Несмотря на значительные улучшения в результатах вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ), остается критический вопрос: какой эмбрион с наибольшей вероятностью приведет к беременности? Отбор эмбрионов в настоящее время основан на морфологических и генетических критериях; однако эти критерии не полностью предсказывают качественные эмбрионы, и необходимы дополнительные объективные критерии. Клетки кумулюса имеют решающее значение для развития ооцитов и эмбрионов. В этом систематическом обзоре, Gaelle Massoud с соавторами, оценили биомаркеры в комплексах кумулюс-ооцит и их связь с успешными результатами ЭКО.
Отбор эмбрионов, дающий успешные результаты экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), остается одной из основных проблем вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ). На сегодняшний день отбор эмбрионов основан на морфологических критериях и хромосомном статусе. Предимплантационное генетическое тестирование (ПГТ) значительно улучшило прогнозирование результатов ЭКО, однако использование биомаркеров кумулюсных клеток (КК) может дополнить существующие технологии и еще больше улучшить ЭКО результаты.
Клетки кумулюса, находясь в непосредственной близости и взаимодействуя с ооцитами, могут, таким образом, отражать функцию и качество ооцитов, а также потенциал развития эмбриона. Понимание роли клеток кумулюса во время развития фолликулов может помочь предсказать результаты ЭКО, включая качество ооцитов, качество эмбрионов, хромосомный статус и клинические результаты. С появлением новых технологий генотипирования и анализа экспрессии генов, таких как микрочипы, секвенирование следующего поколения (NGS) и обратная транскрипция-полимеразная цепная реакция (RT-PCR), многие биомаркеры были идентифицированы и изучены в клетках кумулюса, чтобы помочь оценить качество ооцитов и эмбрионов. Эти биомаркеры показывают многообещающие результаты в успешном ЭКО.
Сорок два исследования были включены и опубликованы в период с 2005 по 2022 год. Из них 4 были доклиническими и 38 — наблюдательными исследованиями. Качество ооцитов было сообщено в 19 исследованиях, качество эмбрионов было также заявлено в 19 исследованиях, а клинические результаты были сообщены в 22 исследованиях. Всего во включенных исследованиях приняли участие 1959 человек. Все они были взрослыми в возрасте от 22 до 45 лет. У них было диагностировано бесплодие, и все они использовали лечение ЭКО. Качество включенных исследований было оценено по шкале Newcastle-Ottawa (NOS) и было признано в целом удовлетворительным. Три исследования были хорошего качества, тогда как 31 было удовлетворительного качества.
Результаты.
Генетические биомаркеры клеток кумулюса и качество ооцитов.
Несколько исследований изучали роль генетических биомаркеров в CC в оценке качества ооцитов. Девятнадцать исследований изучали связь между генетическими биомаркерами кумулюсных клеток и качеством ооцитов. Три из 30 генетических биомаркеров были изучены двумя или более исследованиями. Эти три биомаркера включают гены, кодирующие внеклеточный матрикс (VCAN, HAS2), и гены, кодирующие синтез простагландина (PTGS2). Ekart, Shen и Wathlet рассмотрели связь между VCAN и качеством ооцитов, и все они продемонстрировали, что сниженная экспрессия VCAN была значительно связана со зрелыми и компетентными ооцитами (p < 0,0001; p =0,024; p < 0,05 соответственно). Ekart и Scarica рассмотрели связь между HAS2 и качеством ооцитов. Эти исследования показали противоречивые результаты. Оба они оценивали отдельные массы кумулюсных клеток, расхождение в результатах может быть связано с использованием разных генов в качестве контроля для RT-PCR (B2M, UBC гены против гена RPL19 , соответственно). Кроме того, Anderson , Scarica и Wathlet оценили связь между PTGS2 и качеством ооцитов. Все они обнаружили, что повышенная экспрессия PTGS2 в клетках кумулюса была значительно связана с компетентными и зрелыми ооцитами (p = 0,05). Anderson обнаружил, что 4,7-кратное увеличение экспрессии PTGS2 было значительно связано со зрелостью ооцитов (p = 0,001).
В ряде исследований была установлена корреляция между биомаркерами и качеством ооцитов. Ito обнаружил, что GSTT1, ген, кодирующий глутатион S-трансферазы, отрицательно коррелирует со зрелостью ооцитов (r = −0,31, P < 0,05). Li показал, что BMP-15 и GDF-9 положительно коррелируют со зрелостью ооцитов, с частичным коэффициентом корреляции 0,345 (p < 0,001) и 0,353 (p < 0,001) соответственно. Scarica обнаружил, что CAMK1D, ген , отвечающий за регуляцию кальция, был сильным параметром, связанным с потенциалом развития ооцитов. Shen с соавторами использовали многомерную логистическую регрессию для оценки корреляции между PFKP, ген, кодирующий метаболизм глюкозы и зрелость ооцитов. Они обнаружили положительную корреляцию между PFKP и зрелостью ооцитов (p = 0,014).
Генетические биомаркеры кумулюсных клеток и качество эмбрионов.
Несколько исследований изучали роль генетических биомаркеров клеток кумулюса в оценке качества эмбриона. Эти биомаркеры включают гены, участвующие в развитии фолликулов (GREM1), и гены, кодирующие синтез простагландина (PTGS2) , а также внеклеточного матрикса (VCAN). Anderson, Cillo и McKenzie рассмотрели связь между GREM1 и качеством эмбриона, и все они показали, что повышенная экспрессия GREM1 была связана с эмбрионами хорошего качества. McKenzie с соавторами дополнительно изучили прогностическое значение GREM1 для качества эмбриона. Было показано, что он является предиктором качества эмбриона. Они также обнаружили, что 5,2-кратное увеличение относительной экспрессии GREM1 дает чувствительность и специфичность для качества эмбриона 83% и 81% соответственно. Хотя связь, оцененная Anderson с соавторами между GREM1 и качеством эмбриона, не была значимой (p = 0,09), они обнаружили значительную положительную предсказательную способность качества эмбриона с AUC 0,61 (95% ДИ 0,53 - 0,70, p = 0,012). Anderson. и McKenzie рассмотрели связь между PTGS2 и качеством эмбриона. Они оба обнаружили, что повышенная экспрессия PTGS2 в клетках кумулюса была достоверно связана с эмбрионами хорошего качества (p < 0,05). McKenzie с соавторами также показали, что PTGS2 может быть предиктором качества эмбриона и что объединение PTGS2 и GREM1 улучшил бы прогностическую ценность развития эмбриона по сравнению с GREM1 в отдельности (AUC 0,82 против 0,81 соответственно), однако результаты не были значимыми.
Два исследования изучали связь между VCAN и качество эмбрионов. Hammond с соавторами обнаружили, что повышенная экспрессия VCAN была значительно связана с эмбрионами хорошего качества, однако Shen с соавторами показали, что пониженная экспрессия VCAN была связана с эмбрионами хорошего качества. Противоречивые результаты могут быть результатом различных методов, используемых для выделения клеток кумулюса (ферментативная денудация с использованием фермента гиалуронидазы против механической денудации соответственно).
Несколько исследований оценили прогностическую ценность различных биомаркеров для качества эмбрионов. Desquiret-Dumas с соавторами обнаружили, что митохондриальная ДНК (мтДНК) клеток кумулюса была положительным предиктором качества эмбрионов (AUC 0,806, 95% ДИ 0,719 - 0,869). Anderson с соавторами показали значительную отрицательную прогностическую ценность BDNF для качества эмбрионов (AUC 0,40, 95% ДИ 0,32–0,49). Devjak с соавторами показали, что AMHR2 может предсказывать качество эмбрионов, бинарная модель логистической регрессии дала AUC 0,69 ± 0,08. McKenzie также обнаружено, что повышенная экспрессия HAS2 может служить предиктором качества эмбриона, AUC 0,76 (95% ДИ 0,65–0,88). Baratas с соавторами также показали, что индекс фрагментации ДНК кумулюсных клеток (CCDFI) отрицательно коррелировал с развитием эмбриона.
Генетические и морфологические биомаркеры из кумулюсных клеток и клинические результаты.
Несколько исследований изучали роль генетических биомаркеров в кумулюсных клетках в оценке клинических результатов, включая имплантацию, беременность, оплодотворение и показатели живорождения. Двадцать два исследования оценивали связь между генетическими биомаркерами в клетках кумулюса и клиническими результатами ЭКО. Шесть из 41 биомаркера были изучены двумя или более исследованиями. Эти шесть биомаркеров включают ген, кодирующий белок, связывающий кальций (CALM1), внеклеточный матрикс (VCAN), синтез простагландина (PTGS2), рецептор эфрина B2 (EFNB2), регуляцию воспаления (PTX3) и сигнализацию G-белка (RGS2). Два исследования изучали связь между CALM1 и частотой наступления беременности. Хотя Assidi с соавторами обнаружили значительную связь между частотой наступления беременности и повышенным CALM1экспрессии (p ≤ 0,05), Papler с соавторами не нашли никакой ассоциации между ними (p = 0,63) [8, 37]. Расхождение в результатах может быть связано с использованием различных генов в качестве контроля RT-PCR (ACTB, PPIA против GAPDH соответственно). Четыре исследования изучали связь между VCAN и клиническими результатами. Shen с соавторами показали, что снижение экспрессии VCAN в CC было значительно связано с увеличением частоты имплантации (p < 0,05) И Gebhardt, и Ekart показали, что увеличение экспрессии VCAN была связана с повышенной частотой беременности и живорождения; (p = 0,02) и (p < 0,05) соответственно. Однако Papler с соавторами не обнаружили никакой связи между VCAN и клиническими исходами. Вышеупомянутые исследования оценивали отдельные массы клеток кумулюса, а разница в экспрессии генов могла быть обусловлена другими факторами. Например, Papler с соавторами использовали иглу и стеклянную пипетку для денудации для разделения комплексов кумулюс-ооцит, в то время как Shen, Gebhardt и Ekart использовали фермент гиалуронидазу, который мог изменять экспрессию генов.
Два исследования оценили связь между RGS2 и частотой наступления беременности. В то время как Feuerstein с соавторами обнаружили значимую положительную связь между RGS2 и частотой наступления беременности (p < 0,05), Papler с соавторами ее не обнаружили. Оба исследования использовали разные контроли для RT-PCR (GAPDH против NTC соответственно).
Два исследования изучали связь между EFNB2 и частота наступления беременности. Wathlet с соавторами обнаружили, что повышенная экспрессия EFNB2 была значительно связана с частотой наступления беременности, однако Papler с соавторами показали, что пониженная экспрессия EFNB2 была связана с повышенной частотой наступления беременности. Противоречивые результаты могут быть результатом использования различных эндогенных генов в качестве контроля RT-PCR (UBC, B2M против GAPDH соответственно) и различных методов, используемых для выделения клеток кумулюса (ферментативная денудация с использованием фермента кумулазы против механической денудации с использованием иглы и стеклянной пипетки для денудации).
Результаты, подробно описанные в этом систематическом обзоре, подчеркивают важную корреляцию между биомаркерами из кумулюсных клеток и качеством ооцитов/эмбрионов, а также клиническими результатами ЭКО. Эти результаты могут помочь разработать более масштабное перспективное исследование, которое поможет определить прогностическое значение уровней биомаркеров клеток кумулюса по отдельности или в сочетании, чтобы потенциально разработать тесты для биомаркеров кумулюсных клеток, которые помогут выбрать ооцит или эмбрион наилучшего качества для переноса в матку с наивысшими шансами наступления беременности и живорождения.
Анализ биомаркеров клеток кумулюса предлагает неинвазивный подход к пониманию качества ооцитов и эмбрионов, и внедрение этого метода поможет удовлетворить растущую потребность в определении ооцитов наилучшего качества для криоконсервации и банка донорских яйцеклеток, а также эмбрионов наилучшего качества для замораживания и успешных клинических результатов. Биомаркеры, оцененные в этом обзоре, могут потенциально дополнить текущие морфологические и генетические критерии для определения качества ооцитов, эмбрионов и результатов ЭКО.