Неинвазивные методы преимплантационной оценки качества бластоцисты в программах экстракорпорального оплодотворения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

С момента первой процедуры экстракорпорального оплодотворения вспомогательные репродуктивные технологии помогли многим пациентам в лечении бесплодия. Однако, по данным национального регистра вспомогательных репродуктивных технологий Российской ассоциации репродукции человека (2022), вероятность беременности в результате экстракорпорального оплодотворения по-прежнему составляет менее 50%. Морфологическая оценка качества бластоцисты остаётся золотым стандартом. В определённой степени доля имплантации увеличилась благодаря отбору высококачественных эмбрионов. Однако в связи с субъективным характером морфологической оценки необходимы дальнейшие исследования для установления связи репродуктивного потенциала эмбрионов с их морфологией. Повысить объективность оценки и обнаружить новые морфологические признаки качества бластоцисты может система замедленной съёмки в комплексе с возможностями искусственного интеллекта. Детекция экзосом, белков и метаболитов, которые выделяются в процессе роста в культуральную среду, могут помочь определить способность бластоцисты к имплантации, так как они предоставляют информацию о физиологическом состоянии эмбриона и его взаимодействии с окружающей средой. В данном научном обзоре представлены сведения о морфологических, биохимических признаках качества бластоцисты, их взаимосвязи, а также применении искусственного интеллекта в отборе эмбриона для переноса. Поиск публикаций произведён в электронных базах данных PubMed и Google Scholar. Статьи искали по следующим ключевым словам: «IVF», «blastocyst», «human embryo», «culture media», «timelapse system», «embryo string», «embryo exosomes», «morphology», «artificial intilligence», «proteome», «metabolome». В работе проанализированы статьи, опубликованные в последние 5 лет.

Об авторах

Дарья Денисовна Абашева

Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова

Автор, ответственный за переписку.
Email: daryaabash5@gmail.com
ORCID iD: 0009-0002-9859-7601

студент

Россия, 119991, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2

Екатерина Евгеньевна Руденко

Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова

Email: redikor2@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0000-1439
SPIN-код: 4833-3586

канд. мед. наук, доцент

Россия, 119991, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2

Наталья Сяитовна Трифонова

Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова

Email: Trifonova.nataly@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2891-3421
SPIN-код: 4753-5430

д-р мед. наук

Россия, 119991, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2

Светлана Евгеньевна Короленко

Тюменский государственный медицинский университет

Email: korolenko.svt@gmail.com
ORCID iD: 0009-0001-4062-4817

студент

Россия, Тюмень

Юлия Ильинична Уткина

Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова

Email: utknes@mail.ru
ORCID iD: 0009-0003-1960-9027

студент

Россия, Санкт-Петербург

Полина Игоревна Тихомирова

Курский государственный медицинский университет

Email: p.tikhomiirova@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0008-8309-0940

студент

Россия, Курск

Список литературы

  1. Farquhar C, Rishworth JR, Brown J, Nelen WL, Marjoribanks J. Assisted reproductive technology: an overview of Cochrane reviews. Cochrane Database Syst Rev. 2014;(12):CD010537. doi: 10.1002/14651858.CD010537.pub3
  2. Gardner DK, Lane M, Stevens J, et al. Blastocyst score affects implantation and pregnancy outcome: towards a single blastocyst transfer. Fertil Steril. 2000;73(6):1155–1158. doi: 10.1016/s0015-0282(00)00518-5
  3. Wang C, Shu J, Lin R, et al. Choosing the optimal blastocyst by morphology score versus developmental rate in frozen-thawed embryo transfer cycles. Hum Fertil (Camb). doi: 10.1080/14647273.2020.1778199
  4. Li N, Guan Y, Ren B, et al. Effect of blastocyst morphology and developmental rate on euploidy and live birth rates in preimplantation genetic testing for aneuploidy cycles with single-embryo transfer. Front Endocrinol (Lausanne). 2022;13:858042. doi: 10.3389/fendo.2022.858042
  5. Zhang WY, Johal JK, Gardner RM, et al. The impact of euploid blastocyst morphology and maternal age on pregnancy and neonatal outcomes in natural cycle frozen embryo transfers. J Assist Reprod Genet. 2022;39(3):647–654. doi: 10.1007/s10815-022-02423-1
  6. Wang T, Si J, Wang B, et al. Prediction of live birth in vitrified-warmed 1PN-derived blastocyst transfer: Overall quality grade, ICM, TE, and expansion degree. Front Physiol. 2022;13:964360. doi: 10.3389/fphys.2022.964360
  7. Baatarsuren M, Sengebaljir D, Ganbaatar C, et al. The trophectoderm could be better predictable parameter than inner cellular mass (ICM) for live birth rate and gender imbalance. Reprod Biol. 2022;22(1):100596. doi: 10.1016/j.repbio.2021.100596
  8. Hamidova A, İsenlik BS, Hidisoğlu E, et al. Investigation of the effects of trophectoderm morphology on obstetric outcomes in fifth day blastocyst transfer in patients undergoing in-vitro-fertilization. J Turk Ger Gynecol Assoc. 2022;23(3):167–176. doi: 10.4274/jtgga.galenos.2022.2021-10-8
  9. Utsuno H, Ishimaru T, Matsumoto M, et al. Morphometric assessment of blastocysts: relationship with the ongoing pregnancy rate. F S Rep. 2022;4(1):85–92. doi: 10.1016/j.xfre.2022.11.001
  10. Carson DD, Bagchi I, Dey SK, et al. Embryo implantation. Dev Biol. 2000;223(2):217–237. doi: 10.1006/dbio.2000.9767
  11. Han EJ, Park JK, Eum JH, Bang S, Kim JW, Lee WS. Spontaneously hatching human blastocyst is associated with high development potential and live birth rate in vitrified-warmed single blastocyst transfer: a retrospective cohort study. Int J Gynaecol Obstet. 2024;164(1):315–323. doi: 10.1002/ijgo.15084
  12. Kim JH, Park EA, Yoon TK, et al. In vitro fertilization outcomes of frozen-thawed embryo transfer with hatched blastocysts versus with hatching blastocysts. Reprod Sci. 2025;32(1):74–84. doi: 10.1007/s43032-024-01499-7
  13. Rodriguez-Purata J, Gingold J, Lee J, et al. Hatching status before embryo transfer is not correlated with implantation rate in chromosomally screened blastocysts. Hum Reprod. 2016;31(11):2458–2470. doi: 10.1093/humrep/dew205
  14. Canon CM, Hernandez-Nieto C, Slifkin RE, et al. Expansion grade of post thaw embryos and implantation potential. Fertil Steril. 2022;118(4):e83–e84.
  15. Michailov Y, Friedler S, Saar-Ryss B. Methods to improve frozen-thawed blastocyst transfer outcomes- the IVF laboratory perspective. Journal of IVF-Worldwide. 2023;1(1-3):1–13. doi: 10.46989/001c.87541
  16. Vanderzwalmen P, Zech N, Greindl AJ, Ectors F, Lejeune B. Cryopréservation des embryons humains par vitrification [Cryopreservation of human embryos by vitrification]. Gynecol Obstet Fertil. 2006;34(9):760–769. doi: 10.1016/j.gyobfe.2006.07.010
  17. Allen M, Hale L, Lantsberg D, et al. Post-warming embryo morphology is associated with live birth: a cohort study of single vitrified-warmed blastocyst transfer cycles. J Assist Reprod Genet. 2022;39(2):417–425. doi: 10.1007/s10815-021-02390-z
  18. Park JK, Ahn SY, Seok SH, et al. Clinical usability of embryo development using a combined qualitative and quantitative approach in a single vitrified-warmed blastocyst transfer: assessment of pre-vitrified blastocyst diameter and post-warmed blastocyst re-expansion speed. J Clin Med. 2022;11(23):7085. doi: 10.3390/jcm11237085
  19. Hershko-Klement A, Raviv S, Nemerovsky L, et al. Standardization of post-vitrification human blastocyst expansion as a tool for implantation prediction. J Clin Med. 2022;11(9):2673. doi: 10.3390/jcm11092673
  20. Rubio I, Galán A, Larreategui Z, et al. Clinical validation of embryo culture and selection by morphokinetic analysis: a randomized, controlled trial of the EmbryoScope. Fertil Steril. 2014;102(5):1287–1294.e5. doi: 10.1016/j.fertnstert.2014.07.738
  21. Salas-Vidal E, Lomelí H. Imaging filopodia dynamics in the mouse blastocyst. Dev Biol. 2004;265(1):75–89. doi: 10.1016/j.ydbio.2003.09.012
  22. Scott LA. Oocyte and embryo polarity. Semin Reprod Med. 2000;18(2):171–183. doi: 10.1055/s-2000-12556
  23. ESHRE Capri Workshop Group. Europe the continent with the lowest fertility. Hum Reprod Update. 2010;16(6):590–602. doi: 10.1093/humupd/dmq023
  24. Ebner T, Sesli Ö, Kresic S, et al. Time-lapse imaging of cytoplasmic strings at the blastocyst stage suggests their association with spontaneous blastocoel collapse. Reprod Biomed Online. 2020;40(2):191–199. doi: 10.1016/j.rbmo.2019.11.004
  25. Ma B-X, Jin L, Huang B, et al. Cytoplasmic string between ICM and mTE is a positive predictor of clinical pregnancy and live birth outcomes in elective frozen-thawed single blastocyst transfer cycles: a time-lapse study. 11 December 2020, PREPRINT (Version 1) available at Research Square. doi: 10.21203/rs.3.rs-122470/v1
  26. Joo K, Nemes A, Dudas B, et al. The importance of cytoplasmic strings during early human embryonic development. Front Cell Dev Biol. 2023;11:1177279. doi: 10.3389/fcell.2023.1177279
  27. Park JK, Park JE, Bang S, et al. Development and validation of a nomogram for predicting ongoing pregnancy in single vitrified-warmed blastocyst embryo transfer cycles. Front Endocrinol (Lausanne). 2023;14:1257764. doi: 10.3389/fendo.2023.1257764
  28. Rajendran S, Brendel M, Barnes J, et al. Automatic ploidy prediction and quality assessment of human blastocyst using time-lapse imaging. Preprint. bioRxiv. 2023;2023.08.31.555741. doi: 10.1101/2023.08.31.555741
  29. Wang S, Fan J, Li H, Zhao M, Li X, Leung Chan DY. A dataset for deep learning based cleavage-stage blastocyst prediction with time-lapse images. bioRxiv. Published online December 27, 2023. doi: 10.1101/2023.12.26.573382
  30. Lee C, Kim G, Shin T, et al. Noninvasive time-lapse 3D subcellular analysis of embryo development for machine learning-enabled prediction of blastocyst formation. bioRxiv. Published online May 8, 2024. doi: 10.1101/2024.05.07.592317
  31. Nasiri N, Eftekhari-Yazdi P. An overview of the available methods for morphological scoring of pre-implantation embryos in in vitro fertilization. Cell J. 2015;16(4):392–405. doi: 10.22074/cellj.2015.486
  32. Hawke DC, Watson AJ, Betts DH. Extracellular vesicles, microRNA and the preimplantation embryo: non-invasive clues of embryo well-being. Reprod Biomed Online. 2021;42(1):39–54. doi: 10.1016/j.rbmo.2020.11.011
  33. Rubio C, Rodrigo L, Garcia-Pascual C, et al. Clinical application of embryo aneuploidy testing by next-generation sequencing. Biol Reprod. 2019;101(6):1083–1090. doi: 10.1093/biolre/ioz019
  34. Rudenko EE, Trifonova NS, Demura TA, et al. The role of placental exosomes in the development of pregnancy complications. Gynecology, Obstetrics and Perinatology. 2018;17(2):89–97. doi: 10.20953/1726-1678-2018-2-89-96 EDN: UUTZVO
  35. Tiegs AW, Tao X, Zhan Y, et al. A multicenter, prospective, blinded, nonselection study evaluating the predictive value of an aneuploid diagnosis using a targeted next-generation sequencing-based preimplantation genetic testing for aneuploidy assay and impact of biopsy. Fertil Steril. 2021;115(3):627–637. doi: 10.1016/j.fertnstert.2020.07.052
  36. Gellersen B, Reimann K, Samalecos A, et al. Invasiveness of human endometrial stromal cells is promoted by decidualization and by trophoblast-derived signals. Hum Reprod. 2010;25(4):862–873. doi: 10.1093/humrep/dep468
  37. Doyle LM, Wang MZ. Overview of extracellular vesicles, their origin, composition, purpose, and methods for exosome isolation and analysis. Cells. 2019;8(7):727. doi: 10.3390/cells8070727
  38. Vyas N, Dhawan J. Exosomes: mobile platforms for targeted and synergistic signaling across cell boundaries. Cell Mol Life Sci. 2017;74(9):1567–1576. doi: 10.1007/s00018-016-2413-9
  39. Giacomini E, Vago R, Sanchez AM, et al. Secretome of in vitro cultured human embryos contains extracellular vesicles that are uptaken by the maternal side. Sci Rep. 2017;7(1):5210. doi: 10.1038/s41598-017-05549-w
  40. Saadeldin IM, Kim SJ, Choi YB, Lee BC. Improvement of cloned embryos development by co-culturing with parthenotes: a possible role of exosomes/microvesicles for embryos paracrine communication. Cell Reprogram. 2014;16(3):223–234. doi: 10.1089/cell.2014.0003
  41. Kreth S, Hübner M, Hinske LC. MicroRNAs as clinical biomarkers and therapeutic tools in perioperative medicine. Anesth Analg. 2018;126(2):670–681. doi: 10.1213/ANE.0000000000002444
  42. Gombos K, Oldal M, Kalacs KI, et al. Droplet digital PCR analysis of miR-191-3p in the spent blastocyst culture media might reflect the reproductive competence of the 3rd day human embryo. J Clin Chem Lab Med. 2019;2(2):1000132.
  43. Borges E Jr, Setti AS, Braga DP, et al. miR-142-3p as a biomarker of blastocyst implantation failure — A pilot study. JBRA Assist Reprod. 2016;20(4):200–205. doi: 10.5935/1518-0557.20160039
  44. Abu-Halima M, Häusler S, Backes C, et al. Micro-ribonucleic acids and extracellular vesicles repertoire in the spent culture media is altered in women undergoing In Vitro Fertilization. Sci Rep. 2017;7(1):13525. doi: 10.1038/s41598-017-13683-8
  45. Cimadomo D, Rienzi L, Giancani A, et al. Definition and validation of a custom protocol to detect miRNAs in the spent media after blastocyst culture: searching for biomarkers of implantation. Hum Reprod. 2019;34(9):1746–1761. doi: 10.1093/humrep/dez119
  46. Pallinger E, Bognar Z, Bodis J, et al. A simple and rapid flow cytometry-based assay to identify a competent embryo prior to embryo transfer. Sci Rep. 2017;7:39927. doi: 10.1038/srep39927
  47. Horgan RP, Clancy OH, Myers JE, Baker PN. An overview of proteomic and metabolomic technologies and their application to pregnancy research. BJOG. 2009;116(2):173–181. doi: 10.1111/j.1471-0528.2008.01997.x
  48. Leese HJ, Baumann CG, Brison DR, et al. Metabolism of the viable mammalian embryo: quietness revisited. Mol Hum Reprod. 2008;14(12):667–672. doi: 10.1093/molehr/gan065
  49. Kanaka V, Proikakis S, Drakakis P, et al. Implementing a preimplantation proteomic approach to advance assisted reproduction technologies in the framework of predictive, preventive, and personalized medicine. EPMA J. 2022;13(2):237–260. doi: 10.1007/s13167-022-00282-5
  50. Deng S, Xu Y, Warden AR, et al. Quantitative proteomics and metabolomics of culture medium from single human embryo reveal embryo quality-related multiomics biomarkers. Anal Chem. 2024;96(29):11832–11844. doi: 10.1021/acs.analchem.4c01494
  51. Ji H, Shi X, Wang J, et al. Peptidomic analysis of blastocyst culture medium and the effect of peptide derived from blastocyst culture medium on blastocyst formation and viability. Mol Reprod Dev. 2020;87(1):191–201. doi: 10.1002/mrd.23308
  52. Freis A, Roesner S, Marshall A, et al. Non-invasive embryo assessment: altered individual protein profile in spent culture media from embryos transferred at day 5. Reprod Sci. 2021;28(7):1866–1873. doi: 10.1007/s43032-020-00362-9
  53. Fujiwara H, Tatsumi K, Kosaka K, et al. Human blastocysts and endometrial epithelial cells express activated leukocyte cell adhesion molecule (ALCAM/CD166). J Clin Endocrinol Metab. 2003;88(7):3437–3443. doi: 10.1210/jc.2002-021888
  54. Liu X, Liu X, Liu W, et al. HOXA9 transcriptionally regulates the EPHB4 receptor to modulate trophoblast migration and invasion. Placenta. 2017;51:38–48. doi: 10.1016/j.placenta.2017.01.127
  55. Parris JJ, Cooke VG, Skarnes WC, et al. JAM-A expression during embryonic development. Dev Dyn. 2005;233(4):1517–1524. doi: 10.1002/dvdy.20481
  56. Feng Y, Ma X, Deng L, et al. Role of selectins and their ligands in human implantation stage. Glycobiology. 2017;27(5):385–391. doi: 10.1093/glycob/cwx009
  57. Chau SE, Murthi P, Wong MH, et al. Control of extravillous trophoblast function by the eotaxins CCL11, CCL24 and CCL26. Hum Reprod. 2013;28(6):1497–1507. doi: 10.1093/humrep/det060
  58. Zhao XM, Cui LS, Hao HS, et al. Transcriptome analyses of inner cell mass and trophectoderm cells isolated by magnetic-activated cell sorting from bovine blastocysts using single cell RNA-seq. Reprod Domest Anim. 2016;51(5):726–735. doi: 10.1111/rda.12737
  59. Xiong Y, Zhang D. Effect of retinoic acid on apoptosis and expression of Fas proteins in mouse blastocysts cultured in vitro. J Huazhong Univ Sci Technolog Med Sci. 2008;28(3):239–242. doi: 10.1007/s11596-008-0302-7
  60. Basak S, Das MK, Duttaroy AK. Fatty acid-induced angiogenesis in first trimester placental trophoblast cells: possible roles of cellular fatty acid-binding proteins. Life Sci. 2013;93(21):755–762. doi: 10.1016/j.lfs.2013.09.024
  61. Jeong W, Song G, Kim J. Mitogen activated protein kinase pathway-dependent effects of platelet-derived growth factor on migration of trophectoderm cells. Biochem Biophys Res Commun. 2015;463(4):575–581. doi: 10.1016/j.bbrc.2015.05.098

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Эко-Вектор, 2025



Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».