człowiek
Autor: Anna Ajduk | dodano: 2012-11-25
Nadzieja z probówki

Zapłodnienie in vitro to czasem jedyna szansa na doczekanie się potomstwa – bez względu na to, co sądzą na ten temat politycy.

W1978 r. urodziła się Louise Joy Brown – pierwsze dziecko z probówki, czyli poczęte w wyniku zapłodnienia pozaustrojowego (IVF – in vitro fertilization). Procedurę, która doprowadziła do jej narodzin, przeprowadzili Robert G. Edwards i Patrick C. Steptoe, badacze pracujący w Wielkiej Brytanii. Za jej opracowanie w 2010 r. Edwardsa nagrodzono Nagrodą Nobla (Steptoe zmarł w 1988 r.). W Polsce pierwsze dziecko z probówki urodziło się w listopadzie 1987 r. Dziewczynka, obchodząca w tym roku 25. urodziny, przyszła na świat w Klinice Ginekologicznej Akademii Medycznej w Białymstoku dzięki pomocy prof. Mariana Szamatowicza. 25. rocznica pierwszego zapłodnienia in vitro w Polsce to świetna okazja, by przypomnieć, jakie były początki tej metody, a także czego zdążyliśmy się dowiedzieć przez ostatnie ćwierć wieku o molekularnym podłożu zapłodnienia – i to zarówno, gdy ma ono miejsce w organizmie przyszłej matki, jak i w szalce na laboratoryjnym stole.

Jak to przebiega?

U ssaków zapłodnienie następuje w drogach rodnych samicy, a dokładnie w jajowodach, gdzie na plemniki oczekują owulowane komórki jajowe (inaczej oocyty). Odnalezienie komórki jajowej to jednak dopiero początek wyzwań stojących przed plemnikiem. Żeby połączyć się z oocytem, musi on jeszcze pokonać kilka barier. Pierwsza z nich to zapora zbudowana z otaczających komórkę jajową komórek pęcherzykowych (plemnik radzi sobie z nią dzięki znajdującym się w jego główce enzymom – rozkładają one substancje spajające komórki pęcherzykowe). Kolejną barierą jest białkowa otoczka (tzw. otoczka przejrzysta) wokół oocytu. Związanie z otoczką przejrzystą uruchamia w plemniku reakcję akrosomową, prowadzącą do uwolnienia enzymatycznej zawartości zlokalizowanego w główce plemnika pęcherzyka zwanego akrosomem. Enzymy wytrawiają w osłonce tunel, przez który plemnik przedostaje się w bezpośrednie sąsiedztwo oocytu. Ostatnią przeszkodą stojącą na drodze do połączenia się gamet jest błona komórkowa komórki jajowej. Gdy plemnik zwiąże się z powierzchnią oocytu, najpierw łączą się błony komórkowe obu gamet, a potem zawartość plemnika dostaje się do wnętrza komórki jajowej.

Najważniejszym zadaniem plemnika jest oczywiście dostarczenie ojcowskiego materiału genetycznego – jednak plemnik wprowadza też do oocytu specjalny białkowy czynnik, którego aktywność powoduje m.in. wywołanie blokady uniemożliwiającej wniknięcie do komórki jajowej dodatkowych plemników.

Już z tego krótkiego opisu widać, że zapłodnienie jest bardzo skomplikowanym procesem. Na każdym z jego etapów coś może pójść źle i uniemożliwić poczęcie. W ostatnich dekadach przybyło par niemogących doczekać się dziecka. U kobiet problemy z płodnością często wiążą się z nieregularną owulacją lub jej brakiem czy też z niedrożnością jajowodów. U mężczyzn najczęstszą przyczyną kłopotów jest zbyt niska liczba plemników w nasieniu albo ich niewłaściwa budowa. Niepłodność wynika również z coraz późniejszego wieku osób decydujących się na posiadanie potomstwa, a także z towarzyszącego współczesnemu życiu stresu i zanieczyszczenia środowiska. Wszystkie te czynniki negatywnie wpływają na jakość żeńskich i męskich komórek rozrodczych. I tu z pomocą pacjentom przychodzą techniki wspomaganego rozrodu, w tym ta najpopularniejsza: zapłodnienie in vitro.

Krótka historia IVF

Dzień 25 lipca 1978 r., kiedy to urodziła się Louise Joy Brown, zwieńczył długoletnie badania Roberta Edwardsa i Patricka Steptoe. Pomysł, by zapłodnienie przeprowadzić poza organizmem kobiety, nie wzbudził początkowo entuzjazmu środowiska naukowego – Edwardsowi odmówiono np. rządowego finansowania. Jednak badacz się nie poddał i krok po kroku doskonalił procedurę IVF. Jednym z pierwszych problemów, z jakimi się zetknął, była potrzeba opracowania metody przygotowywania plemników do zapłodnienia. Otóż plemniki wyprodukowane w jądrach nabywają zdolności do zapłodnienia stopniowo, najpierw w organizmie mężczyzny, przechodząc przez narząd zwany najądrzem, a następnie w drogach rodnych kobiety (ten etap to tzw. kapacytacja, „uzdatnianie”). W przypadku zapłodnienia in vitro plemniki pozyskuje się zwykle bezpośrednio z ejakulatu, czyli zanim przejdą kapacytację. Co mogłoby ją zastąpić w warunkach in vitro? Odpowiedź na to pytanie przyniosły wyniki badań nad kapacytacją plemników chomika przeprowadzonych w latach 60. w Stanach Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii. Wykazano, że skuteczna jest kilkugodzinna hodowla plemników w odpowiednio przygotowanej płynnej pożywce. Podobną metodę Edwards zastosował w przypadku IVF u ludzi.

Kolejnym problemem było uzyskanie oocytów w stadium rozwoju odpowiednim do zapłodnienia. Początkowo Edwards chciał użyć izolowanych z jajnika niedojrzałych oocytów i przeprowadzić ich dojrzewanie w warunkach in vitro. Okazało się jednak, że zarodki otrzymane z takich oocytów rozwijają się bardzo słabo, zatrzymując się w stadium dwóch komórek. Dlatego też badacz postanowił użyć oocytów izolowanych z jajnika tuż przed owulacją. Pomysł ten miał jedną wadę: Edwards nie bardzo wiedział, jak je wydobyć z jajnika. W latach 60. oocyty ludzkie izolowano z chirurgicznie usuwanych fragmentów jajników. Ta metoda nie sprawdziłaby się jednak w sytuacji, gdyby izolowano oocyty tuż przed owulacją. Nawet po podaniu hormonów zwiększających liczbę owulowanych oocytów fragment jajnika nie dostarczyłby wystarczającej ilości materiału – komórek byłoby zbyt mało.

I tu na scenę wkroczył Patrick C. Steptoe, utalentowany chirurg i ginekolog, a co najważniejsze, specjalista w nowatorskiej wówczas technice laparoskopii. Na przełomie lat 60. i 70. Edwardsowi i Steptoe udało się wykazać, że oocyty można pozyskać z jajników tuż przed owulacją metodą laparoskopową, a co więcej, że można je zapłodnić i że tak powstałe zarodki dzielą się w hodowli in vitro, osiągając stadium nawet 16 komórek. Steptoe i Edwards rozpoczęli próby z transplantacją uzyskanych in vitro zarodków do macicy pacjentki. Po ponad 100 nieudanych próbach, zawsze kończących się jedynie krótkotrwałymi ciążami, zorientowali się, że w skutecznej implantacji zarodków przeszkadza hormonalna stymulacja stosowana w celu zwiększenia liczby owulowanych oocytów. Badacze zdecydowali się więc wykorzystać do IVF pojedyncze oocyty produkowane w naturalnym cyklu menstruacyjnym kobiety. 10 listopada 1977 r. przeprowadzili zabieg pobrania oocytu, a następnie jego zapłodnienia in vitro. Po dwóch i pół dnia, gdy zarodek osiągnął stadium ośmiu komórek, przeszczepili go do macicy pacjentki. Niecałe dziewięć miesięcy później urodziła się Louise Brown.

Dzieci z szalek

Badania Edwardsa i Steptoe oraz ich następców doprowadziły do opracowania następującej „współczesnej” procedury zapłodnienia in vitro. Po stymulacji hormonalnej zwiększającej liczbę dojrzałych oocytów gotowych do owulacji (obecnie stosowane leki hormonalne nie przeszkadzają już w implantacji zarodków) komórki jajowe izoluje się z pęcherzyków jajnikowych. Metodę laparoskopową zastąpiono wprowadzaną dopochwowo igłą pobierającą oocyty pod kontrolą USG. Następnie oocyty przekłada się do kropli pożywki na plastikowej szalce (dzieci z probówek tak naprawdę powinno się więc nazywać dziećmi z szalek) i dodaje uprzednio skapacytowane w hodowli in vitro plemniki. Komórki inkubuje się razem przez kilka godzin w specjalnych urządzeniach utrzymujących temperaturę 37oC i podwyższone stężenie CO2 w powietrzu (5%), co pozwala na utrzymanie odpowiedniego odczynu pH pożywki. Po kilku godzinach oocyty odpłukuje się z nadmiaru plemników i sprawdza, czy zostały zapłodnione. Widocznym dowodem zapłodnienia jest obecność w komórce dwóch jąder (właściwie tzw. przedjądrzy), jednego zawierającego materiał genetyczny pochodzący z oocytu (czyli od matki) i drugiego z materiałem genetycznym z plemnika (od ojca). Zarodki przenosi się z powrotem do organizmu matki trzeciego dnia po zapłodnieniu (gdy mają około ośmiu komórek) lub dnia piątego–szóstego, gdy mają już ponad 100 komórek i osiągnęły stadium blastocysty (czyli zbudowanej z komórek wypełnionej płynem sfery).

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie" nr 12/2012 »
Drukuj »
Komentarze
Dodany przez: www.wiz.pl | 2013-02-25
Szanowny Panie! Dziękuję za interesujący komentarz. To prawda, w  nauce dąży się do poznania rzeczywistości, a nie do dekretowania pewnych stwierdzeń wolą większości. Jednak trudno mi się z Panem zgodzić co do stwierdzenia, że przytoczenie zdania większości (naukowców, lekarzy) odnoszącego się do danej kwestii (tutaj: zdanie większości ginekologów) „zaprzecza podstawowej idei nauki”. Jest wręcz przeciwnie – naukowcy często różnią się w opiniach na temat nowych zjawisk, hipotez etc. Dopiero gdy przytłaczająca ich większość zgadza się co do danej interpretacji, możemy mówić o wiedzy ustalonej.

Co zaś odnosi się do naprotechnologii – tak jak można o tym przeczytać w tekście, wątpliwe, czy w ogóle można uznać ją za osobną metodę leczenia niepłodności. Jeśli zdenerwowało Pana sformułowanie „większość ginekologów”, ujmę rzecz nieco inaczej – wszystkie wiarygodne naukowo źródła nie uznają naprotechnologii jako alternatywy do współczesnych metod leczenia niepłodności. Nie rekomenduje jej ani Polskie Towarzystwo Ginekologiczne, ani też Polskie Towarzystwo Medycyny Rozrodu. Znacznie ciekawsze jednak, dlaczego jej nie rekomendują – tu cytat z dokumentu PTG pt. Rekomendacje dotyczące diagnostyki i leczenia niepłodności: „Proponowany w ramach naprotechnologii algorytm postępowania nie znajduje potwierdzenia w kontrolowanych badaniach klinicznych. Z tych powodów naprotechnologia nie może być postępowaniem rekomendowanym w leczeniu niepłodności”. Adam Wawrzyński, redaktor naczelny miesięcznika „Wiedza i Życie

Dodany przez: Kasia | 2013-02-25
Komentarz usunięty z powodu naruszenia regulaminu.
Dodany przez: fafara | 2013-02-24
      Czytają ramkę "Fałszywa alternatywa" poczułem się zażenowany, bowiem jej treść bardziej pasuje do jakiegoś popularnego tygodnika, niż do Wiedzy i Życia.  Przede wszystkim zarówno pracownik naukowy, jak i redaktor czasopisma popularno-naukowego powinni mieć świadomość, że w nauce dąży się do poznania rzeczywistości, a nie do dekretowania pewnych stwierdzeń wolą większości. Sformułowanie "Zdaniem większości ginekologów..."  zaprzecza podstawowej idei nauki, jaką jest dążenie do poznania prawdy. W nauce nie ma demokracji! A medycyna chyba chce być traktowana jako nauka, a nie tylko sztuka.      Poza tym opis naprotechnologii jest chybiony (może ta "większość ginekologów" powinna się trochę dokształcić). Metody nazywane ogólnie naprotechnologią pozwalają na osiągnięcie sukcesu u ponad 50% zgłaszających się do leczenia par, w tym również u tych, u których zawiodło in vitro. W naprotechnologii leczeni są również mężczyźni. Niska liczba plemników czy ich nieprawidłowa budowa mogą być spowodowane chorobą, stresem czy czynnikami fizykalnymi. W takich wypadkach wręcz należy leczyć, gdyż to prawdopodobnie słabe plemmniki są jedną z przyczyn większej liczby wad wrodzonych u "dzieci z probówki".     Mamy zatem do czynienia z fałszywą "Fałszywą alternatywą", co jest bardzo przykre w przypadku Wiedzy i Życia.
Aktualne numery
01/2020
12/2019
Kalendarium
Styczeń
19
130 lat temu w Roselle (New Jersey) uruchomiono pierwsze na świecie elektryczne latarnie uliczne.
Warto przeczytać
Czy matematyka w szkole wydawała Ci się trudna? Nudna? Przerażająca?
A może wręcz przeciwnie uwielbiasz matematykę? Niezależnie od odpowiedzi na te pytania, "Matematyka, jakiej nie znacie" jest książką dla Ciebie.

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Anna Ajduk | dodano: 2012-11-25
Nadzieja z probówki

Zapłodnienie in vitro to czasem jedyna szansa na doczekanie się potomstwa – bez względu na to, co sądzą na ten temat politycy.

W1978 r. urodziła się Louise Joy Brown – pierwsze dziecko z probówki, czyli poczęte w wyniku zapłodnienia pozaustrojowego (IVF – in vitro fertilization). Procedurę, która doprowadziła do jej narodzin, przeprowadzili Robert G. Edwards i Patrick C. Steptoe, badacze pracujący w Wielkiej Brytanii. Za jej opracowanie w 2010 r. Edwardsa nagrodzono Nagrodą Nobla (Steptoe zmarł w 1988 r.). W Polsce pierwsze dziecko z probówki urodziło się w listopadzie 1987 r. Dziewczynka, obchodząca w tym roku 25. urodziny, przyszła na świat w Klinice Ginekologicznej Akademii Medycznej w Białymstoku dzięki pomocy prof. Mariana Szamatowicza. 25. rocznica pierwszego zapłodnienia in vitro w Polsce to świetna okazja, by przypomnieć, jakie były początki tej metody, a także czego zdążyliśmy się dowiedzieć przez ostatnie ćwierć wieku o molekularnym podłożu zapłodnienia – i to zarówno, gdy ma ono miejsce w organizmie przyszłej matki, jak i w szalce na laboratoryjnym stole.

Jak to przebiega?

U ssaków zapłodnienie następuje w drogach rodnych samicy, a dokładnie w jajowodach, gdzie na plemniki oczekują owulowane komórki jajowe (inaczej oocyty). Odnalezienie komórki jajowej to jednak dopiero początek wyzwań stojących przed plemnikiem. Żeby połączyć się z oocytem, musi on jeszcze pokonać kilka barier. Pierwsza z nich to zapora zbudowana z otaczających komórkę jajową komórek pęcherzykowych (plemnik radzi sobie z nią dzięki znajdującym się w jego główce enzymom – rozkładają one substancje spajające komórki pęcherzykowe). Kolejną barierą jest białkowa otoczka (tzw. otoczka przejrzysta) wokół oocytu. Związanie z otoczką przejrzystą uruchamia w plemniku reakcję akrosomową, prowadzącą do uwolnienia enzymatycznej zawartości zlokalizowanego w główce plemnika pęcherzyka zwanego akrosomem. Enzymy wytrawiają w osłonce tunel, przez który plemnik przedostaje się w bezpośrednie sąsiedztwo oocytu. Ostatnią przeszkodą stojącą na drodze do połączenia się gamet jest błona komórkowa komórki jajowej. Gdy plemnik zwiąże się z powierzchnią oocytu, najpierw łączą się błony komórkowe obu gamet, a potem zawartość plemnika dostaje się do wnętrza komórki jajowej.

Najważniejszym zadaniem plemnika jest oczywiście dostarczenie ojcowskiego materiału genetycznego – jednak plemnik wprowadza też do oocytu specjalny białkowy czynnik, którego aktywność powoduje m.in. wywołanie blokady uniemożliwiającej wniknięcie do komórki jajowej dodatkowych plemników.

Już z tego krótkiego opisu widać, że zapłodnienie jest bardzo skomplikowanym procesem. Na każdym z jego etapów coś może pójść źle i uniemożliwić poczęcie. W ostatnich dekadach przybyło par niemogących doczekać się dziecka. U kobiet problemy z płodnością często wiążą się z nieregularną owulacją lub jej brakiem czy też z niedrożnością jajowodów. U mężczyzn najczęstszą przyczyną kłopotów jest zbyt niska liczba plemników w nasieniu albo ich niewłaściwa budowa. Niepłodność wynika również z coraz późniejszego wieku osób decydujących się na posiadanie potomstwa, a także z towarzyszącego współczesnemu życiu stresu i zanieczyszczenia środowiska. Wszystkie te czynniki negatywnie wpływają na jakość żeńskich i męskich komórek rozrodczych. I tu z pomocą pacjentom przychodzą techniki wspomaganego rozrodu, w tym ta najpopularniejsza: zapłodnienie in vitro.

Krótka historia IVF

Dzień 25 lipca 1978 r., kiedy to urodziła się Louise Joy Brown, zwieńczył długoletnie badania Roberta Edwardsa i Patricka Steptoe. Pomysł, by zapłodnienie przeprowadzić poza organizmem kobiety, nie wzbudził początkowo entuzjazmu środowiska naukowego – Edwardsowi odmówiono np. rządowego finansowania. Jednak badacz się nie poddał i krok po kroku doskonalił procedurę IVF. Jednym z pierwszych problemów, z jakimi się zetknął, była potrzeba opracowania metody przygotowywania plemników do zapłodnienia. Otóż plemniki wyprodukowane w jądrach nabywają zdolności do zapłodnienia stopniowo, najpierw w organizmie mężczyzny, przechodząc przez narząd zwany najądrzem, a następnie w drogach rodnych kobiety (ten etap to tzw. kapacytacja, „uzdatnianie”). W przypadku zapłodnienia in vitro plemniki pozyskuje się zwykle bezpośrednio z ejakulatu, czyli zanim przejdą kapacytację. Co mogłoby ją zastąpić w warunkach in vitro? Odpowiedź na to pytanie przyniosły wyniki badań nad kapacytacją plemników chomika przeprowadzonych w latach 60. w Stanach Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii. Wykazano, że skuteczna jest kilkugodzinna hodowla plemników w odpowiednio przygotowanej płynnej pożywce. Podobną metodę Edwards zastosował w przypadku IVF u ludzi.

Kolejnym problemem było uzyskanie oocytów w stadium rozwoju odpowiednim do zapłodnienia. Początkowo Edwards chciał użyć izolowanych z jajnika niedojrzałych oocytów i przeprowadzić ich dojrzewanie w warunkach in vitro. Okazało się jednak, że zarodki otrzymane z takich oocytów rozwijają się bardzo słabo, zatrzymując się w stadium dwóch komórek. Dlatego też badacz postanowił użyć oocytów izolowanych z jajnika tuż przed owulacją. Pomysł ten miał jedną wadę: Edwards nie bardzo wiedział, jak je wydobyć z jajnika. W latach 60. oocyty ludzkie izolowano z chirurgicznie usuwanych fragmentów jajników. Ta metoda nie sprawdziłaby się jednak w sytuacji, gdyby izolowano oocyty tuż przed owulacją. Nawet po podaniu hormonów zwiększających liczbę owulowanych oocytów fragment jajnika nie dostarczyłby wystarczającej ilości materiału – komórek byłoby zbyt mało.

I tu na scenę wkroczył Patrick C. Steptoe, utalentowany chirurg i ginekolog, a co najważniejsze, specjalista w nowatorskiej wówczas technice laparoskopii. Na przełomie lat 60. i 70. Edwardsowi i Steptoe udało się wykazać, że oocyty można pozyskać z jajników tuż przed owulacją metodą laparoskopową, a co więcej, że można je zapłodnić i że tak powstałe zarodki dzielą się w hodowli in vitro, osiągając stadium nawet 16 komórek. Steptoe i Edwards rozpoczęli próby z transplantacją uzyskanych in vitro zarodków do macicy pacjentki. Po ponad 100 nieudanych próbach, zawsze kończących się jedynie krótkotrwałymi ciążami, zorientowali się, że w skutecznej implantacji zarodków przeszkadza hormonalna stymulacja stosowana w celu zwiększenia liczby owulowanych oocytów. Badacze zdecydowali się więc wykorzystać do IVF pojedyncze oocyty produkowane w naturalnym cyklu menstruacyjnym kobiety. 10 listopada 1977 r. przeprowadzili zabieg pobrania oocytu, a następnie jego zapłodnienia in vitro. Po dwóch i pół dnia, gdy zarodek osiągnął stadium ośmiu komórek, przeszczepili go do macicy pacjentki. Niecałe dziewięć miesięcy później urodziła się Louise Brown.

Dzieci z szalek

Badania Edwardsa i Steptoe oraz ich następców doprowadziły do opracowania następującej „współczesnej” procedury zapłodnienia in vitro. Po stymulacji hormonalnej zwiększającej liczbę dojrzałych oocytów gotowych do owulacji (obecnie stosowane leki hormonalne nie przeszkadzają już w implantacji zarodków) komórki jajowe izoluje się z pęcherzyków jajnikowych. Metodę laparoskopową zastąpiono wprowadzaną dopochwowo igłą pobierającą oocyty pod kontrolą USG. Następnie oocyty przekłada się do kropli pożywki na plastikowej szalce (dzieci z probówek tak naprawdę powinno się więc nazywać dziećmi z szalek) i dodaje uprzednio skapacytowane w hodowli in vitro plemniki. Komórki inkubuje się razem przez kilka godzin w specjalnych urządzeniach utrzymujących temperaturę 37oC i podwyższone stężenie CO2 w powietrzu (5%), co pozwala na utrzymanie odpowiedniego odczynu pH pożywki. Po kilku godzinach oocyty odpłukuje się z nadmiaru plemników i sprawdza, czy zostały zapłodnione. Widocznym dowodem zapłodnienia jest obecność w komórce dwóch jąder (właściwie tzw. przedjądrzy), jednego zawierającego materiał genetyczny pochodzący z oocytu (czyli od matki) i drugiego z materiałem genetycznym z plemnika (od ojca). Zarodki przenosi się z powrotem do organizmu matki trzeciego dnia po zapłodnieniu (gdy mają około ośmiu komórek) lub dnia piątego–szóstego, gdy mają już ponad 100 komórek i osiągnęły stadium blastocysty (czyli zbudowanej z komórek wypełnionej płynem sfery).