Генетическое строение как хромосом, так и генов влияет на способность эмбрионов in vivo и in vitro расти и успешно имплантироваться. Примечательно, что более 65% ранних самопроизвольных выкидышей обусловлены хромосомными аномалиями эмбрионов. Следовательно, предимплантационная генетическая диагностика (ПГД) и предимплантационный генетический скрининг (ПГС) стали применяться в экстракорпоральном оплодотворении (ЭКО), для отбора генетически здоровых эмбрионов. Современный метод ПГТ-А требует биопсии клеток трофэктодермы (ТЭ) и, следовательно, является инвазивным, возможно, вызывая травматизацию эмбрионов. Но открытие внеклеточной ДНК в питательных средах для культивирования эмбрионов открыло новые возможности для его применения в долгожданном неинвазивном ПГТ.
Установление происхождения ДНК в питательных средах для культивирования эмбрионов имеет решающее значение для подтверждения ее использования для скрининга плоидности в клинической практике ЭКО. В обзоре 2020 года предположили, что внеклеточная ДНК обнаруживается в средах, что указывает на то, что растущие эмбрионы in vitro, вероятно, будут активно высвобождать внеклеточную ДНК в период культивирования. В новых исследованиях было идентифицировано 3 происхождения ДНК: из бластомеров или эмбриональныых клеток, из кумулюсных клеток, либо из полярного тельца, и в культуральных средах, с добавлением сывороточного альбумина человека.
Благодаря внедрению секвенирования следующего поколения (NGS) в ЭКО, которое позволяет разделить статус плоидности эмбриона на три категории (эуплоид, мозаицизм и анеуплоид), стало известно, что человеческие эмбрионы обладают врожденной способностью к самокоррекции.
Эуплоидный эмбрион имеет полный, нормальный набор хромосом (46 хромосом, менее 20% хромосомно аномальных клеток), мозаичный эмбрион представляет собой смесь эуплоидных и анеуплоидных клеток (20-80% хромосомно аномальных клеток), анеуплоидный эмбрион содержит в основном клетки с дополнительными или меньшими хромосомами, (более 80% клеток хромосомно аномальные).
Результаты исследований по переносу мозаичных эмбрионов противоречивы, большой процент исхода - самопроизвольный аборт, но и регистрируются живорожденния. Одним из возможных механизмов этого может быть способность человеческих эмбрионов к самокоррекции. Было обнаружено, что периферические клетки и полость бластоцисты являются двумя структурами с более высокой анеуплоидией. Другое исследование показало, что анеуплоидные клетки распределяются так, чтобы они стали внеэмбриональными структурами. В соответствии с высокой частотой клеточной анеуплоидии эмбрионов на ранней стадии развития, частота анеуплоидных эмбрионов составила 83,3% на 3-й день и снизилась до 11,1% на 4-й день. Результаты подтвердили гипотезу о том, что мозаицизм эмбрионов является распространенным явлением и анеуплоидные клетки впоследствии будут устранены путем апоптоза. Группа исследователей полагала, что внеклеточная ДНК более достоверна в отражении способности эмбриона к самокоррекции, тем более что она, возможно, возникла из апоптоза анеуплоидных эмбриональных клеток. Также в исследованиях утверждается, что апоптотический путь является единственным механизмом, лежащим в основе высвобождения внеклеточной ДНК.
Во время апоптоза умирающие клетки посылают сигналы для привлечения фагоцитарных клеток, а фагоцитоз происходит для уничтожения апоптотических тел без высвобождения внеклеточной ДНК в кровообращение. С другой стороны, в питательных средах эмбрионов, где фагоцитарные клетки отсутствуют, предполагается, что удаление апоптотических тел происходит путем вторичного некроза, характеризующегося разрывами мембран. Поскольку фрагментация ассоциировалась как с апоптозом, так и с апоптотическим вторичным некрозом, разумно полагать, что внеклеточная ДНК была выделена как следствие апоптоза и вторичного некроза.
Обнаружение внеклеточных везикул (ВВ) в питательной среде эмбрионов потенциально может пролить свет на выявление ДНК в средах. Везикулы, очевидно, высвобождаются эмбрионами на стадии расщепления (эмбрионы 3-го дня) и бластоцисты. Они могут быть представлены в виде апоптотических тел, микровезикул и наночастиц (экзосом), содержащих ДНК.
Доказано, что механизмы клеточной гибели, в частности апоптоз, устраняют анеуплоидные клетки во время развития эмбриона, дифференциации и даже во время внутриутробного развития. Он является распространенным путем высвобождения эмбриональной бесклеточной ДНК. Тем не менее, вполне вероятно, что существуют дополнительные механизмы, лежащие в основе присутствия внеклеточной ДНК в средах. Согласно новым исследованиям эмбрионы также высвобождают ВВ, которые содержат фрагменты ядерной ДНК, что указывает на вероятную связь между эмбриональными ВВ и наличием ДНК в средах. Апоптоз был наиболее интенсивно изученным путем в современной литературе, в то время как другие механизмы еще предстоит полностью раскрыть.
