Συμβαίνει κάθε μέρα σε όλα τα γεωγραφικά μήκη και πλάτη της Γης, αλλά παραμένει ένα από τα μυστήρια αυτού του κόσμου. Πρόκειται για τη μαγική στιγμή της έναρξης μιας καινούργιας ζωής, τη στιγμή που ένα ωάριο και ένα σπερματοζωάριο ενώνουν τις

«δυνάμεις» τους και πυροδοτούν τη δημιουργία ενός εμβρύου. Υπό κανονικές συνθήκες αυτό συμβαίνει στις απρόσιτες για το ανθρώπινο μάτι εσωτερικές δομές του γυναικείου αναπαραγωγικού συστήματος. Δεν είναι άλλωστε τυχαίο το γεγονός ότι οι πρώτες εμβρυολογικές μελέτες πραγματοποιήθηκαν σε πειραματόζωα τα οποία παρείχαν εύκολη πρόσβαση στους θηλυκούς γαμέτες αλλά και στα αναπτυσσόμενα έμβρυα. Βάτραχοι και κοτόπουλα αποκάλυψαν τα πρώτα μυστικά της εμβρυϊκής ανάπτυξης στους επιστήμονες, ενώ τα θηλαστικά μπήκαν πολύ αργότερα στο στόχαστρό τους, όταν οι τεχνικές το επέτρεψαν.

Κορυφαίο σημείο καμπής στην ιστορία της Εμβυολογίας υπήρξε η γέννηση της Λουίζ Μπράουν, του πρώτου παιδιού που γεννήθηκε με εξωσωματική γονιμοποίηση (στην Αγγλία το 1978). Από τότε και μετά η Εμβρυολογία έπαψε να είναι μόνο ένα ερευνητικό πεδίο και απέκτησε και κλινική διάσταση. Ο αριθμός των παιδιών που έχουν γεννηθεί παγκοσμίως από τα τέλη της δεκαετίας του ’70 ως σήμερα χάρη στις τεχνικές της υποβοηθούμενης αναπαραγωγής είναι τεράστιος (σύμφωνα με τελευταίες εκτιμήσεις, τα παιδιά αυτά ξεπερνούν τα 3 εκατομμύρια).

Η υποβοηθούμενη αναπαραγωγή, το κλινικό αυτό σκέλος της σύγχρονης Εμβρυολογίας, υπήρξε από τη γέννησή του ένα ταχύτατα εξελισσόμενο πεδίο το οποίο πολύ γρήγορα ενσωμάτωνε στην κλινική πρακτική τα ευρήματα των ερευνητών της Εμβρυολογίας αλλά και τις τεχνολογικές εξελίξεις. Με το βλέμμα στραμμένο στο μέλλον, η Μονάδα Υποβοηθούμενης Αναπαραγωγής του Μαιευτηρίου Μητέρα διογράνωσε προσφάτως διημερίδα με θέμα «Υποβοηθούμενη Αναπαραγωγή – Νέοι Ορίζοντες». Το «ΒΗΜΑScience» παρακολούθησε τη διημερίδα, κατά τη διάρκεια της οποίας παρουσιάστηκαν τεχνολογικές εξελίξεις που ενισχύουν σημαντικά την πιθανότητα επίτευξης κύησης, και σας προσκαλεί σε ένα ταξίδι στην αρχή της ζωής.

Υπό κανονικές συνθήκες, ένα σπερματοζωάριο ύστερα από έναν κοπιαστικό αγώνα δρόμου μέσα στο γυναικείο αναπαραγωγικό σύστημα συναντά ένα ωάριο το οποίο έχει αφήσει την ωοθήκη που το φιλοξενούσε και το εξέτρεφε και έχει περάσει στις σάλπιγγες με κατεύθυνση τη μήτρα. Η γονιμοποίηση, που λαμβάνει χώρα στις σάλπιγγες, έχει παρομοιαστεί από τους ερευνητές με τη μεγάλη συμπαντική έκρηξη, το Big Bang. Πράγματι, η σύντηξη των δύο γαμετικών κυττάρων εκλύει ένα τεράστιο δυναμικό: το γονιμοποιημένο ωάριο αρχίζει να διαιρείται (το ένα κύτταρο να γίνεται δύο, τα δύο τέσσερα, τα τέσσερα οκτώ κ.ο.κ.) προκειμένου να δημιουργηθεί ένα έμβρυο τρισεκατομμυρίων κυττάρων! Μέσα σε λίγες ημέρες και ενώ το γονιμοποιημένο ωάριο συνεχίζει την κάθοδό του προς τη μήτρα, θα έχει σχηματιστεί η βλαστοκύστη. Πρόκειται για μια μπαλίτσα 150-200 κυττάρων η οποία αναζητεί στη μήτρα τον κατάλληλο χώρο όπου θα φιλοξενηθεί για τους επόμενους περίπου εννέα μήνες. Από τα κύτταρα της μπαλίτσας αυτής θα προκύψει τόσο το έμβρυο αυτό καθαυτό όσο και ο πλακούντας και ο ομφάλιος λώρος, όλες δηλαδή οι δομές που θα υποστηρίξουν την ανάπτυξη του εμβρύου.

Οταν οι εμβρυολόγοι καλούνται να επαναλάβουν στο εργαστήριο αυτή τη διαδικασία που η εξέλιξη τοποθέτησε στο εσωτερικό του ανθρωπίνου σώματος, θα πρέπει να μιμηθούν κατά το δυνατόν τις φυσιολογικές συνθήκες για να επιτύχουν το επιθυμητό αποτέλεσμα. Παρά το γεγονός ότι πολλές φορές η Λουίζ Μπράουν αναφέρεται ως το πρώτο παιδί του σωλήνα, εννοώντας τον δοκιμαστικό σωλήνα του εργαστηρίου, στην πραγματικότητα δεν υπάρχει σωλήνας. Μετά τη γονιμοποίηση το ωάριο τοποθετείται σε κατάλληλο θρεπτικό υλικό, σε ένα είδος μικρού εργαστηριακού πιάτου (τριβλίο) το οποίο φέρει πηγαδάκια. Κάθε πηγαδάκι φιλοξενεί ένα γονιμοποιημένο ωάριο και όλο αυτό μπαίνει σε έναν θάλαμο επώασης, όπου οι συνθήκες θερμοκρασίας, υγρασίας και φωτισμού προσιδιάζουν με τις φυσιολογικές.

Οι εμβρυολόγοι θα πρέπει κάποια στιγμή να μεταφέρουν στην υποψήφια μητέρα τα έμβρυα που έχουν δημιουργηθεί, κάτι το οποίο γίνεται συνήθως όταν αυτά βρίσκονται στο στάδιο των 4-8 κυττάρων. Είναι μάλιστα συνήθης πρακτική να δημιουργούνται αρκετά έμβρυα (6-10) και στη συνέχεια να επιλέγονται έως δύο – τα καλύτερα – για να μεταφερθούν στη μήτρα, ενώ τα υπόλοιπα, αν είναι αρκετά καλά, συνήθως καταψύχονται για μελλοντική χρήση. Περιττό να πούμε ότι η επιλογή του κατάλληλου για μεταφορά εμβρύου είναι κομβικής σημασίας για την επίτευξη της κύησης. Πάνω σε τι όμως μπορεί να βασιστεί ο εμβρυολόγος για να αποφανθεί για την ποιότητα των εμβρύων; Η μορφολογία τους εξακολουθεί να είναι το βασικό κριτήριο. Πώς όμως να εκτιμηθεί αυτή χωρίς να απομακρυνθεί το έμβρυο από τον φιλόξενο θάλαμο επώασης; Ειδικά αυτό το δεύτερο ήταν αδύνατον ως πρόσφατα: οι εμβρυολόγοι έβγαζαν για λίγα λεπτά τα έμβρυα από τον θάλαμο επώασης προκειμένου να τα εξετάσουν στο μικροσκόπιο, διαδικασία η οποία δεν κατέστη δυνατόν να επαναληφθεί για περισσότερο από μία φορά την ημέρα χωρίς να τεθεί σε κίνδυνο η ανάπτυξη του εμβρύου. Οσο για τις παραμέτρους που εξετάζονται, αυτές είναι πολλές και μπορεί να ποικίλλουν κατά περίπτωση. (Παραδείγματος χάριν, άλλου τύπου διερεύνησης χρήζει ένα έμβρυο του οποίου οι γονείς είναι φορείς κληρονομικής νόσου σε σχέση με συνήθεις περιπτώσεις).

ΤΙ ΔΕΙΧΝΕΙ ΤΟ TIME LAPSE
Η συνεχής κινηματογράφηση των εμβρύων με τη βοήθεια ειδικού μικροσκοπίου που τοποθετείται μέσα στον θάλαμο επώασης επιτρέπει στους κλινικούς εμβρυολόγους να επιλέξουν τα υγιέστερα για εμφύτευση. Ολα τα έμβρυα της φωτογραφίας είναι 38,4 ωρών και θα έπρεπε να έχουν φτάσει στο στάδιο των 4 κυττάρων. Διαπιστώνουμε ότι κάποια από αυτά είναι υγιή (π.χ. το 6 και το 8), κάποια βρίθουν κυτταρικών θραυσμάτων (π.χ. το 2 και το 9), ενώ ένα (το 12) δεν έχει προχωρήσει καν στην πρώτη διαίρεσηΗ αξία του «Big Brother»

Πρόσφατες τεχνολογικές εξελίξεις όμως παρέχουν σημαντική βοήθεια στους εμβρυολόγους, ενώ ταυτόχρονα αυξάνουν τις πιθανότητες επιτυχίας κύησης. Μία από αυτές συνίσταται σε ένα ειδικά σχεδιασμένο για τέτοια χρήση μικροσκόπιο τελευταίας τεχνολογίας, το οποίο επιτρέπει την καταγραφή των τεκταινομένων στο αναπτυσσόμενο έμβρυο 24 ώρες το εικοσιτετράωρο. Τα έμβρυα, τα οποία αναπτύσσονται κανονικά στο θρεπτικό υλικό, τοποθετούνται στο συγκεκριμένο μικροσκόπιο που βρίσκεται μέσα στον θάλαμο επώασης. Χωρίς αυτά να αλλάξουν θέση, οι εμβρυολόγοι παρακολουθούν την ανάπτυξή τους, η οποία καταγράφεται σαν να επρόκειτο για φιλμ και αποθηκεύεται στη μνήμη ενός υπολογιστή. Αξίζει μάλιστα να σημειωθεί ότι το φως που χρησιμοποιείται είναι στη συχνότητα του πράσινου και πως η έντασή του είναι το 1/10.000 του κανονικού.

Οπως περιέγραψε κατά τη διάρκεια της διάλεξής του ο κλινικός εμβρυολόγος της Μονάδας Υποβοηθούμενης Αναπαραγωγής Μαιευτηρίου Μητέρα κ. Τζάιλς Πάλμερ (Giles Palmer), «για πρώτη φορά στην ιστορία της εξωσωματικής γονιμοποίησης, μπορούμε μέσω βίντεο να παρακολουθούμε και να αξιολογούμε κάθε στάδιο της ανάπτυξης των εμβρύων, προκειμένου να επιλέγουμε τα υγιέστερα για την εμβρυομεταφορά. Η νέα μέθοδος “time lapse” ουσιαστικά φωτογραφίζει λεπτό προς λεπτό την εξέλιξη του εμβρύου, κάτι που με τα υπάρχοντα συστήματα δεν ήταν εφικτό, καθώς το έμβρυο έπρεπε να βγει από τον επωαστή για να εκτιμηθεί η ανάπτυξή του. Πλέον, στο βίντεο του συστήματος μπορεί να καταγραφεί ένα ωάριο από τη στιγμή που έχει ληφθεί ως και εκείνη που ως έμβρυο πλέον θα μεταφερθεί».

Για να αντιληφθεί κανείς το πλεονέκτημα που προσφέρει αυτό το μικροσκόπιο, αρκεί να παρακολουθήσει την αλλαγή στο πρωτόκολλο επιλογής εμβρύων που έχει επιφέρει. Εστω λοιπόν ότι οι κλινικοί εμβρυολόγοι μιας μονάδας υποβοηθούμενης αναπαραγωγής γονιμοποιούν 5-6 ωάρια τα οποία τοποθετούν στον θάλαμο επώασης. Την επόμενη ημέρα ελέγχουν την πορεία τους και διαπιστώνουν ότι όλα βρίσκονται στο στάδιο των τεσσάρων κυττάρων. Θεωρούν ότι κατά τη διάρκεια της απουσίας τους το κάθε γονιμοποιημένο ωάριο διαιρέθηκε μία φορά για να δώσει δύο κύτταρα και στη συνέχεια τα δύο κύτταρα ξαναδιαιρέθηκαν έτσι ώστε να προκύψει ένα έμβρυο τεσσάρων κυττάρων. Δεν έχουν τρόπο να ελέγξουν αν πράγματι αυτή ήταν η πορεία των πραγμάτων. Οπως αποκάλυψε όμως η χρήση του μικροσκοπίου time lapse, κάποια έμβρυα είναι βιαστικά: το γονιμοποιημένο ωάριο τριχοτομείται (αντί να διχοτομηθεί) και στη συνέχεια ακόμη μία διαίρεση ενός από τα τρία κύτταρα οδηγεί στον σχηματισμό ενός τέταρτου κυττάρου. Το έμβρυο αυτό, αν και έχει τέσσερα κύτταρα στην κατάλληλη στιγμή, δεν είναι βιώσιμο. Η τριχοτόμηση του ωαρίου σημαίνει λάθη στο μοίρασμα του γενετικού υλικού και μηδενίζει τις πιθανότητες επιβίωσης του εμβρύου. Χωρίς το βίντεο της πρώτης αυτής διαίρεσης όμως οι εμβρυολόγοι δεν θα ήταν ποτέ σε θέση να γνωρίζουν τι είχε συμβεί την προηγούμενη νύχτα και πιθανότατα θα επέλεγαν αυτό το έμβρυο για εμφύτευση.

Ομοίως, κάποιες φορές τα κύτταρα που παράγονται από τις πρώτες διαιρέσεις φέρουν θραύσματα κυτταρικού υλικού, κάτι που μειώνει τις πιθανότητες επιβίωσης του εμβρύου. Σύμφωνα με τον κ. Πάλμερ, «από τα βιβλιογραφικά δεδομένα προκύπτει ότι το ποσοστό των εμβρύων που φέρουν θραύσματα ανέρχεται στο 12%. Το 89% των θραυσμάτων απορροφάται μέσα στις επόμενες δέκα ώρες από τον σχηματισμό τους. Η πιθανότητα να μην παρατηρηθεί η ύπαρξη θραυσμάτων στον καθημερινό ημερήσιο έλεγχο ανέρχεται στο 72%!».

Αν και η χρήση του μικροσκοπίου αυτού άρχισε πολύ πρόσφατα, ο δρ Γεώργιος Ιωαννίδης, γυναικολόγος Αναπαραγωγής, επιμελητής της Μονάδας Υποβοηθούμενης Αναπαραγωγής του Μαιευτηρίου Μητέρα, είναι ενθουσιασμένος, αφενός επειδή η δυνατότητα αποστολής του βίντεο στον υπολογιστή του αλλά και στο κινητό του τηλέφωνο του επιτρέπει να γνωρίζει ανά πάσα στιγμή της ημέρας ή της νύχτας τι συμβαίνει με τα έμβρυα των υποψηφίων μητέρων που παρακολουθεί, αφετέρου επειδή τα ποσοστά επίτευξης κύησης έχουν αυξηθεί. «Τόσο στη δική μας μονάδα όσο και σε άλλες μονάδες στο εξωτερικό έχει παρατηρηθεί ότι η δυνατότητα συνεχούς παρακολούθησης των εμβρύων, και μάλιστα χωρίς να τα διαταράσσουμε, επιδρά θετικά στα ποσοστά επίτευξης εγκυμοσύνης. Είναι πράγματι μεγάλη ικανοποίηση για εμάς να διαπιστώνουμε ότι οι πρόοδοι των βιολογικών επιστημών, της Βιοτεχνολογίας, της Βιομηχανικής και της Πληροφορικής συγκλίνουν για να δημιουργήσουν νέες καινοτομίες στον τομέα της εξωσωματικής γονιμοποίησης, μερικές από τις οποίες ήδη υλοποιούνται και οδηγούν σε καλύτερα ποσοστά επιτυχίας».

Απομίμηση εμφύτευσης:
Μια βλαστοκύστη 6 ημερών γονιμοποιημένη τεχνητά, τοποθετήθηκε στην επιφάνεια
βιοψίας δεκτικού ενδομητρίου
όπου προσκολλήθηκε λίγες ώρες μετά

Το ενδομήτριο στο μικροσκόπιο
Για την επίτευξη εγκυμοσύνης δεν αρκεί ένα υγιές έμβρυο. Απαραίτητο «συστατικό» επιτυχίας είναι και η μήτρα που θα το φιλοξενήσει και, πιο συγκεκριμένα, το ενδομήτριο. Πρόκειται για την εσωτερική στοιβάδα κυττάρων της μητρικής κοιλότητας η οποία απομακρύνεται με την έμμηνο ρύση και αναπτύσσεται εκ νέου έτσι ώστε να παρέχει το κατάλληλο περιβάλλον για την προσκόλληση και εμφύτευση του εμβρύου (είτε αυτό έχει δημιουργηθεί στις σάλπιγγες της μητέρας του είτε έχει για λίγο φιλοξενηθεί στον θάλαμο επώασης μιας μονάδας υποβοηθούμενης αναπαραγωγής). Οπως όμως περιέγραψε στο «ΒΗΜΑScience» ο δρ Ιωαννίδης, «υπάρχουν ορισμένες περιπτώσεις που στην πράξη αποδεικνύονται δυσκολότερες από άλλες και, ενώ καταβάλλεται κάθε δυνατή προσπάθεια, εμφανίζονται συνεχείς αποβολές ή και πλήρης αδυναμία εμφύτευσης του εμβρύου. Αντιλαμβάνεται τότε κανείς ότι, μεταξύ άλλων, επιβάλλεται και η εξέταση του ενδομητρίου και μάλιστα σε επίπεδο ηλεκτρονικού μικροσκοπίου, όταν η μακροσκοπική εξέτασή του δεν δείχνει στοιχεία παθογένειας».

Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης δεν θα ήταν το πρώτο εργαλείο που θα σχεφτόταν κανείς ως χρήσιμο στην υποβοηθούμενη αναπαραγωγή. Τις δυνατότητές του κατέδειξε με την ομιλία του στη διημερίδα ο δρ Γιώργος Νίκας, τον οποίο, αν και εκπαιδεύτηκε στη Μαιευτική και Γυναικολογία, στη συνέχεια τον κέρδισε η έρευνα και αφιερώθηκε στην ηλεκτρονική μικροσκοπία της αναπαραγωγής με τεράστια επιτυχία (είναι βέβαιον ότι όλοι όσοι έχετε έστω και ένα μικρό ενδιαφέρον για το πεδίο της αναπαραγωγής έχετε «συναντηθεί» με τις εκπληκτικές φωτογραφίες που έχουν καταστήσει τον κ. Νίκα πολύ γνωστό στη διεθνή επιστημονική κοινότητα).

Μεγεθυσμένο χιλιάδες φορές, το ενδομήτριο θυμίζει λιβάδι, καθώς από τα κύτταρά του ξεπηδούν τριχοειδείς δομές που ονομάζονται μικρολάχνες. Ωστόσο γύρω στην 20ή ή 21η ημέρα του κύκλου οι μικρολάχνες αντικαθίστανται από μεγαλύτερους σχηματισμούς που οι επιστήμονες ονομάζουν πινοπόδια και που παραπέμπουν εμάς τους υπόλοιπους σε… λουλούδια! Οι εργασίες του δρος Νίκα έχουν καταδείξει ότι ο ρόλος των πινοποδίων στην επιτυχή εμφύτευση ενός εμβρύου στη μήτρα της μητέρας του είναι καθοριστικός. Η εμφάνιση των πινοποδίων συμπίπτει με τη χρονική περίοδο κατά την οποία το ενδομήτριο είναι δεκτικό στη «φιλοξενία» ενός εμβρύου. Η δεκτικότητα του ενδομητρίου εκτιμάται αδρά με ορμονική εξέταση, αλλά επειδή κάθε υποψήφια μητέρα είναι διαφορετική, κάποιες φορές είναι χρήσιμο να εξετάζεται αν αυτό που θα περίμενε κανείς με βάση τις ορμόνες λαμβάνει όντως χώρα. Οπως περιέγραψε ο δρ Νίκας, «η εξέταση της επιφάνειας του ενδομητρίου μπορεί να δώσει πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με το χρονικό παράθυρο κατά το οποίο είναι δεκτικό στην εμφύτευση, έτσι ώστε να συγχρονιστεί καλύτερα η εμβρυομεταφορά».

Ενα συχνό αίτιο που εμποδίζει την εμφάνιση των πινοποδίων και ως εκ τούτου οι προσπάθειες απόκτησης απογόνων αποτυγχάνουν είναι οι χρόνιες λοιμώξεις του ενδομητρίου. Μικροοργανισμοί, ανθεκτικοί σε ευρύ φάσμα αντιβιοτικών, καταλαμβάνουν το ενδομήτριο και παράγουν ουσίες που το καθιστούν ασύμβατο με τη νέα ζωή που προσπαθεί να αγκιστρωθεί από αυτό. Κατά τη διάρκεια της διάλεξής του ο δρ Νίκας αναφέρθηκε σε περιπτώσεις όπου, ενώ οι κλασικές μικροβιολογικές τεχνικές δεν έδειχναν λοίμωξη (για την ακρίβεια, η αρχικά διεγνωσμένη λοίμωξη με χλαμύδια είχε θεωρηθεί θεραπευμένη μετά τη χορήγηση κατάλληλης αγωγής με αντιβιοτικά), η ηλεκτρονική μικροσκοπία έδειξε την ύπαρξη επίμονων εστιών του μικροβίου. Προφανώς οι εστίες αυτές ήταν περιορισμένες και ξέφυγαν από τη μικροβιολογική εξέταση, αλλά ήταν αρκετές για να καταστήσουν το ενδομήτριο μη δεκτικό. Οι πληροφορίες που αποκομίζει κανείς από την εξέταση του ενδομητρίου με τη βοήθεια του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου είναι κομβικής σημασίας για τη διαχείριση των περιστατικών. Είναι χαρακτηριστικό ότι κατά τη διάρκεια της διάλεξης του δρος Νίκα και ενώ στην οθόνη εμφανίζονταν περιστατικά με τη μορφή ενδομητρίων, ακουγόταν συχνά η πρόταση «εδώ είχαμε εγκυμοσύνη».

ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΗ:  22/07/2012