In-vitro-oplodnja (IVF), tretman plodnosti koji uključuje oplodnju jajnih ćelija u laboratoriji i kasnije njihovo implantiranje u matericu, bila je izvor nade za mnoge ljude koji se bore da zatrudne. Međutim, proces u više koraka je složen, a ukupna stopa živorođenih nakon IVF tretmana je samo 20–40% kod žena mlađih od 40 godina u Sjedinjenim Državama.
Jedan od razloga za ovu nisku stopu uspeha je taj što je lekarima veoma teško da odrede koji embrioni uzgojeni u laboratoriji će najverovatnije dovesti do uspešne trudnoće, tako da mnogi ljudi koji traže IVF moraju da prođu kroz više krugova lečenja.
Sada su naučnici sa Medicinskog fakulteta Univerziteta Kalifornije u San Dijegu otkrili neinvazivni pristup koji se može koristiti za bolje predviđanje kvaliteta embriona uzgojenih u laboratoriji. Nova metoda funkcioniše tako što otkriva male čestice genetskog materijala, nazvane ekRNA, koje su ostavljene u tečnom medijumu u kome se uzgajaju mladi embrioni. Nalazi su objavljeni u Cell Genomics.
„Nažalost, uspeh vantelesne oplodnje i dalje uključuje veliki element slučajnosti, ali to je nešto za šta se nadamo da se naše istraživanje može promeniti“, rekla je ko-stara autorka H. Irene Su, MD, profesor na Odeljenju za akušerstvo, ginekologiju i reproduktivne nauke na Medicinski fakultet UC San Diego i reproduktivni endokrinolog u UC San Diego Health.
„Trenutno, najbolji način na koji imamo da predvidimo ishod embriona uključuje gledanje embriona i merenje morfoloških karakteristika ili uzimanje nekih ćelija iz embriona da bismo pogledali genetski sastav, a oba imaju ograničenja.“
Umesto da se oslanja na vizuelne karakteristike ili biopsije embriona, novi pristup deluje više kao test krvi otkrivanjem molekula u uzorku tečnosti. Međutim, umesto da taj uzorak dolazi iz samih embriona, istraživači su u mogućnosti da analiziraju embrione proučavajući ostatak medijuma koji se koristi za njihovo uzgajanje. To znači da je novi pristup potpuno neinvazivan i da ne uključuje dodatne korake od strane pacijenta.
„IVF je dovoljno izazovan takav kakav jeste, tako da nam je bilo izuzetno važno da naše istraživanje ne ometa ovaj ionako delikatan proces“, rekao je Su. „Ono što smo uradili više liči na posmatranje onoga što je zaostalo na arheološkom lokalitetu da bismo nam pomogli da saznamo više o tome ko je tamo živeo i šta su radili.
Dok DNK sadrži sve instrukcije koje su naše ćelije potrebne da se razvijaju i funkcionišu, njima je takođe potrebna RNK, druga vrsta genetskog materijala, da bi pomogla u sprovođenju ovih instrukcija. Većina RNK se nalazi unutar ćelija, ali neke molekule RNK, nazvane eksRNA, ćelija oslobađa u svoju okolinu dok ćelija završava svoje različite funkcije.
Naučnici još uvek nisu sigurni u preciznu biološku funkciju eksRNK, ali njihovo otkriće početkom 2000-ih otvorilo je nove puteve u biomedicinskim istraživanjima i medicini, nudeći uvid u komunikaciju između ćelije i procese bolesti, kao i potencijalne dijagnostičke i terapijske aplikacije.
„Zaista smo tek u poslednjoj deceniji počeli da otkrivamo upotrebu eksRNA, a moglo bi da postoji bezbroj drugih aplikacija koje još nismo otkrili“, rekao je ko-stariji autor dr Šeng Zhong, profesor na Odsek za bioinženjering na UC San Diego Jacobs School of Engineering. „Ovo je tek početak.“
Analizom eksRNK u medijumima kulture za embrione u pet različitih razvojnih faza, istraživači su identifikovali oko 4.000 različitih molekula eksRNK po fazi. Ove eksRNA odgovaraju mnogim različitim genima koji se eksprimiraju u embrionima u svakoj razvojnoj fazi.
„Bili smo iznenađeni koliko je eksRNK proizvedeno tako rano u embrionalnom razvoju i koliko smo te aktivnosti mogli da otkrijemo koristeći tako mali uzorak“, rekao je Zhong. „Ovo je pristup gde možemo analizirati uzorak izvan ćelije i steći neverovatnu količinu uvida u ono što se dešava unutar ćelije.
Istraživači su koristili podatke da obuče model mašinskog učenja za predviđanje morfologije embriona na osnovu eksRNK koje je proizveo. Otkrili su da je njihov model bio u stanju da replicira morfološka merenja koja se koriste u trenutnim testovima embriona, što sugeriše da su ekRNK obećavajući prediktor kvaliteta embriona.
Ipak, istraživači upozoravaju da će biti potrebno dodatno istraživanje kako bi se potvrdilo da li se njihov test može direktno koristiti za predviđanje pozitivnih ishoda vantelesne oplodnje, poput uspešnih porođaja.
„Imamo podatke koji povezuju zdravu morfologiju sa pozitivnim ishodima vantelesne oplodnje, a sada smo videli da se ekRNA mogu koristiti za predviđanje dobre morfologije, ali još uvek moramo da povučemo tu konačnu liniju pre nego što naš test bude spreman za udarno vreme“, rekao je Su . „Kada se taj posao završi, nadamo se da će ovo učiniti ukupan proces vantelesne oplodnje jednostavnijim, efikasnijim i na kraju manje iskušenjem za porodice koje traže ovaj tretman.“
