Особенности профиля экспрессии митохондриальной ДНК в среде культивирования эмбрионов в программах вспомогательных репродуктивных технологий
Цель: Изучить возможность использования количественной оценки копийности гена MT-ND1 в отра-ботанной культуральной среде как маркера успешной имплантации и качества эмбрионов.Макарова Н.П., Лисицына О.И., Непша О.С., Красный А.М., Садекова А.А., Незлина А.Л., Долгушина Н.В., Зингеренко Б.В., Калинина Е.А.
Материалы и методы: Проанализирован уровень копийности гена MT-ND1 в отработанной культу-ральной среде в зависимости от качества эмбрионов, возраста матери и исходов переноса эмбриона в полость матки.
Результаты: Всего получено 142 эмбриона: 102 бластоцисты, а также 40 эмбрионов, остановившихся в развитии. Распределение копий мтДНК в указанных группах эмбрионов не имело статистически значимой разницы (p=0,919). В зависимости от морфологической оценки все бластоцисты разделили на 2 группы: 1-я группа (отличные и хорошие) — 60 эмбрионов, 2-я группа (средние и плохие) — 42 эмбриона. Распределение копий мтДНК в указанных группах не достигло статистически значимых различий (p=0,082). Все бластоцисты разделили на группы в зависимости от возраста пациенток: 1-я группа (до 35 лет) — 63 эмбриона, 2-я группа (после 35 лет) — 39 эмбрионов. Количество копий мтДНК было статистически значимо выше в группе пациенток в возрасте до 35 лет (p=0,001). Перенос эмбрионов был произведен у 24 пациенток. В зависимости от исхода переноса эмбрионов пациентки были разделены на группы: 1-я группа (отрицательный результат) — 17 пациенток, 2-я группа (клиническая беременность) — 7 пациенток. Распределение копий мтДНК в указанных группах не имело значимой разницы (p=0,234).
Заключение: Культуральная среда является источником мтДНК, которая может быть детектирована и анализирована методом количественной ПЦР. Уровень мтДНК в отработанной культуральной среде — перспективный дополнительный маркер для выбора эмбриона, переносимого в полость матки.
Ключевые слова
внеклеточная ДНК
митохондриальная ДНК
отработанная культуральная среда
ВРТ
морфология эмбрионов
качество эмбрионов
ПЦР
Список литературы
1. Shi W.H., Jiang Z.R., Zhou Z.Y., Ye M.J., Qin N.X., Huang H.F. et al. Different strategies of preimplantation genetic testing for aneuploidies in women of advanced maternal age: A systematic review and meta-analysis. J. Clin. Med. 2021; 10(17): 3895. https://dx.doi.org/10.3390/jcm10173895.
2. Bhatt S.J., Marchetto N.M., Roy J., Morelli S.S., McGovern P.G. Pregnancy outcomes following in vitro fertilization frozen embryo transfer (IVF-FET) with or without preimplantation genetic testing for aneuploidy (PGT-A) in women with recurrent pregnancy loss (RPL): a SART-CORS study. Hum. Reprod. 2021; 36(8): 2339-44. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/deab117.
3. Brouillet S., Martinez G., Coutton C., Hamamah S. Is cell-free DNA in spent embryo culture medium an alternative to embryo biopsy for preimplantation genetic testing? A systematic review. Reprod. Biomed. Online. 2020; 40(6): 77996. https://dx.doi.org/10.1016/j.rbmo.2020.02.002.
4. Chen L., Sun Q., Xu J., Fu H., Liu Y., Yaxin Yao Y. et al. A non-invasive chromosome screening strategy for prioritizing in vitro fertilization embryos for implantation. Front. Cell Dev. Biol. 2021; 9: 708322. https://dx.doi.org/10.3389/fcell.2021.708322.
5. Rubio C., Racowsky C., Barad D.H., Scott R.T., Simon C. Noninvasive preimplantation genetic testing for aneuploidy in spent culture medium as a substitute for trophectoderm biopsy. Fertil. Steril. 2021; 115(4): 841-9. https:// dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2021.02.045.
6. Zhang X., Sun Y., Dong X., Zhou J., Sun F., Han T. et al. Mitochondrial DNA and genomic DNA ratio in embryo culture medium is not a reliable predictor for in vitro fertilization outcome. Sci. Rep. 2019; 9(1): 5378. https://dx.doi.org/10.1038/s41598-019-41801-1.
7. Hammond E., McGillivray B., Wicker S., Peek J.C., Shelling A.N., Stone P. et al. Characterizing nuclear and mitochondrial DNA in spent embryo culture media: genetic contamination identified. Fertil. Steril. 2017; 107(1): 220-8. e5. https://dx.doi.org/10.1016/j.fertnstert.2016.10.015.
8. Kobayashi M., Kobayashi J., Shirasuna K., Iwata H. Abundance of cell-free mitochondrial DNA in spent culture medium associated with morphokinetics and blastocyst collapse of expanded blastocysts. Reprod. Med. Biol. 2020; 19(4): 404-14. https://dx.doi.org/10.1002/rmb2.12344.
9. Stigliani S., Anserini P., Venturini P., Scaruffi P. Mitochondrial DNA content in embryo culture medium is significantly associated with human embryo fragmentation. Hum. Reprod. 2013; 28(10): 2652-60. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/det314.
10. Stigliani S., Persico L., Lagazio C., Anserini P., Venturini P., Scaruffi P. Mitochondrial DNA in Day 3 embryo culture medium is a novel, non- invasive biomarker of blastocyst potential and implantation outcome. Mol. Hum. Reprod. 2014; 20(12): 1238-46. https://dx.doi.org/10.1093/molehr/ gau086.
11. Stigliani S., Orlando G., Massarotti C., Casciano I., Bovis F., Anserini P. et al. Non-invasive mitochondrial DNA quantification on Day 3 predicts blastocyst development: a prospective, blinded, multi-centric study. Mol. Hum. Reprod. 2019; 25(9): 527-37. https://dx.doi.org/10.1093/molehr/ gaz032.
12. Zhang J., Xia H., Chen H., Yao C., Feng L., Song X., Bai X. Less-invasive chromosome screening of embryos and embryo assessment by genetic studies of DNA in embryo culture medium. J. Assist. Reprod. Genet. 2019; 36(12): 250513. https://dx.doi.org/10.1007/s10815-019-01603-w.
13. Zmuidinaite R., Sharara F.I., Iles R.K. Current advancements in noninvasive profiling of the embryo culture media secretome. Int. J. Mol. Sci. 2021; 22(5): 2513. https://dx.doi.org/10.3390/ijms22052513.
14. Валиахметова Э.З., Кулакова Е.В., Скибина Ю.С., Грязнов А.Ю., Сысоева А.П., Макарова Н.П., Калинина Е.А. Неинвазивное тестирование преимплантационных эмбрионов человека in vitro как способ прогнозирования исходов программ экстракорпорального оплодотво-рения. Акушерство и гинекология. 2021; 5: 5-16.
15. Ярыгина С.А., Смольникова В.Ю., Калинина Е.А., Эльдаров Ч.М., Гамисония А.М., Макарова Н.П., Бобров М.Ю. Анализ метаболитов в различных средах культивирования эмбрионов человека. Акушерство и гинекология. 2020; 11: 114-23.
16. Сысоева А.П., Макарова Н.П., Калинина Е.А., Скибина Ю.С., Занишевская А.А., Янчук Н.О., Грязнов А.Ю. Повышение эффективности вспомогательных репродуктивных технологий с помощью искусственного интеллекта и машинного обучения на эмбриологическом этапе. Акушерство и гинекология. 2020; 7: 28-36.
17. Тимофеева А.В., Калинина Е.А., Драпкина Ю.С., Чаговец В.В., Макарова Н.П., Сухих Г.Т. Оценка качества эмбриона по профилю экспрессии малых некодирующих РНК в культуральной среде эмбриона в программах ВРТ. Акушерство и гинекология. 2019; 6: 79-86.
18. Hammond E, Shelling A, Cree L. Nuclear and mitochondrial DNA in blastocoele fluid and embryo culture medium: evidence and potential clinical use. Hum. Reprod. 2016; 31(8): 1653-61. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/dew132.
19. Королькова А.И., Мишиева Н.Г., Мартазанова Б.А., Бурменская О.В., Екимов А.Н., Трофимов Д.Ю., Веюкова М.А., Кириллова А.О., Абубакирова А.Н. Повышение эффективности программ ЭКО на основании определения копийности митохондриальной ДНК в трофэктодерме эмбрионов. Акушерство и гинекология. 2019; 3: 98-104.
20. Перминова С.Г., Митюрина Е.В., Селимова Ф.Н., Бурменская О.В., Козырина Н.В., Кравченко А.В. Копийность митохондриальной ДНК в эякуляте ВИЧ-инфицированных мужчин, принимающих антиретровирусную терапию. Акушерство и гинекология. 2020; 4: 120-6.
21. Непша О.С., Кулакова Е.В., Екимов А.Н., Драпкина Ю.С., Макарова Н.П., Краевая Е.Е., Калинина Е.А. Использование митохондриальной ДНК эмбрионов в качестве предиктора эффективности программ вспомогательных репродуктивных технологий. Акушерство и гинекология. 2021; 11: 125-34.
22. Marcos J., Perez-Albala S., Mifsud A., Malla M., Landeras J., Meseguer M. Collapse of blastocysts is strongly related to lower implantation success: a timelapse study. Hum. Reprod. 2015; 30(11): 2501-8. https://dx.doi.org/10.1093/ humrep/dev216.
Поступила 18.01.2022
Принята в печать 24.02.2022
Об авторах / Для корреспонденции
Макарова Наталья Петровна, д.б.н., в.н.с. отделения вспомогательных технологий в лечении бесплодия им. проф. Б.В. Леонова, Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова» Министерства здравоохранения Российской Федерации, np_makarova@oparina4.ru, https://orcid.org/0000-0003-1396-72721, 17997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.Лисицына Ольга Игоревна, аспирант, Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова Министерства здравоохранения Российской Федерации, o_yazykova@inbox.ru, https://orcid.org/0000-0002-7775-3508, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Непша Оксана Сергеевна, н.с. отделения вспомогательных технологий в лечении бесплодия им. проф. Б.В. Леонова, Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова Министерства здравоохранения Российской Федерации, o_nepsha@oparina4.ru, https://orcid.org/0000-0002-9988-2810, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Красный Алексей Михайлович, к.б.н., заведующий лабораторией цитологии, Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова Министерства здравоохранения Российской Федерации, a_krasnyi@oparina4.ru, https://orcid.org/0000-0001-7883-2702, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Садекова Алсу Амировна, к.б.н., научный сотрудник лаборатории цитологии, Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова Министерства здравоохранения Российской Федерации, sialsad@gmail.com; https://orcid.org/0000-0003-4726-7477, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Незлина Александра Леонидовна, м.н.с. лаборатории цитологии, Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова Министерства здравоохранения Российской Федерации, nezlina@vk.com, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Долгушина Наталия Витальевна, д.м.н., профессор, заместитель директора - руководитель департамента организации научной деятельности,
Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова Министерства здравоохранения Российской
Федерации, n_dolgushina@oparina4.ru, https://orcid.org/0000-0003-1116-138X; 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Зингеренко Борис Владимирович, м.н.с. отделения вспомогательных технологий в лечении бесплодия им. проф. Б.В. Леонова, Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова Министерства здравоохранения Российской Федерации, regniz@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-8784-5502, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Калинина Елена Анатольевна, д.м.н., профессор, заведующая отделением вспомогательных технологий в лечении бесплодия им. проф. Б.В. Леонова, Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова Министерства здравоохранения Российской Федерации, e_kalinina@oparina4.ru, https://orcid.org/0000-0002-8922-2878, 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4.
Вклад авторов: Макарова Н.П., Непша О.С., Лисицына О.И., Долгушина Н.В. — концепция и дизайн исследования; Лисицына О.И., Непша О.С., Макарова Н.П., Долгушина Н.В. — написание и редактирование текста; Лисицына О.И., Непша О.С. — статистическая обработка результатов; Зингеренко Б.В. — сбор биологического материала;
Красный А.М., Незлина А.Л., Садекова А.А. - лабораторный этап (анализ мтДНК методом ПЦР); Долгушина Н.В., Калинина Е.А. — утверждение публикации.
Конфликт интересов: Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Работа проведена без привлечения дополнительного финансирования третьих лиц.
Одобрение Этического комитета: Исследование одобрено Этическим комитетом при ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова» Министерства здравоохранения Российской Федерации.
Согласие пациентов на публикацию: Пациенты подписали информированное согласие на участие в исследовании и публикацию своих данных.
Обмен исследовательскими данными: Данные, подтверждающие выводы этого исследования, доступны по запросу у автора, ответственного за переписку, после одобрения ведущим исследователем.
Для цитирования: Макарова Н.П., Лисицына О.И., Непша О.С., Красный А.М., Садекова А.А., Незлина А.Л., Долгушина Н.В., Зингеренко Б.В., Калинина Е.А. Особенности профиля экспрессии митохондриальной ДНК в среде культивирования эмбрионов в программах вспомогательных репродуктивных технологий.
Акушерство и гинекология. 2022; 3: 89-96
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2022.3.89-96
Также по теме
