Zazwyczaj embriolog ocenia zarodki raz dziennie, wyjmując je z inkubatora i oglądając pod mikroskopem. Jednak to daje tylko aktualny obraz zarodka, podczas gdy jego rozwój to bardzo dynamiczny proces. Co więcej zarodki są bardzo wrażliwe, więc nawet niewielka zmiana temperatury może wpłynąć negatywnie na ich rozwój. Technika Time Lapse pozwala na pozyskanie dużo większej ilości informacji o czasie podziałów i dynamice zmian morfologicznych. Zarodki cały czas przebywają w stałych warunkach hodowlanych, więc ryzyko zaindukowania niepożądanych zmian, związanych z modyfikacją warunków, jest zredukowane do minimum.

Monitorowanie rozwoju

Poklatkowa rejestracja rozwoju zarodka (ang. Time Lapse Monitoring of Embryo Development, TLMED) jest w tej chwili jedną z najbardziej zaawansowanych technik. Umożliwia ciągłe, nieinwazyjne rejestrowanie dynamicznego rozwoju zarodka, bez konieczności wyjmowania go z optymalnych warunków oraz pozwala na obserwacje zmian, których nie można śledzić innymi metodami, z powodu bardzo krótkiego czasu trwania. Takie krótkotrwałe nieprawidłowości mogą mieć wpływ na dalszy rozwój zarodka, jak np. zjawisko multinukleacji, czyli pojawianie się większej liczby jąder w obrębie jednej komórki zarodkowej.

Systemy obecne na rynku

Obecnie na rynku używane są głównie dwa systemy – Primo Vision (Vitrolife) i Embryoscope (Fertilitech) – oba wyposażone w mikroskopy do obserwacji metodą jasnego pola oraz kamerę, która robi zdjęcia zarodków co 5-20 minut. Pozyskane zdjęcia są następnie przetwarzane przez komputer oraz łączone w krótkie filmy, które służą do szczegółowej analizy. Embryoscope to specjalny inkubator ze zintegrowanym systemem Time Lapse, w którym zarodki są hodowane indywidualnie w mikrodołkach. Są przemieszczane po kolei w pole widzenia wbudowanego mikroskopu. Specjalnie produkowane do tego celu wielodołkowe płytki hodowlane mieszczą do 12 zarodków, w inkubatorze Embryoscope możemy umieścić do 6 takich płytek, co daje możliwość monitorowania rozwoju aż 72 embrionów jednocześnie. Zdjęcia wykonywane są w 7 płaszczyznach, dzięki czemu jesteśmy w stanie dostrzec nawet najmniejsze niepożądane zmiany.

System Primo Vision składa się z dwóch jednostek – mikroskopowej oraz sterującej, a zarodki umieszczane są na specjalnych szalkach, po 9 zarodków na każdej. Mikroskop, w który wyposażony jest ten system, ma wyjątkowo szerokie pole widzenia, dzięki czemu wszystkie zarodki pacjenta są pokazane na tym samym obrazie. Mikroskop Primo Vision jest przeznaczony do umieszczenia w inkubatorze, natomiast jednostka sterująca znajduje się na zewnątrz, dzięki czemu monitorowanie odbywa się bez zakłócania rozwoju embrionów.

W oprogramowaniu obu systemów ustalone są punkty czasowe, w których powinniśmy spodziewać się pewnych zmian w rozwoju zarodka. Program określa, czy spodziewane zmiany nastąpiły, czy są przesunięte w czasie, a jeśli tak, to o ile (np. pojawienie się przedjądrzy).

Jakie zmiany możemy obserwować w komórkach?

Istnieje szereg zdarzeń, na podstawie których możemy określić, czy zarodek będzie rozwijał się prawidłowo. Dzięki obserwacji pierwszych etapów rozwoju można oszacować, czy jest większa szansa pojawienia się wad rozwojowych płodu w przyszłości, co jest szczególnie ważne przy selekcji zarodków do zapłodnienia in vitro.

Zmiany, które świadczą o prawidłowym rozwoju zarodka, to np. pojawienie się pierwszych struktur związanych z zapłodnieniem, czyli synchronizacja pojawienia się przedjądrzy oraz wyrzucenie do przestrzeni okołożółtkowej ciałek kierunkowych. Obserwujemy również wystąpienie procesu syngamii – zbliżanie się do siebie przedjądrzy i zlewanie się ich oraz wszystkie podziały od 2 do 8-komórkowych embrionów. Według wielu naukowców, jednym z kluczowych etapów jest również moment wykluwania się zarodka z osłonki przejrzystej.

Jeśli natomiast do 5 godzin po pierwszym podziale trwa stan dwóch komórek i nie dochodzi do pojawienia się trzeciego podziału, zarodek jest uznawany za nieprawidłowy. Za zmiany o znaczeniu negatywnym uważa się również wielojądrowość, czyli obecność więcej niż jednego jądra w komórce, wakuolizacje czy fragmentacje cytoplazmy.

Markery do ustalenia żywotności zarodków

Zidentyfikowano wiele markerów, które są związane z potencjałem implantacji, rozwojem blastocysty, zdrowiem genetycznym i rozwojem ciąży. Jednym z podstawowych markerów jest osiągnięcie przez zarodek stadium blastocysty (w zależności od gatunku następuje to od 4. do 6.-7. dnia). Transfer zarodków w stadium blastocysty do macicy biorczyni na ogół zapewnia wyższy odsetek ciąży, niż transfer zarodków we wcześniejszych stadiach rozwoju. W produkcji zarodków in vitro określa się również potencjał rozwojowy embrionu. Jest to podstawowy wskaźnik do oceny jakości zarodków. W produkcji zarodków ludzkich pozwala on na wybór zarodka, który będzie miał większe szanse na rozwój, implantację, powstanie płodu i donoszenie ciąży.

Zalety TLMED

Jedną z podstawowych rzeczy, które trzeba zapewnić zarodkom, są stałe warunki rozwoju, takie jak temperatura czy odpowiednie stężenie gazów. Nic nie może zakłócać ich rozwoju, więc powinniśmy unikać zmian parametrów panujących w inkubatorach. Ten system to umożliwia.
Technika pozwala zarejestrować wszystkie zmiany morfologiczne oraz moment zajścia poszczególnych podziałów komórek, które mają wpływ na dalszy rozwój zarodka. Dzięki ustawieniu punktów czasowych, w których spodziewamy się danych zmian, system sam będzie zaznaczał, które zarodki są nieprawidłowe. Umożliwia to selekcje zarodków i wybranie tego najlepszego do transferu do macicy, a co za tym idzie, zwiększony odsetek implantacji.

Monitorowanie zarodków umożliwia również wykrycie wad genetycznych (np. aneuploidii) i odrzucenie tych zarodków bez konieczności wykonywania badań genetycznych, które są metodą inwazyjną i mogą indukować zaburzenia w rozwoju zarodka.

TLMED pozwala pominąć niedoskonałości, wynikające z subiektywności embriologa i systemu dokonywania oceny, w którym rozwój zarodków jest obserwowany statycznie. Dzięki wszystkim swoim zaletom jest on coraz powszechniej używany i powoli zastępuje inwazyjną diagnostykę przedimplantacyjną.