень похожи на настоящие человеческие бластоцисты, но не идентичны. Например, у iBlastoids отсутствует блестящая оболочка — мембрана, которая окружает бластоцисту до того, как она имплантируется в матку. «Это то, что мы никогда не сможем смоделировать», — говорит Поло.

«Прямо сейчас вы не можете вживить это женщине и забеременеть», — говорит Лимниос.«Он не вырастет в плод или ребенка, потому что в нем отсутствуют некоторые из наиболее важных структурных частей».

Команда использовала технику, называемую ядерным перепрограммированием, для создания iBlastoids. Они взяли фибробласты у взрослых доноров и, изменив гены, экспрессируемые в клетках, изменили их свойства.

При помещении в трехмерный каркас, известный как внеклеточный матрикс, клетки спонтанно организовываются в сферические структуры, содержащие отдельные слои клеток, которые содержат бластоцисты человека.

iBlastoids могут давать начало плюрипотентным стволовым клеткам — клеткам, которые способны самообновляться и дифференцироваться в разные типы клеток тела. Они могут помочь в продвижении исследований бесплодия, позволяя ученым изучать, что происходит, когда эмбрионы подвергаются воздействию токсинов или вирусов на раннем этапе развития. По словам Лимниоса, все это теперь можно было сделать без использования настоящих человеческих эмбрионов.

Однако любые новые открытия, сделанные с использованием iBlastoids, могут потребовать подтверждения с использованием настоящих человеческих бластоцист, говорит Поло, хотя их использование может позволить проводить исследования в более широком масштабе, чем это возможно сейчас.

«Вы можете использовать 1000 или 10 000 iBlastoids, чтобы что-то обнаружить, а затем пойти и проверить это открытие на трех бластоцистах», — говорит он.

Развитие эмбрионоподобных моделей поднимает этические и юридические вопросы. Во многих странах человеческие эмбрионы нельзя законно культивировать в лаборатории более 14 дней, хотя есть планы рассмотреть возможность изменения правила. По словам Поло, теперь необходимо будет обсудить, следует ли расширить этот предел для iBlastoids, учитывая, что они не являются настоящими человеческими эмбрионами.

«Закон должен догнать науку», — говорит Лимниос. «До этого времени все будут уважать действующие законы и обращаться с этими iBlastoids как с эмбрионами».

Ссылка на журнал: Nature , DOI: 10.1038 / s41586-021-03372-y

МОЗГ Сверху ВНИЗ

Процесс эукариотического эмбрионального развития

Процесс эукариотического эмбрионального развития

Все многоклеточные диплоидные эукариоты, размножающиеся половым путем, начинают жизнь как эмбрионы.Понимание стадий эмбрионального развития жизненно важно для объяснения того, как формируются эукариоты и как они связаны на древе жизни. Это понимание также может помочь ответить на вопросы, связанные с морфологией, этикой, медициной и другими соответствующими областями обучения. В частности, сравнительная эмбриология занимается документированием стадий
онтогенез. В девятнадцатом веке эмбриолог
Карл Эрнст фон Бэр замечательно отметил, что эмбрионы разных видов обычно имеют очень похожую структуру и расходятся по мере развития.Это сходство позволяет построить серию подробных стадий, демонстрируемых рядом различных организмов (хотя в действительности эмбриональное развитие — это непрерывный, а не поэтапный процесс), описывающих развитие событий, которые начинаются с зачатия.

Образование мужских и женских гамет (половых клеток) посредством
мейоз делает возможным оплодотворение. В
ovum, женская гамета, относительно велика (примерно 0,1 мм в диаметре у человека) и содержит цитоплазму, богатую органеллами и веществами, которые используются в процессе развития.В
сперматозоиды, мужские гаметы, достаточно велики, чтобы нести мужскую ДНК в капсуле, приводимой в движение подвижным хвостом. Для развития жизнеспособного потомства требуется успешное соединение яйцеклетки и сперматозоида, оба из которых являются гаплоидными (содержат половину числа соматических хромосом), чтобы сформировать диплоидную клетку. У многих млекопитающих сперматозоидам требуется пробить полупрозрачное эластичное покрытие яйцеклетки, известное как
zona pellucida перед оплодотворением. Как только сперматозоид проникает в яйцеклетку, происходит ряд физических и химических изменений, включая изоляцию яйцеклетки от других сперматозоидов и слияние родительских ядер.На этом этапе комплекс яйцеклетки и сперматозоидов называется зиготой. В
зигота — это первая клетка эмбриона, которая содержит генетическую информацию о новом организме. За образованием зиготы следует ее расщепление, которое влечет за собой быструю последовательность делений митотических клеток и производит
бластомеры. Конкретный тип расщепления (радиальный, двусторонний или спиральный) у различных организмов помогает определить
план кузова позже в разработке. Процесс
расщепление связано только с постоянным удвоением числа бластомеров, а не с ростом клеток; в результате получается шар клеток размером не больше, чем само исходное яйцо.Этот компактный шар клеток,
morula, еще не обнаруживает никаких признаков будущего строения тела и, в случае эмбрионов млекопитающих, все еще содержится в zona pellucida. В то время как у млекопитающих морула развивается в бластоцисту при продолжающемся делении бластомеров, бластомеры большинства других животных перемещаются, образуя полую сферу клеток, называемую бластулой. Бластоциста отличается от бластулы только тем, что она демонстрирует основную дифференцировку, в то время как бластула полностью недифференцирована.

Дифференциация, назначение определенной судьбы плюрипотентным клеткам, начинается, когда бластула прогрессирует посредством процесса, известного как
гаструляция. Гаструла формируется в результате несколько разных процессов у разных типов организмов, причем этот процесс больше всего отличается от исходного у позвоночных, хотя все, кроме простейших организмов, в конечном итоге образуют гаструлу, состоящую из трех
зародышевые листы:
энтодерма
мезодерма и
эктодерма.
Карты судьбы эмбриона и его слоев помогают проиллюстрировать дифференциацию каждой области.Энтодерма возникает в результате миграции клеток внутрь и, таким образом, образует самый внутренний слой. Его основная судьба — формирование пищеварительных и респираторных структур, а также дополнительных органов пищеварения, таких как поджелудочная железа и печень. Самый внешний зародышевый слой, эктодерма, в конечном итоге дает начало таким структурам, как нервная система и эпидермис (кожа). Мезодерма, расположенная между двумя другими зародышевыми листками, свидетельствует о прогрессирующей эволюционной сложности, поскольку она позволяет формировать полость тела, целом, которая, в свою очередь, позволяет переваривать пищу.Мезодерма не встречается у животных только с двумя зародышевыми листками, такими как
Porifera (губки) и
Cnidaria (например, медузы и анемоны). Мезодерма дает начало сосудистой и лимфатической системам, а также мышцам, костям и соединительной ткани. Следует отметить, что зародышевые листки, хотя и призваны дать начало определенным структурам, не делают этого до более позднего развития.

Процесс гаструляции хорошо задокументирован у таких организмов, как
морские ежи,
лягушки и люди.В каждом из них можно наблюдать основные этапы определенного пути развития, что делает изучение этих организмов полезным для общего понимания гаструляции и последующих процессов.

После гаструляции некоторые беспозвоночные проходят личиночную стадию (например,
pluteus у морских ежей), которая длится до тех пор, пока они не пройдут
метаморфозы и превращаются во взрослую форму. Однако позвоночные животные проходят через
нейруляция вместо того, чтобы стать личинкой. Невруляция влечет за собой формирование
нотохорд, создание
нервная трубка, из которой
центральная нервная система, и формирование
нервный гребень или нервная пластинка вместе с клетками нервного гребня.Помимо этих компонентов,
сомиты образуются по обе стороны нервной трубки. Сомиты — это простые сегментированные блоки клеток, которые позже разовьются в отдельные позвонки и ребра, а также некоторые дермы и мышцы. Форма организма до нейруляции довольно округлая, хотя во время процесса эмбрион претерпевает некоторое удлинение и принимает форму, похожую на частично покрытый оболочкой горох.

За нейруляцией внимательно следят
органогенез, когда внутренние органы и системы органов формируются и весь эмбрион претерпевает значительные морфологические изменения.За это время эмбрион становится длиннее и более плоским, на конце основного шипа появляется зачаток хвоста, а голова становится отличной от остального тела. Кроме того, зачаток придатков и зародыш становится отличным от окружающих клеток и жидкостей. Развитие головного мозга, органов зрения и спинного мозга следует за заметным утолщением нервной трубки и образованием мелких пузырьков в области головы. Зародышевые листки далее дифференцируются и становятся более специфичными, чтобы дать начало вышеупомянутым системам.

После органогенеза эмбрион вступает в ряд стадий роста и дальнейшей дифференцировки, которые длятся до конца эмбриональной стадии, после чего у млекопитающих он становится плодом. Важно понимать, что системы эмбриона еще далеки от полного развития, и как плод он требует защиты матки и ее уникальных условий.

Источники

1. Доддс, Эдвард К. и Уильям Лоусон. «Молекулярная структура в зависимости от эстрогенной активности.Соединения без ядра фенантрена ». Труды Королевского общества в Лондоне B 125 (1938): 222–32.
2. Гилберт, Скотт Ф. и Дэвид Эпель. Экологическая биология развития: интеграция эпигенетики, медицины и эволюции . Сандерленд, Массачусетс: Sinauer, 2009, 221–25.
3. Гилберт, Скотт Ф. Биология развития , 8-е изд. Сандерленд, Массачусетс: Sinauer, 2006, 673–75.

Мааян, Инбар, «Процесс развития эукариотических эмбрионов».

(20.10.2010). ISSN: 1940-5030 http://embryo.asu.edu/handle/10776/2071.

Государственный университет Аризоны. Школа наук о жизни. Центр биологии и общества. Энциклопедия проекта эмбриона.

© Правление Аризоны под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-Share Alike 3.0 Unported (CC BY-NC-SA 3.0) http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/

Перенос эмбриона бластоцисты

| Городское плодородие

Расширенная культура на стадии бластоцисты (перенос эмбрионов на 5-й или 6-й день)

Перенос эмбрионов бластоцисты — это специализированная методика экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), при которой эмбрион, культивированный до стадии бластоцисты, переносится в матку.

Именно на стадии развития бластоцисты (через пять дней после оплодотворения) эмбрион обычно выходит из маточной трубы в матку. Попав в матку, бластоциста начинает прикрепляться к слизистой оболочке матки в процессе, известном как имплантация.

Преимущество попытки вырастить эмбрионы до стадии бластоцисты состоит в том, что у них должен быть больше шансов на имплантацию, поскольку фаза развития эмбриона соответствует среде матки. В результате можно заменить меньшее количество эмбрионов, что минимизирует риск многоплодной беременности.

Недостатком является то, что меньшее количество эмбрионов «выживают» или дорастают до этой фазы (вероятно, около 30-50% из них). Существует вероятность (до 10%), что ни один из них не достигнет стадии переноса бластоцисты, и поэтому эмбрионы не будут доступны для переноса. Также значительно снижается доступность «лишних» эмбрионов для замораживания.

Расширенная культура на стадии бластоцисты — пошаговое руководство

Пожалуйста, нажмите на изображение ниже, чтобы просмотреть его полностью и загрузить нашу инфографику.

Перенос эмбрионов бластоцисты — процедура лечения

эмбрионов ЭКО обычно переносятся на второй или третий день после извлечения яйцеклеток, на стадии от четырех до восьми клеток. Эмбрионы ЭКО должны продолжать расти еще два или три дня, чтобы достичь стадии переноса бластоцисты (100–150 клеток), прежде чем они будут готовы к имплантации в стенку матки (эндометрий).

Бластоцисты могут иметь больший потенциал для имплантации в стенку матки, чем эмбрионы на более ранних стадиях.Многие эмбрионы перестают расти на стадии от четырех до восьми клеток, вероятно, из-за какой-то врожденной проблемы. Следовательно, меньшее количество эмбрионов будет иметь возможность вырасти до стадии бластоцисты. Те, кто успешно достигают этой стадии, вероятно, более компетентны в развитии, чем эмбрионы на более ранних стадиях. Кроме того, их стадия развития при переходе в матку очень похожа на то, что было бы в естественном цикле зачатия.

Потенциальное улучшение фертильности, которое может дать этот вид лечения, зависит от возраста женщины, диагноза и первоначального анализа спермы партнера, и его следует обсудить со своим специалистом.

Кому рекомендуется перенос эмбрионов бластоцисты?

Парам, у которых были безуспешные попытки ЭКО или ЭКО-ИКСИ, несмотря на извлечение большого количества яйцеклеток хорошего качества, предлагается посев на бластоцисты в качестве альтернативного лечения.