Oocyt otoczony przez komórki ziarniste

Wkłucie w oocyt podczas procedury ICSI

Embrion składający się z 8 komórek, gotowy do przeniesienia

Blastocysta w piątym dniu po zapłodnieniu

Zapłodnienie pozaustrojowe, zapłodnienie in vitro (ang. in vitro fertilisation, IVF; (łac.) in vitro, dosł. "w szkle") – metoda zapłodnienia polegająca na doprowadzeniu do połączenia komórki jajowej i plemnika w warunkach laboratoryjnych, poza żeńskim układem rozrodczym. Zaliczana do technik rozrodu wspomaganego medycznie.

Jest stosowana z szerokich wskazań jako sposób leczenia objawowego niepłodności w wypadku, gdy inne metody wspomaganego rozrodu nie mają zastosowania lub nie przyniosły oczekiwanego rezultatu.

Charakterystyka

Technika polega na przeprowadzeniu hormonalnie sterowanego procesu owulacji, następnie na pobraniu komórek jajowych, które są łączone z męskimi komórkami rozrodczymi (plemnikami) w warunkach laboratoryjnych. Zarodki uzyskane w wyniku zapłodnienia są następnie umieszczane w macicy i jeśli dojdzie do zagnieżdżenia, powstaje ciąża, która dalej przebiega w sposób naturalny. W zależności od wieku kobiety ma to miejsce w około 25 do 30% przypadków. Szansa na urodzenie dziecka wynosi średnio 20% w przypadku pojedynczej próby zapłodnienia pozaustrojowego. Zabieg przeprowadza się najczęściej u kobiet do 41 roku życia, albowiem po 41 roku życia silnie zmniejsza się szansa urodzenia żywego dziecka, a jednocześnie wzrasta ryzyko związane z ciążą i porodem.

W 2010 Uniwersytet Medyczny Instytut Karolinska przyznał Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny i fizjologii za opracowanie metody zapłodnienia pozaustrojowego. Nagrodę otrzymał brytyjski biolog Robert Geoffrey Edwards, który przy opracowaniu tej metody współpracował z ginekologiem Patrickiem Steptoe. Pierwszą osobą, która przyszła na świat w wyniku zastosowania tego zabiegu była Louise Brown, urodzona 25 lipca 1978 roku. W Polsce pierwszego zapłodnienia in vitro u człowieka dokonał Marian Szamatowicz z Kliniki Ginekologii Akademii Medycznej w Białymstoku (obecnie Uniwersytet Medyczny w Białymstoku) w 1987.

Zapłodnienie in vitro stosowane jest również w celu wywołania ciąży u innych gatunków ssaków.

Wskazania

Próby zapłodnienia pozaustrojowego mogą być podejmowane w następujących przypadkach:

Technika

Metoda zapłodnienia pozaustrojowego składa się z 4 faz, które trwają łącznie około 4 tygodni:

Stymulacja jajników

Pierwszą fazą procedury zapłodnienia in vitro jest kuracja hormonalna, której poddawana jest kobieta w celu wywołania jednoczesnego rozwoju wielu pęcherzyków Graafa w jajnikach, a co za tym idzie uzyskania wielu komórek jajowych w czasie jednego cyklu miesiączkowego. Z reguły po zastosowaniu kuracji hormonalnej dojrzewa jednocześnie 5 do 10 komórek jajowych zamiast jednej, jak ma to miejsce podczas normalnego cyklu miesiączkowego. Kuracja może być przeprowadzana na dwa sposoby w zależności od przyczyny niepłodności i wskazań lekarza. Hormony wstrzykuje podskórnie sama pacjentka lub pomaga jej w tym partner.

Pierwszy sposób, zwany protokołem krótkim, polega na podawaniu od 1 dnia cyklu zastrzyków zawierających agonistę hormonu gonadolibertyny, co powoduje zablokowanie wydzielenia hormonów przez przysadkę mózgową i obniżenie stężenia estradiolu i progesteronu we krwi. Od 3 dnia cyklu podaje się również gonadotropiny, które powodują wzrost komórek jajowych. Po osiągnięciu przez nie właściwej wielkości podaje się jednorazowo gonadotropinę kosmówkową, co kończy etap owulacji. Wielkość komórek jajowych, jak również poziomy hormonów we krwi, są w czasie kuracji monitorowane przez lekarza. Wielkość pęcherzyków z komórkami jajowymi ocenia się podczas echografii przeprowadzanej przez pochwę, zaś poziom hormonów (estradiolu) oznacza się we krwi pobranej od pacjentki. W zależności od uzyskanych rezultatów lekarz może dopasować kurację hormonalną, ponieważ nie można z góry przewidzieć, jak jajniki zareagują na stymulację hormonalną FSH.

Drugi sposób, zwany protokołem długim, różni się od poprzedniego dłuższym okresem podawania agonisty gonadolibertyny (około 14 dni) i pełną desensybilizacją przysadki. Jest to obecnie najczęściej stosowana procedura, gdyż pomimo wyższych kosztów leków daje też wyższy wskaźnik udanych ciąż. Po udanej kuracji hormonalnej w jajnikach powinno znajdować się od kilku do kilkunastu w pełni rozwiniętych pęcherzyków Graafa, z których następnie pobierane są komórki jajowe.

Pobranie komórek jajowych

Kiedy rozwój komórek jajowych zostanie zakończony, podaje się gonadotropinę kosmówkową, która wywołuje owulację w ciągu około 42 godzin od podania. Przed momentem owulacji lekarz wykonuje zabieg pobrania komórek. Jest to stosunkowo krótki zabieg, wykonywany obecnie w znieczuleniu miejscowym, w czasie zabiegu kobieta siedzi w fotelu ginekologicznym. Dawniej komórki pobierało się w znieczuleniu ogólnym, za pomocą laparoskopii. Obecnie ogólna narkoza jest rzadko konieczna, lecz wymaga zawsze przeprowadzenia w sali operacyjnej. Zabieg wykonywany jest za pomocą punkcji, igłą przez sklepienie pochwy pod kontrolą USG. Polega na nakłuciu jajnika i pobraniu płynu z wnętrza pęcherzyków Graafa razem z komórkami jajowymi. Punkcja trwa około 15 minut. Pobrane komórki jajowe przechowuje się w specjalnym płynie. W tym samym czasie mężczyzna oddaje świeże nasienie zawierające plemniki. Nasienie zostaje w odpowiedni sposób przygotowane do zapłodnienia w warunkach laboratoryjnych (chodzi o uzyskanie jak największej liczby ruchliwych plemników).

Po dokonaniu punkcji komórek jajowych kobiecie ponownie podaje się hormony, aby przygotować śluzówkę macicy na przyjęcie zarodka (progesteron w postaci globulek dopochwowych lub hCG w postaci iniekcji).

Zapłodnienie komórek

Po uzyskaniu komórek rozrodczych żeńskich i męskich są one przygotowywane do zapłodnienia, m.in. usuwa się dodatkowe komórki z otoczenia komórki jajowej. Plemniki izoluje się z płynu nasienia i przeprowadza ich selekcję pod względem prawidłowości budowy. Klasyczne zapłodnienie in vitro polega na umieszczeniu komórek jajowych w płynie zawierającym plemniki, w proporcjach około 75000:1, na około 18 godzin. Po tym okresie (najczęściej w drugim dniu po punkcji) większość komórek jajowych ulegnie zapłodnieniu i przebiegną u ich pierwsze podziały komórkowe.

W wypadku gorszych wyników badań nasienia (np. nieprawidłowa liczba, budowa i ruchliwość plemników) wykonuje się zapłodnienie metodą ICSI (intracytoplasmic sperm injection, docytoplazmatyczne podanie plemnika), polegającą na wprowadzeniu do komórki jajowej pojedynczego plemnika przy użyciu specjalnych igieł, mikromanipulatorów i mikroskopu. Obecnie oprócz metody ICSI stosuje się również nową metodę IMSI (intracytoplasmic morphologically selected sperm injection, docytoplazmatyczne podanie wyselekcjonowanych morfologicznie plemników), polegającą na selekcji komórek plemnikowych przed przystąpieniem do procedury zapłodnienia in vitro. Technika ta opracowana została przez izraelską klinikę Meir Hospital pod kierownictwem prof. Bartoov, i polega na wykorzystaniu do selekcji plemników mikroskopu optycznego z cyfrowym torem obrazowym, pozwalającego oglądać plemniki na ekranie monitora w powiększeniu rzędu 6000 razy (zwykle stosuje się powiększenie około 400 razy). W Polsce metodę wdrożyli Krzysztof Grettka i Mariusz Kiecka.

Po zapłodnieniu zygoty umieszcza się w specjalnym inkubatorze, zapewniającym warunki do rozwoju zarodka. Po 2–5 dniach od pobrania, gdy doszło do połączenia komórki jajowej z plemnikiem i zarodek składa się z sześciu do ośmiu komórek, przeprowadza się transfer do macicy kobiety.

Diagnostyka preimplantacyjna

Diagnostykę preimplantacyjną stosuje się w celu uniknięcia wad wrodzonych u dzieci, u których może istnieć ryzyko ich dziedziczenia, a także w czasie procedury in vitro u kobiet powyżej 35 lub 40 roku życia. Badania preimplantacyjne polegają na sprawdzaniu materiału genetycznego komórek jajowych lub komórek zarodka w celu wykrycia anomalii genetycznych - aneuploidii lub mutacji. Umożliwia to wybranie do embriotransferu zarodków nie posiadających wad kodu genetycznego. W czasie typowej procedury in vitro badania genetyczne nie są stosowane.

Diagnostykę preimplantacyjną stosuje się także dlatego, że wystąpienie u zarodków np. zespołu Edwardsa czy Turnera często jest przyczyną poronień. Wraz z udoskonalaniem metod testujących genetyczne zdrowie zarodków, wysuwane są postulaty upowszechnienia tej procedury, by jedynie zarodki z pełnym zestawem 46 chromosomów wybierać do implantacji. Metody testujące genetyczne zdrowie zarodków są udoskonalane, co może umożliwić w przyszłości bardziej powszechne stosowanie tych badań. Może się to przyczynić do zwiększenia skuteczności zapłodnienia pozaustrojowego.

Przeniesienie zarodków do macicy

Bez względu na metodę zapłodnienia, po kilku dniach hodowli wybrane, najlepiej rozwijające się zarodki umieszcza się w macicy. Zabieg ten nazywany jest embriotransferem, jest krótki i nie wymaga znieczulenia.

Umieszczenie zarodka w macicy odbywa się przez specjalną rurkę i jest praktycznie niebolesne. Standardowo przenoszony jest jeden lub dwa zarodki. Po dokonaniu embriotransferu kobieta przyjmuje czasami przez kilka dni progesteron w celu zwiększenia szansy na zagnieżdżenie się zarodka. Kobieta może wykonywać codzienne czynności bez obawy, że zarodek zostanie wypchnięty z macicy. Doradza się, aby przez następnych kilka dni (tydzień) kobieta unikała stosunku płciowego i orgazmu, aby uniknąć skurczy macicy, pomimo że nie ma dowodów naukowych, że mogą one mieć negatywny wpływ na proces zagnieżdżania się. Jeżeli po embriotransferze pojawi się krwawienie, kobieta powinna skontaktować się z lekarzem. Po dwóch tygodniach, w 15. dniu po przeniesieniu zarodka do macicy, można wykonać test ciążowy. W przypadku, gdy test dał pozytywny wynik, zostaje wykonane badanie ultrasonograficzne, aby sprawdzić, ile zarodków zagnieździło się w macicy i czy istnieje "praca serca". Mogą zostać również wykonane badania badania prenatalne. Jeżeli wynik testu ciążowego jest negatywny lub pojawiło się krwawienie miesiączkowe (może być opóźnione ze względu na uprzednio stosowane leki hormonalne), to pacjentka rozważa w rozmowie z ginekologiem ewentualne dalsze zabiegi.

Jeżeli podczas metody IVF powstało więcej zarodków niż zostało przeniesionych do macicy, to pozostałe zarodki, o ile są dobrej jakości, można ewentualnie poddać zamrożeniu i przechowywać, najczęściej do 5 lat. Nie przechowuje się zarodków, jeżeli u jednego z partnerów występuje choroba zakaźna, np. AIDS lub wirusowe zapalenie wątroby. Zarodkom nie zawsze udaje się przeżyć proces zamrażania i rozmrażania. Możliwość ciąży po umieszczeniu w macicy uprzednio zamrożonego i przechowywanego zarodka wynosi około 10%, jest więc mniejsza niż w przypadku zarodków nie poddanych zamrażaniu.

Obecnie na całym świecie techniki wspomaganego rozrodu starają się osiągnąć jak największą skuteczność w uzyskaniu nie tylko ciąż biologicznych, ale też prawidłowych urodzeń. Najlepsze światowe kliniki uzyskują skuteczność w wysokości 30-40%. Według wyników prac grupy specjalistów z Reproductive Medicine Associates z New Jersey w USA, ogłoszonych jesienią 2010, procent ten być może będzie można dwukrotnie podnieść dzięki zastosowaniu zaawansowanej diagnostyki preimplantacyjnej pozwalającej wykryć i wybrać zarodki ludzkie pozbawione wad genetycznych. Wady te, takie jak zespół Turnera czy zespół Edwardsa, są bowiem przyczyną siedmiu na osiem niedonoszonych ciąż pochodzących z zapłodnienia pozaustrojowego.