Sitoplazmik Transfer

Sitoplazmik Transfer ile IVF Tedavisi

Sitoplazmik transfer, bir donör yumurtadan alınan sitoplazmik bileşenlerle yumurtayı destekleyerek, alıcı yumurtanın metabolik ve gelişimsel kapasitesini artırmak amacıyla geliştirilmiş bir tekniktir. Bu tekniğin mantığı, yumurta kalitesinin sadece nükleer DNA tarafından değil, aynı zamanda mitokondri, mRNA, proteinler ve embriyonik genom aktif hale gelmeden önce erken embriyonik gelişimi kontrol eden düzenleyici faktörleri içeren sitoplazmik ortam tarafından da belirlenmesinden kaynaklanmaktadır. Yaşlanan yumurtalarda ve tekrarlayan IVF başarısızlığı yaşayan kadınların yumurtalarında, kromozomlar normal görünse bile, bu sitoplazmik mekanizma genellikle bozulmuştur (May-Panloup vd., 2016; Fragouli ve Wells, 2015).

Mitokondriler bu bağlamda özellikle önemlidir. Yumurta hücreleri, diğer hücre tiplerine göre çok daha fazla, yüz binlerce mitokondri içerir; çünkü döllenme ve erken embriyonik bölünme son derece yüksek enerji üretimi gerektirir. Kadınlar yaşlandıkça, mitokondriyal DNA'da mutasyonlar birikir, ATP üretimi azalır ve reaktif oksijen türleri artar; bu da iğ oluşumunda bozulmaya, kromozom ayrılma hatalarına ve zayıf embriyo gelişimine yol açar (Bentov ve Casper, 2013; May-Panloup vd., 2016). Sitoplazmik transfer, ICSI sırasında genç bir donör yumurta hücresinden alınan sağlıklı mitokondrileri ve ilişkili sitoplazmik faktörleri hastanın yumurtasına aktararak bu metabolik ortamı kısmen restore etmeyi amaçlar.

Mitokondriyal replasman tedavisinin (MRT) aksine, sitoplazmik transfer, hastanın mitokondriler de dahil olmak üzere tüm sitoplazmik yapılarını ortadan kaldırmaz veya tamamen değiştirmez. Bunun yerine, hastanın kendi yumurtasının sitoplazmasının bir kısmı aspire edilir (boşaltılır) ve buna karşılık gelen bir hacimde donör sitoplazması, genellikle tüm sitoplazmanın -151'i, spermle birlikte enjekte edilir. Bu, ortaya çıkan embriyonun, çoğunlukla hastadan ve az bir kısmı donörden olmak üzere mitokondrilerin bir karışımını içerdiği anlamına gelir. Amaç, genetik anlamda "üç ebeveynli bir embriyo" oluşturmak değil, hastanın nükleer DNA'sının erken gelişim sırasında düzgün bir şekilde ifade edilebilmesi için hücresel biyoeenerjiyi artırmaktır (Barritt vd., 2001; Zhang vd., 2017).

Yumurta donöründen alınan sitoplazmanın neden bu kadar küçük bir kısmı kullanılır?

Sitoplazmik transfer, kasıtlı olarak donör sitoplazmasının küçük bir bölümüyle sınırlandırılır çünkü amaç hastanın yumurtasını desteklemek, onu değiştirmek değil.

Yumurta sadece DNA için bir kap değildir. Sitoplazması, oosit olgunlaşmasının aylar süren sürecinde oluşmuş, son derece organize, uzamsal olarak desenlenmiş bir mitokondri, mRNA, ribozom, kalsiyum depoları, iğ bağlayıcı proteinler ve polarite sinyalleri ağı içerir. Bu yapılar, iğin nerede oluşacağını, ilk mitotik bölünmelerin nasıl yönlendirileceğini ve embriyonik eksenlerin nasıl oluşturulacağını belirler. Bu sitoplazmanın çok fazla kısmını değiştirirseniz, bu organizasyonu bozma riskiyle karşı karşıya kalırsınız. Büyük hacimli sitoplazmik değişim, döllenme sırasında kalsiyum salınımlarını, iğ pozisyonunu ve erken bölünme geometrisini bozabilir; bunların hepsi sitoplazmik mimariye son derece duyarlıdır (May-Panloup vd., 2016; Schatten & Sun, 2011). Bu nedenle, hastanın yaşı 40'ların üstünde değilse ve kendi sitoplazmik yapıları optimalden daha az kabul edilmiyorsa, sitoplazmik transfer, MRT'de tam değişime kıyasla aslında daha faydalı olabilir.

Mitokondriyal düzeyde, genetik müdahale olmaksızın metabolik kurtarma sağlamak için 10–15% penceresi seçilmiştir. Bir insan oositinde yaklaşık 100.000–300.000 mitokondri bulunur. Yaşlanan veya hasar görmüş yumurtalarda, daha az ATP ve daha fazla reaktif oksijen türü üreten mitokondriler olabilir; bu da iğ bütünlüğünü ve embriyo gelişimini bozar. 10–15% sağlıklı donör sitoplazmasının eklenmesi, on binlerce işlevsel mitokondri sağlar; bu da ATP üretimini önemli ölçüde artırmak ve sitoplazmadaki oksidatif stresi azaltmak için yeterlidir (Bentov & Casper, 2013; Fragouli & Wells, 2015).

Ancak, çok fazla donör sitoplazma eklerseniz, yüksek düzeyde mitokondriyal heteroplazmi oluşturursunuz. Bu, benzer seviyelerde iki rakip mitokondriyal popülasyonun mevcut olduğu anlamına gelir. Hayvan modellerinde ve insan hücre çalışmalarında, yüksek heteroplazmi, erken hücre bölünmeleri sırasında mitokondriyal ayrışmaya, öngörülemeyen doku dağılımına ve bazı durumlarda uyumsuz mitokondriyal popülasyonlar rekabet ettikçe zamanla metabolik verimliliğin kaybına yol açabilir (Wallace & Chalkia, 2013; Stewart & Chinnery, 2015). Donör mitokondrileri 10–15% aralığında tutarak, çoğu embriyo, kritik bölünme ve blastosist aşamalarında erken metabolik artıştan faydalanırken, sonraki bölünmelerde doğal olarak hastanın mitokondrilerinin baskınlığına doğru kayar.

Bu nedenle sitoplazmik transfer, mitokondriyal replasman tedavisinden temelde farklıdır. Mitokondriyal replasman tedavisi, mitokondriyal hastalığı önlemek için hastanın mitokondrilerinin neredeyse tamamını kasıtlı olarak çıkarır ve yeni bir sitoplazmik ortamda donör mitokondrilerle değiştirir. Sitoplazmik transfer ise bunun tam tersini yapar: hastanın sitoplazmik kimliğini ve çekirdek-sitoplazma uyumluluğunu korurken, yumurtaya erken gelişim aşamasını atlatması için yeterli miktarda sağlıklı mekanizma sağlar. Her iki yöntemin de farklı hasta grupları için avantajları vardır.

Sitoplazmik Transferin Yapabildikleri ve Yapamadıkları

Sitoplazmik transferin yapabileceği şey, normal sperm ve makul yumurtalık yanıtına rağmen yumurtaları başarısız olan seçilmiş hastalarda döllenme oranlarını, bölünme dinamiklerini ve blastosist oluşumunu iyileştirmektir. Erken klinik çalışmalarda, sitoplazmik transferin tekrarlayan IVF başarısızlığı yaşayan kadınlarda daha yüksek embriyo gelişim oranları ve canlı doğumlarla ilişkili olduğu gösterilmiştir (Barritt vd., 2001). Daha yeni çalışmalar, yaşlanmış veya hasar görmüş oositlerde mitokondriyal fonksiyonun iyileştirilmesinin, iğ stabilitesini, ATP üretimini ve embriyo yeterliliğini doğrudan iyileştirebileceğini göstermiştir (Bentov ve Casper, 2013; Fragouli ve Wells, 2015). Bu durum, sitoplazmik transferi özellikle yaşa bağlı oosit disfonksiyonu, kromozomal olarak normal embriyolara rağmen zayıf embriyo gelişimi veya tekrarlayan implantasyon başarısızlığı yaşayan kadınlar için önemli kılmaktadır.

Ancak, sitoplazmik transferin yapamayacağı şeyleri de açıkça belirtmek equally önemlidir. Yumurtadaki kromozomal anormallikleri düzeltmez. Bir oositte ayrılmama veya ciddi DNA hasarı varsa, sağlıklı sitoplazma eklemek bunu düzeltmeyecektir. Ayrıca, kalıtsal mitokondriyal hastalığı da ortadan kaldırmaz, çünkü hastanın mitokondrileri embriyoda baskın kalır. Bu nedenle, sitoplazmik transfer, mitokondriyal genetik bozuklukların aktarımını önlemek için kullanılmaz; bu, nükleer DNA'nın yalnızca sağlıklı mitokondri içeren bir donör yumurtaya aktarıldığı MRT'nin rolüdür (Craven vd., 2010; Hyslop vd., 2016).

Pratik açıdan bakıldığında, sitoplazmik transfer, sağlam nükleer DNA'ya sahip ancak bozulmuş hücresel mekanizmaya sahip yumurtalar için metabolik bir kurtarma stratejisi olarak değerlendirilmelidir. Belirli hasta gruplarında embriyo gelişimini ve implantasyon potansiyelini iyileştirebilir, ancak genetiği geçersiz kılmaz, kromozomları gençleştirmez ve şiddetli anöploidi veya yumurtalık yetmezliği durumlarında donör yumurtaların yerini almaz. Uygun şekilde kullanıldığında, standart IVF ile tam mitokondriyal replasman tedavisi arasında yer alır ve hastanın genetik kimliğini değiştirmeden oosit yeterliliğini artırmak için biyolojik olarak mantıklı bir yol sunar.

Sitoplazmik IVF Tedavisi Klinik Uygulamada Nasıl İşler?

Modern sitoplazmik transfer programlarında, işlem tek bir yumurta etrafında tasarlanmaz. Olasılık, yedeklilik ve seçilim etrafında tasarlanır, çünkü sitoplazmik fonksiyon iyileştirilse bile, oositin altta yatan nükleer genetiği hala yaşa bağlı biyolojiyi takip eder. Bu nedenle, anlamlı sonuçlar için pratik bir eşik olarak en az beş olgun (M2) oosit ile çalışmayı hedefliyoruz. Bu keyfi değildir. Döllenme oranları, blastosist oluşum oranları ve öploidi oranları, hepsi çarpımsal olasılıklar olarak işler. Sadece bir veya iki oosit mevcut olduğunda, biyolojik olarak başarılı bir sitoplazmik transfer bile, istatistiksel kayıp nedeniyle transfer edilebilir embriyo elde edememe olasılığı yüksektir (Fragouli & Wells, 2015; Franasiak vd., 2014).

Sitoplazmik transfer için aday olan birçok hasta düşük yanıt veren veya ileri üreme yaşına sahip olduğundan, tek bir siklusda beş M2 oosit elde etmek mümkün olmayabilir. Bu durumlarda, birden fazla yumurta toplama işlemiyle oosit biriktirme, stratejinin önemli bir parçası haline gelir. Her toplama işlemi, döllenebilen ve sitoplazmik takviye alabilen M2 oosit havuzuna katkıda bulunur. Bu kavram, düşük rezervli IVF ve doğurganlığın korunmasında iyi bir şekilde yerleşmiştir; burada tek siklus veriminden ziyade kümülatif oosit sayısı, başarının en güçlü göstergesidir (Cobo vd., 2016; Vaiarelli vd., 2020). Sitoplazmik transfer ortamında, biriktirme daha da önemlidir çünkü teknik, zaten biyolojik olarak dezavantajlı olan yumurtalara uygulanmaktadır.

Beş oosit eşiğinin önemli olmasının nedeni sadece döllenme değil, aynı zamanda embriyo gelişimi ve genetik seçilimdir. Optimize edilmiş IVF döngülerinde bile, döllenmiş yumurtaların sadece bir kısmı blastosist aşamasına ulaşır ve blastosistlerin sadece bir kısmı kromozomal olarak normal olur. Büyük PGT-A veri setleri, 40'lı yaşlarındaki kadınlarda, embriyo gelişimi iyi olsa bile, blastosistlerin sadece -301'inin öploid olduğunu göstermektedir (Franasiak vd., 2014; Tiegs vd., 2020). Sitoplazmik transfer, gelişimsel yeterliliği artırabilir, yani daha fazla embriyo blastosist aşamasına ulaşır, ancak anöploidiye neden olan mayoz hata oranını değiştirmez. Bu, sağlıklı bir embriyoya ulaşmak için hala yeterli sayıda yumurtaya ihtiyaç duyulduğu anlamına gelir.

Bu nedenle sitoplazmik transfer, birden fazla embriyo üretmeyi amaçlayan bir stratejiye entegre edildiğinde en etkili yöntemdir, bunu da aşağıdakiler takip eder: PGT-A testi Bu embriyoların hangilerinin gerçekten kromozomal olarak normal olduğunu belirlemek için sitoplazmik takviye, embriyoların erken gelişimdeki metabolik stresi atlatmasına ve blastosist aşamasına ulaşmasına yardımcı olur, ancak PGT-A, hem gelişmiş sitoplazmik fonksiyona hem de sağlam nükleer genetiğe sahip embriyoyu seçmenizi sağlar. Bu son seçim adımı olmadan, sitoplazmik transferin faydası, özellikle yaşlı hastalarda yüksek anöploidi oranı nedeniyle azalır (Fragouli & Wells, 2015; Tiegs et al., 2020).

Olasılık açısından bakıldığında, bu, ne kadar çok embriyo oluşturulabilirse, başarı şansının o kadar yüksek olduğu anlamına gelir. Her M2 oositin döllenme şansı belirli bir orandadır, her döllenmiş yumurtanın blastosist olma şansı belirli bir orandadır ve her blastosistin öploid olma şansı belirli bir orandadır. Sitoplazmik transfer, orta aşama olan blastosist oluşumunu artırır, ancak son darboğazı, yani kromozomal normalliği ortadan kaldırmaz. Bu nedenle, en az beş M2'ye ulaşmak için oosit biriktirmek, birkaç embriyo oluşturmak ve ardından en iyisini seçmek için PGT-A kullanmak, sitoplazmik transferi biyolojik olarak ilgi çekici bir teknikten klinik olarak anlamlı bir tedaviye dönüştürmenin yoludur (Franasiak vd., 2014; Vaiarelli vd., 2020).

Pratik anlamda bu, bazı hastaların PGT-A ve embriyo transferi yapılmadan önce iki, üç hatta daha fazla yumurta toplama işlemine ihtiyaç duyacağı anlamına gelir; böylece prosedürü haklı çıkaracak kadar embriyo elde edilebilir. Amaç, hızlıca tek bir embriyo elde etmek değil, genetik olarak sağlıklı, gelişimsel olarak yetkin bir embriyonun seçilebileceği bir embriyo grubu oluşturmaktır; bu da hastaya tek bir düşük olasılıklı deneme yerine gerçek bir gebelik şansı verir.