Evoluce asistované reprodukce – pohled do minulosti a do budoucnosti

V úvodním příspěvku odborné akce Evolution by Merck se na téma asistované reprodukce z hlediska minulosti a budoucnosti a na výhody a nevýhody pokroku v této oblasti zaměřili doc. MUDr. Tonko Mardešić, CSc., a jeho dcera MUDr. Nicole Mardešićová, MHA, kteří působí v PRONATAL Sanatoriu v Praze.

Zásadní milníky moderní asistované reprodukce

TM: Moderní asistovaná reprodukce má poměrně jasně definovaný začátek – 25. července 1978, kdy se narodila Louise Brownová, první dítě narozené po oplození vajíčka v laboratorních podmínkách a následném přenosu embrya do dělohy (in vitro fertilizace, IVF) – ale za tuto poměrně krátkou dobu se tento obor neuvěřitelně vyvinul. Čtyřmi zásadními skutečnostmi, které asistovanou reprodukci změnily a posunuly do dnešní podoby, jsou metody odběru oocytů, stimulační preparáty a protokoly, intracytoplazmatická injekce spermie a preimplantační genetické vyšetření embryí. Klíčový je také posun v indikacích k asistované reprodukci – metoda IVF vznikla původně pro ženy, které měly poškozené nebo odstraněné vejcovody. Dnes je situace jiná, převážnou většinu pacientek tvoří ženy, u nichž jinou patologii než vyšší reprodukční věk (kolem 40 let) neodhalíme, a stále častěji také vidíme kombinaci se sníženou plodností muže.

Dnes neexistuje pár, kterému bychom nemohli nabídnout nějaké řešení situace. Důležitější však je, že asistovaná reprodukce v současné době není určena jen pro páry s poruchou plodnosti, ale že zahrnuje postupy, které se stávají součástí mnohem širších lékařských strategií a postupů. Je to především péče o páry se známým genetickým rizikem, kde preimplantační diagnostika zcela nahradila klasickou prenatální diagnostiku, dále onkofertilita, jež aktuálně představuje možná nejdynamičtěji se rozvíjející podobor asistované reprodukce, a v neposlední řadě social freezing reagující na změny v reprodukčním chování populace (tab. 1).

Metody odběru oocytů

V úplných začátcích se oocyty odebíraly laparoskopicky, což byla metoda komplikovaná, s určitými riziky a vyžadující hospitalizaci. Většinou se jednalo o ženy s pozánětlivou anamnézou, často byly vaječníky dokonce nepřístupné a bylo nutné provádět přípravné operace zpřístupňující ovaria laparoskopickému odběru. Situace se významně změnila začátkem 80. let minulého století, když profesorka S. Lenzová v Kodani zavedla transabdominální transvezikální punkci, kdy se za kontroly abdominální sondou zaváděla jehla přes močový měchýř do stimulovaných vaječníků. V té době jsme u nás používali modifikovaný přístup (transuretrální trans­ve­zi­kál­ní punkci), kdy se jehla zaváděla do měchýře močovou trubicí a punkcí přes jeho zadní stěnu se z folikulů získávaly oocyty. Byl to velký posun, ale ne úplně komfortní metoda. Naprostou změnu v roce 1985 přinesl transvaginální odběr oocytů podle profesora M. Wiklanda ve Stockholmu. To je v současné době dominující, elegantní metoda, která přeměnila IVF v jednoduchý ambulantní léčebný postup.

NM: S vývojem společnosti dojde nepochybně k posunu i v této oblasti. V blízké budoucnosti lze zřejmě očekávat rozvoj arteficiálně vzniklých gamet. Jejich potřeba již dnes vyplývá ze změny reprodukčního chování populace – mnoho žen k nám přichází s vyčerpanou ovariální rezervou a velmi nízkou kvalitou zbývajících oocytů. Další často zmiňovanou výhodou arteficiálních gamet je to, že homosexuální páry nebo single ženy budou moci mít geneticky vlastního potomka (aktuálně se tato situace řeší darovaným oocytem, ale pouze tam, kde to legislativa umožňuje). Experimenty v tomto směru jsou zatím úspěšné na animálních modelech. Obrázek 1 znázorňuje osm možností, jak lze u muže vyrobit arteficiální gamety [1]. Z těchto osmi teoreticky možných cest u lidí fungují dvě – první na bázi in vitro diferenciace embryonálních zárodečných buněk a druhá na bázi pluripotentních buněk. Na animálních modelech už byly vyrobeny arteficiální gamety, které jsou dokonce schopny oplození a dalšího vývoje, v humánní medicíně (zatím?) tak daleko nejsme.

U žen je těchto cest více – devět teoretických možností a funkční jsou tři (obr. 2) [1]. V některých výzkumných skupinách zabývajících se touto oblastí se odborníkům podařilo dosáhnout i haploidizace arteficiální gamety tím, že transplantovali jádro somatické buňky do enukleovaného dárcovského oocytu. Tak byla zachována genetická informace původní ženy, ale oplodnění se nezdařilo [2].

Celý proces přípravy a výroby je velmi komplikovaný. Existuje řada prací s animálními modely, ale v žádné z nich není uvedeno, zda je potomek narozený z arteficiální gamety v pořádku.

Stimulační protokoly

TM: Stimulační léky i protokoly prošly zásadním vývojem, dnes máme k dispozici řadu možností individualizace ovariální stimulace konkrétní pacientky. Gonadotropiny byly k dispozici už ve 30. letech minulého století, avšak byly animálního původu a natolik antigenní, že nebyly použitelné v humánní medicíně. V 50. letech se získávaly gonadotropiny z hypofýz zemřelých osob, ale přenos Creutzfeldtovy–Jakobovy nemoci touto cestou vedl k okamžitému ukončení uvedené technologie. „Moderní“ gonadotropiny jsou k dispozici od 60. let, kdy se začaly získávat z moči menopauzálních žen. V 90. letech nastoupily biotechnologie a aktuálně jsou na trhu k dispozici všechny rekombinantní gonadotropiny v absolutní čistotě a maximální kvalitě. Při aplikaci 75 jednotek folikulostimulačního hormonu (FSH; IU/mg protein) původním močovým preparátem bylo ženě aplikováno celkem 750 μg (různých) proteinů. V současné době – při čistotě preparátu přes 99 % – aplikujeme‑li 75 IU rekombinantního FSH, pacientka dostane 5,5 μg proteinů – tento posun je dokladem dramatického zlepšení kvality léků.

Součástí protokolu není jen získání většího počtu folikulů, ale také získání kontroly nad menstruačním cyklem, ke které slouží analoga gonadotropin uvolňujícího hormonu (GnRH‑a). V roce 1978 za svoji práci na nativním GnRH získali Guillemin, Schally a Yalow Nobelovu cenu. Takzvaný dlouhý protokol využívající agonistu GnRH (modifikace nativní molekuly v poloze 6 a 10) byl dlouhou dobu zlatým standardem ovariální stimulace. S odstupem času se v humánní medicíně podařilo získat použitelné antagonisty GnRH, což vyžadovalo mnohem větší modifikaci molekuly nativního GnRH. Díky tomu však máme k dispozici stimulační protokoly kombinující rekombinantní gonadotropiny a antagonisty GnRH, které jsou pro pacientky mnohem jednodušší, a celá léčba je tak mnohem přívětivější.

NM: Navíc již dnes máme k dispozici algoritmus na výpočet dávkování gonadotropinu, který je bezpečný a jednoduchý, zvlášť pro začínající lékaře a pro pacientky s polycystickými vaječníky [3]. V reprodukční medicíně funguje umělá inteligence (AI) už od roku 1970. V posledních letech se stala dostupnou a její cena výrazně klesla, je používána všemi téměř na denní bázi a začínáme si jí také ve větší míře všímat. Robotické operace už fungují velmi dlouho a přinášejí výborné výsledky, jejich hlavní nevýhodou je vysoká cena. Další předností AI jsou prediktivní modely, které mohou lékařům pomoci předpovídat výsledek léčby, což je přínosné i pro pacienty, jimž to usnadňuje jejich rozhodování o dalším postupu. Využití AI v reprodukční medicíně zahrnuje tři základní body. Stěžejním bodem je výběr správného embrya. Embryo vzniká ze zárodečných buněk, a nese si tedy jejich kvalitu, ideální je proto selekce již optimální spermie a optimálních oocytů. Tyto postupy už existují, je však třeba respektovat reálná omezení – AI si poradí pouze s tím, co ji naučí člověk. Pokud vstupní data nejsou validní, výsledek pořízený prostřednictvím AI nebude pravdivý. Je např. zřejmé, že bude třeba přehodnotit názor, že nejlepší jsou nejrychlejší spermie s odpovídající morfologií (tzv. fast swimmers), a podobně to funguje i se selekcí oocytů.

Možnosti léčby při snížené plodnosti muže

TM: V úplných počátcích bylo mimotělní oplodnění (IVF) určeno pro léčbu žen s poškozenými vejcovody. Po krátké době bylo zřejmé, že v laboratorních podmínkách jsme schopni zajistit kontakt ještě dostatečného množství spermií s oocytem umožňující oplození i tehdy, když byla plodnost muže snížena. Nejzávažnější andrologické případy však standardními postupy léčitelné nebyly. Postupně tedy vznikaly mikromanipulační techniky mající za cíl umožnit oplození oocytů i u nejzávažnějších případů mužské poruchy plodnosti – parciální disekce zony pellucidy (PZD), subzonální inseminace (SUZI) aplikující spermie nikoliv do cytoplazmy, ale pouze pod zonu pellucidu, a konečně počátkem 90. let intracytoplazmatická injekce spermie (ICSI) – revoluční metoda, jejímž vlivem se dramaticky snížila poptávka po darovaných spermiích. Právě ICSI umožnila oplození vajíček i spermiemi získanými chirurgickou cestou z nadvarlete a varlete (MESA, TESE). Právě metoda TESE (testikulární extrakce spermií) v 50 % umožňuje získat spermie i u mužů s neobstrukční azoospermií – tedy v nejzávažnějších případech poruchy mužské plodnosti. Podle výsledků recentních studií to bude metoda velmi potřebná, neboť od roku 1972 se výrazně snížil počet spermií v ejakulátu, a to nejen v hospodářsky rozvinutých zemích, ale na celém světě. Po roce 2000 se tento pokles dokonce zrychlil [4]. Mezi lety 1970–2010 se koncentrace spermií v mililitru ejakulátu snížila celkově o 50 % a celkový počet spermií o téměř 60 % [5].

NM: Nebudeme řešit jen problém počtu spermií, ale také věk mužů, protože i ten má vliv na výsledek léčby neplodnosti. Vliv má i kvalita spermie, která je rovněž dána věkem muže [6]. Z tohoto důvodu se začínáme zabývat omlazením, tzv. rejuvenací. V tomto směru existuje řada prací, ale rozdílné kvality. Jednou z nejčastěji používaných metod omlazení je tzv. PRP (platelet rich plasma) [7], již lze použít k rejuvenaci ovariální tkáně jako takové. Jedná se o invazivní postup – plazma se zavádí do vaječníků laparoskopicky, není to výkon bez rizika a zatím nepřináší valné výsledky a jsou potřeba další studie. PRP pro úpravu endometria [8] představuje relativně jednoduchý postup s jasně danými protokoly, které není těžké aplikovat. Ideální je touto metodou zvýšit expresi regenerativních enzymů, stromální a mezenchymální proliferaci buněk zvlášť u pacientek, u nichž endometrium neroste ani při maximální estrogenní terapii nebo při použití stimulačních preparátů. Výsledky jsou však zatím nejisté, stále experimentální, a potřebujeme více dat.

Čím je žena starší, tím více má pár aneuploidních em­bryí a stoupá rovněž potratovost. Proto se musíme zabývat embryi.

Preimplantační genetické vyšetření embryí

TM: Korelace mezi morfologií embrya v mikroskopickém hodnocení a genetickou informací není příliš vysoká [9]. Téměř polovina morfologicky optimálních spermií není geneticky euploidních, zejména v případě aneuploidie jednoho nebo obou chromozomů. Naopak morfologicky i velmi nekvalitní embrya jsou v 25 % euploidní. Velký posun v této oblasti představuje preimplantační genetické vyšetření embryí (PGT). V počátcích, kdy se používala metodika FISH, bylo možné z odebraných 1–2 buněk embrya vyšetřit pouze 5–8 chromozomů. S příchodem nových technologií – komparativní genomové hybridizace (aCGH) a sekvenování nové generace (NGS) – je možno z jediné buňky posoudit všechny chromozomy. Vysoká citlivost NGS (oproti aCGH) umožňuje detekci i mo­zai­cist­ních embryí. Klinický dopad je významný – s přesnější diagnostikou stoupá i úspěšnost embryotransferu: po aCGH 47 % a po NGS (detekující mozaicismus) byla úspěšnost 67 %. Cenou za to je, že je zde vysoký podíl párů, které nemají žádné embryo k transferu, protože jsou všechna aneuploidní.

NM: Populace odkládá těhotenství do stále vyššího věku a věk prvorodiček překročil dávno třicátý rok. Proto si myslím, že preimplantační genetické testování je cestou, kterou bychom měli jít. Hlavní výhodou je to, že PGT zkracuje čas do těhotenství (time to pregnancy). Jinou výhodou jsou finanční úspory pro neplodný pár, protože neabsolvuje všechny kryotransfery, které by nevedly ke zdravému těhotenství [10–13]. Z tohoto důvodu doufám, že neinvazivní PGT se stane budoucností, navíc představuje vhodnou metodu také pro menší reprodukční centra.

Literatura

[1]   Hendriks S, Dancet EAF, van Pelt AMM, et al. Artificial gamets: a systematic review of biological progress towards clinical application. Hum Reprod Update 2015; 21: 285–296.
[2]   Zeng F, Huang F, Guo J, et al. Emerging methods to generate artificial germ cells from stem cells. Biol Reproduct 2015; 92: 1–9.
[3]   Wang R, Pan W, Jin L, et al. Artificial intelligence in reproductive medicine. Reproduction 2019; 158: R139–R154.
[4]   Levine H, Jørgensen N, Martino‑Andrade A, et al. Temporal trends in sperm count: a systematic review and meta‑regression analysis of samples collected globally in the 20th and 21th century. Hum Reprod Update 2023; 29: 157–176.
[5]   Levine H, Jørgensen N, Martino‑Andrade A, et al. Temporal trends in sperm count: a systematic review and meta‑regression analysis. Hum Reprod Update 2017; 23: 646–659.
[6]   Horta F, Vollenhoven B, Healey M, et al. Male ageing is negatively associated with the chance of live birth in IVF/ICSI cycles for idiopathic infertility. Hum Reprod 2019; 34: 2523–2532.
[7]   Scott Sills E, Wood SH. Progress in human ovarian rejuvenation: Current platelet‑rich plasma and condensed cytokine research activity by scope and international origine. Clin Exp Reprod Med 2021; 48: 311–315.
[8]   Mouanness M, Ali‑Bynom S, Jackman J, et al. Use of intra‑uterine injection of platelet‑rich plasma (PRP) for endometrial receptivity and thickness: a literature review of the mechanism of action. Reprod Sci 2021; 28: 1659–1670.
[9]   Capalbo A, Rienzi L, Cimadomo D, et al. Correlation between standard blastocyst morphology, euploidy and implantation: an observational study in two centers involving 956 screened blastocysts. Hum Reprod 2014; 29: 1173–1181.
[10] Polia A, Anagnostara K, Belmpa M, et al. O‑239 A model based on artificial intelligence for the non‑invasive prediction of embryo aneuploidy. Hum Reprod 2023; https://doi.org/10.1093/humrep/dead093.293
[11] Bamford T, Barrie A, Montgomery S, et al. Morphological and morphokinetic association with aneuploidy: a systematic review and meta‑analysis. Hum Reprod Update 2022; 28: 656686.
[12] Drakeley A, Flores‑Saiffe A, Chavez‑Badiola A, et al. P‑244 ERICA’s (Embryo Ranking Intelligent Classification Assistant) ranking, based on ploidy prediction, is strongly correlated with pregnancy outcomes. Hum Reprod 2021; https://doi.org/10.1093/humrep/deab130.243
[13] Barnes J, Brendel M, Gao VR, et al. A non‑invasive artificial intelligence approach for the prediction of human blastocyst ploidy: a retrospective model development and validation study. Lancet Digit Health 2023; 5: e28–e40.

Kompletní zápis z akce EVOLUTION by Merck 2024 najdete na https://www.remedia.cz/specialy/evolution-by-merck/