KLINISCHER EMBRYOLOGE
Haben Sie sich jemals gefragt, wer klinische Embryologen sind oder was sie den ganzen Tag im Labor machen? Der Zweck dieses Artikels besteht darin, einen kurzen Überblick über die Aufgaben und Fähigkeiten klinischer Embryologen im Labor zu geben. Es wird außerdem über die von ihnen verwendete Technik gesprochen, die In-vitro-Fertilisation (IVF) genannt wird. Im Artikel werden Verfahren, Methoden und Geräte vorgestellt, die die Embryologen bei der IVF verwenden, um die geeigneten Spermien und Eizellen auszuwählen und zusammenzubringen. Ferner wird der Prozess erklärt, den sie befolgen, um Embryonen zu erzeugen, indem sie eine gute Umgebung für ihr Wachstum vorbereiten, die besten zurück in den weiblichen Körper übertragen und entscheiden, was mit dem Rest geschehen soll. Dies zeigt, dass die Kontrolle und Aufrechterhaltung der Qualität im Labor für Embryologen genauso wichtig ist wie andere Verfahren. Ihre Entscheidungen und Techniken sind in jedem Schritt des Verfahrens immens wichtig und erfordern höchste Präzision.
EIN KURZBERICHT ÜBER IHRE ARBEIT IM LABOR
Ein IVF-Labor ist der wichtigste Bereich in einem IVF-Zentrum, weil dort die meisten dieser Behandlungen stattfinden. Hier müssen also alle Geräte, Materialien und Umgebungen für die Verfahren bereit sein. Sind diese Voraussetzungen gegeben ist ein hochqualifiziertes und erfahrenes Laborpersonal, in diesem Fall der klinische Embryologe, Grundvoraussetzung für das Gelingen der IVF-Vorbereitungen.Klinische Embryologen sind Wissenschaftler, die den größten Teil ihrer Zeit und Energie im Labor verbringen, um Leben zu erschaffen. Ihr Hauptziel ist es, unfruchtbaren Patientinnen zu helfen, ihren Traum vom eigenen Kind zu verwirklichen. Sie sind den gesamten Tag im Labor damit beschäftigt, ihre Mikromanipulationsfähigkeiten und Kohlendioxid (CO2)-Inkubatoren überprüfen, Gameten und Embryonen sorgfältig von einem Kulturmedium auf ein anderes übertragen, eine detaillierte Qualitätskontrolle durchführen usw. Unmittelbar nachdem sie die Spermien und Eizellen erhalten haben, geben Embryologen ihr Bestes um sie aufeinander vorzubereiten. Sie passen die qualifizierten Spermien und Eizellen an und verschmelzen sie, um Embryonen zu erzeugen. Dazu befolgen sie akribisch bestimmte Verfahren und Regeln.
EIZYTEN-SAMMLUNG UND EINSTUFUNG
Bevor der Arzt mit der Entnahme der Eizelle beginnt, stellen Embryologen sicher, dass alles für die Ankunft der Eizelle bereit ist. Alles sollte fast dem Körper der Mutter ähneln. Also überprüfen sie die Temperatur des Raums, der Inkubatoren und der Mikroskoptische. Auch das Raumlicht muss für die Eizellen und Embryonen jederzeit gedimmt sein. Alle Nährmedien und Schalen sind so vorbereitet, dass sie die Eizellen willkommen heißen. Der Arzt saugt die Follikelflüssigkeit und Eizellen ab und übergibt die abgesaugten und gespülten Proben in den Reagenzgläsern an den Embryologen. Unter dem Mikroskop untersuchen Embryologen sofort die Flüssigkeit und suchen nach den Eizellen. Wenn sie sie finden, waschen sie sie sofort und überführen sie in das für sie vorbereitete Befruchtungsmedium und überführen sie dann zur späteren Überprüfung und Einstufung in den Inkubator. Reife Eizellen werden bis zur Befruchtung für 2-8 Stunden in Inkubatoren gelegt. Unreife Eizellen benötigen mehr Zeit, etwa 24-35 Stunden, um reif zu werden und für die Befruchtung bereit zu sein (Jones, H., Jones, G., Hodgkin, & Rosenwaks, 1986).Die Einstufung von Gameten (Eizelle und Sperma) hängt davon ab, wie sie besamt werden. Wenn die konventionelle Befruchtung die Methode der Anwendung ist, werden sie so bewertet, wie sie sind, mit Cumulus und Corona radiata, die sie umgeben. Wenn die Inseminationsmethode die intrazytoplasmatische Spermieninjektion (ICSI) ist, muss der Embryologe die Oozyten (Eizellen) ohne Kumulus- oder Koronazellen um sie herum untersuchen. Um dies durchzuführen, erfolgt zunächst eine mechanische Reinigung der Zellen. Man behandelt die Eizelle mit Spritzen, um sie dann für ein paar Sekunden in einem Enzym namens Hyaluronidase abzustreifen, um die Reinigung abzuschließen. Hyaluronidase ist ein Enzym, das normalerweise während des Befruchtungsprozesses vom Spermienkopf freigesetzt wird, um die Zellen der Eizelle aufzulösen und es zu ermöglichen sie an die Eizelle zu binden.Jetzt, da der Embryologe eine klare Sicht auf die Eizellen unter dem Mikroskop hat, kann er sie klassifizieren. Eine kugelförmige Eizelle mit einem daran befestigten Polkörper wird als reif bezeichnet und ist in 2-8 Stunden zur Befruchtung bereit. Die Eizelle, die eine Kugelform hat, aber keinen Polkörper, wird als unreif bezeichnet und sollte 24 Stunden im Inkubator liegen, um die Chance zu haben, auszureifen. Wenn die Eizelle gebrochen ist oder keine Kugelform und keinen Polkörper hat, wird sie als anormal betrachtet und verworfen.SPERMAAUFBEREITUNG UND EINSTUFUNG
Die Spermaaufbereitung wird normalerweise von klinischen Wissenschaftlern durchgeführt, die sich mit männlicher Unfruchtbarkeit befassen und Andrologen genannt werden. Wenn sie jedoch nicht verfügbar sind, können Embryologen diese Rolle übernehmen. Samenproben werden mit einer Technik verarbeitet, um Spermien von Zellen zu trennen. Normalerweise würde eine Samenentnahme durch einen Arzt durchgeführt, wenn der männliche Partner nicht ejakulieren kann oder nur wenige oder keine Spermien im Ejakulat vorhanden sind. Embryologen überprüfen die Spermienqualität und -quantität und entscheiden, ob sie für eine Befruchtung geeignet sind oder nicht. Sie Überprüfen die Morphologie der Spermien, um zu sehen, ob sie ein normales oder abnormales Aussehen, Beweglichkeit, Konzentration und Schwimmgeschwindigkeit haben. Wenn die Spermienmenge und -qualität normal sind, werden sie für eine konventionelle Befruchtung in Betracht gezogen. Andernfalls würden die Spermien direkt in die Eizellen injiziert, weil sie nicht in der Lage sind, von selbst in die Eizellen einzudringen.
BEFRUCHTUNG
Wenn das Sperma von guter Qualität und Quantität ist, wird es für eine konventionelle Insemination verwendet, andernfalls würde eine ICSI durchgeführt. Konventionelle Insemination bedeutet, dass reife Eizellen mit qualifiziertem Sperma inkubiert werden. Speroff und Fritz (2005) schlagen vor, dass „Im Allgemeinen, jede Oozyte (...) mit 50-100.000 beweglichen Spermien inkubiert“ (S. 1234) wird, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Daher inkubieren Embryologen jede Oozyte mit dieser Menge an Spermien in einer Schale mit einem Befruchtungsmedium für etwa 12- Stunden. Während dieser Zeit kann es zu einer Befruchtung kommen, wenn ein Spermium in die Eizelle eindringt und sie miteinander verschmelzen.Eine ICSI würde durchgeführt werden, wenn die Spermienmenge zu niedrig ist. Das ICSI-Verfahren ist bei der IVF sehr effektiv, Gardner, Weissman, Howles und Shoham (2004) berichten, dass „die Fähigkeit von ICSI, unabhängig davon höhere Befruchtungs- und Schwangerschaftsraten erreichen. Die Eigenschaften der Spermien machen es zum bisher leistungsstärksten Manipulationsverfahren, mit dem männliche Unfruchtbarkeit behandelt werden kann.“ (S. 171) Embryologen wählen ein Spermium aus, immobilisieren es, indem sie es zuerst in den Pipettenschwanz ziehen, damit der Kopf in die Oozyte eingeführt werden kann. Die Eizelle sollte auf der anderen Seite so stabilisiert werden, dass der Polkörper in 12- oder 6-Uhr-Position steht. Dann injiziert der Embryologe den Spermienkopf in einer 3-Uhr-Position in die Eizelle. Nach der Injektion muss diese Eizelle für 12-18 Stunden in Inkubatoren gelegt werden.Nach 18 Stunden untersuchen Embryologen, ob eine Befruchtung stattgefunden hat. Das Ergebnis der Befruchtung ist eine Zelle, die Zygote genannt wird. An diesem Punkt muss der Vorkernstatus der Zygote untersucht werden. Die entstandene Zygote bei der konventionellen Befruchtung ist von einer Schicht Koronazellen bedeckt welche entfernt werden muss, um die Oozyte für die Einstufung sichtbar zu machen. Die Zygote, die das Ergebnis der ICSI ist, ist jedoch bereits sauber. Wenn die Zygote normal ist, können Embryologen zwei Vorkerne innen und zwei Polkörper auf der Oberfläche sehen. Die beiden Vorkerne werden gewöhnlich als 2PNs bezeichnet. Embryologen untersuchen die Vorkerne immer sorgfältig, und wenn sie 3PNs sehen, wissen sie, dass die Zygote nicht normal ist, und verwerfen sie (Jones et al., 1986). Der Prozess der Befruchtung dauert in der Regel 24 Stunden und endet mit der ersten Teilung. Die Zygote heißt jetzt Embryo.
PFLEGE UND EINSTUFUNG VON EMBRYONEN
Embryologen sorgen dafür, dass alles für die Embryokultur bereit ist. Sie bereiten die Umgebung vor, damit die Embryonen das Gefühl haben, dass sie im Körper ihrer Mutter spalten. Wichtig sind die Medien und deren pH-Wert, Embryogruppengröße, Sauerstoff und Kohlendioxid in der Kultivierung von Embryonen (Gander et al., 2004). Normalerweise spalten sich Embryonen und erreichen das 2-Zell-Stadium innerhalb von 25-27 Stunden (Tag 1) nach der Insemination oder ICSI. In 48 Stunden (Tag 2) erreichen sie das 4-6-Zell-Stadium, in 72 Stunden (Tag 3) das 8- oder Mehrzellstadium, an Tag 4 Morula und Tag 5 Blastozyste.Das Bewertungssystem für Tag 1-3 kann in verschiedenen IVF-Zentren unterschiedlich sein, aber der Hauptpunkt besteht darin, die Anzahl der Blastomere oder Zellen pro Tag, die Größe der Blastomere und den Grad der zytoplasmatischen Fragmentierung zu berücksichtigen. Gleich große Blastomere und minimale Fragmentierung bedeutet eine bessere Embryonenqualität. Diese Einstufung ist besonders wichtig, wenn der Embryonentransfer am 3. Tag stattfindet. Falls der Transfer am 3. Tag nicht stattfindet, wartet man bis zum 5. Tag, an dem sich die Embryonen in Blastozysten verwandeln. Blastozysten werden im Allgemeinen nach Expansionsgrad, Schlupfstatus, innerer Zellmasse (ICM ) Entwicklung und deren Trophektodermbildung bewertet. Eine vollständige Blastozyste mit dicht gepackter ICM und Trophektoderm, die kohäsives Epithel mit vielen gesunden Zellen bildet, würde normalerweise als guter Kandidat für den Transfer angesehen werden (Veeck und Zaninovic, 2003, S.104).EMBRYONEN ÜBERTRAGEN
Am Tag des Transfers wählt der Embryologe den oder die am besten geeigneten Embryonen für den bestimmten Patienten aus. Wenn sich der Patient in der richtigen Position befindet, aspiriert der Embryologe den/die Embryo(nen) in den Katheter und übergibt ihn dem Arzt zum Transfer. Nach Abschluss des Transfervorgangs gibt der Arzt den Katheter an den Embryologen zurück, um ihn zu spülen und das Material zu untersuchen. Auf diese Weise stellen sie sicher, dass der/die Embryo(nen) erfolgreich übertragen wurden oder nicht. Falls ein Embryo in den Katheter zurückkehrt, wird die Prozedur noch einmal wiederholt.
KRYOKONSERVIERUNG UND AUFTAUEN
Kryokonservierung oder Einfrieren und Auftauen oder Auftauen von Gameten (Eizellen & Sperma), Zygoten und Embryonen erhöht die Chancen auf eine Schwangerschaft ab einer Eizellentnahme. Meistens haben Patientinnen überschüssige Embryonen deshalb schlagen Embryologen Kryokonservierung vor. Das Einfrieren von Embryonen gibt den Patienten die Entscheidungsmöglichkeit, ob sie sie in Zukunft verwenden möchten. Einige Zentren frieren die übrigen Zygoten ein, wenn sie Zygoten mit 2PN sind, und einige frieren sie im Blastozystenstadium ein. Gardner et al., (2004) stellen jedoch fest: „Embryos können leicht eingefroren werden. Die Implantation erfolgt mit akzeptablen Ergebnissen nach dem Auftauen und Transfer. Nahezu jede Probe im Teilungsstadium kann erfolgreich eingefroren werden, von 2 Zellen bis zur Blastozyste. Das Einfrieren des Embryos ist ziemlich bequem, da es keine dringenden zeitlichen Erwägungen gibt.“ (S. 270). Normalerweise ist dies die Arbeit von Andrologen. Sie frieren den Samen, also die männliche Fortpflanzungsflüssigkeit die Spermien enthält, ein. Das Einfrieren von Eizellen kann für viele eine große Hilfe sein, die Probleme mit dem Einfrieren von Embryonen haben. Oozyten einzufrieren ist aufgrund der einzigartigen biologischen Eigenschaften von Oozyten nicht einfach. Kürzlich hat sich eine neue Technik namens Vitrifikation als vielversprechend für das Einfrieren von Eizellen erwiesen. In einigen IVF-Zentren haben Embryologen begonnen, diese Technik mit guten Ergebnissen einzusetzen, weitere Studien sind erforderlich, um die Technik zu optimieren (Gardner et al., 2004).GENETISCHE VORIMPLANTATIONSTESTS
Genetische Präimplantationstests (PGT) beziehen sich auf Verfahren, die Eizellen oder Embryonen vor der Implantation bewerten könnten. Sie helfen vielen Paaren, bei denen das Risiko besteht, Kinder mit vererbten genetischen Anomalien zu bekommen. Sie zeigen auch das Geschlecht der Embryonen. Bei Paaren, die interessiert sind, können Embryologen eine oder mehrere Zellen aus Embryonen zur späteren Auswertung entnehmen. Das Verfahren ist sehr empfindlich und Embryologen müssen hochqualifiziert in der Mikromanipulation sein, um die Zelle entfernen zu können, ohne den Embryo zu beschädigen. Die Zelle wird chromosomal analysiert und die Ergebnisse werden den Embryologen gemeldet. Wenn die Embryonen abnormal sind, benachrichtigen die Embryologen die Paare und sie können entscheiden, ob sie sie verwerfen oder nicht.QUALITÄTSKONTROLLE
Eine der wichtigsten Aufgaben von Embryologen ist es, die Qualität des Embryologielabors zu kontrollieren und aufrechtzuerhalten. Laut Cutting, Pritchard, Clarke und Martin müssen Embryologen eine Qualität etablieren, um einen hohen Praxisstandard in IVF-Laboren aufrechtzuerhalten. Hierfür bedarf es eines Kontrollsystems (2004). Zum Beispiel sollten alle Geräte überprüft und regelmäßig gewartet werden. Hauben sollten routinemäßig gereinigt werden und bei Inkubatoren sollten Temperatur, Kohlendioxid, Füllstand der Wasserwanne und deren Alarm einstgestellt und überprüft werden. Nach Mayer et al (2003) ist ein Beispiel für eine übliche Qualitätskontrolle die Dokumentation der Kühlschranktemperatur auf einem Tagesdiagramm. Diese Messungen werden mit einem Bereich akzeptabler Grenzwerte verglichen, die zuvor definiert wurden (Einführungsabschnitt, Absatz 1). Alle Materialien müssen frei sein von Toxizität, daher testen Embryologen sie alle, bevor sie sie verwenden. Die meisten Labore verwenden „Mouse Assay“, um die Qualität der Materialien zu überprüfen. Die meisten Materialien, die Kontakt mit menschlichen Gameten und Embryonen haben, wie Lösungen, Kulturschalen, Katheter und dergleichen, müssen regemäßig getestet werden. Zweizellige Mausembryos werden zur Überprüfung der Qualität in diesen Gegenständen auf die gleiche Weise wie menschliche Embryos kultiviert, und die Ergebnisse werden überwacht. Embryologen achten darauf, dass Mausembryos vom Zweizellstadium bis zum ausgebrüteten Blastozystenstadium heranwachsen. Erreicht eine bestimmte Anzahl Mausembryos das Blastozystenstadium nicht, hat das Material versagt. In diesem Fall werden die Materialien, die den Test nicht bestehen, an das Unternehmen zurückgeschickt.SCHLUSSFOLGERUNG
Viele unfruchtbare Patientinnen auf der ganzen Welt finden sich in den IVF-Zentren wieder, in der Hoffnung, dass ihre Träume, Babys zu bekommen, wahr werden. Der grundlegende Teil eines jeden IVF-Zentrums ist die Embryologieabteilung, in der klinische Embryologen arbeiten. Klinische Embryologen sind fleißige Wissenschaftler, die ihre Fähigkeiten einsetzen, um ihre sensiblen Aufgaben zu erfüllen. Ihre Aufgaben bestehen aus der Eizellentnahme, Spermienvorbereitung, Einstufung von Gameten und Embryonen, Befruchtung, Kultivierung von Embryonen, Transfer von Embryonen, Einfrieren und Auftauen von Gameten und Embryonen, PID und der Qualitätskontrolle. Sie folgen sehr genau, Schritt für Schritt, dem Verfahren. Jeder Schritt ist eine Herausforderung und erfordert hochqualifizierte Embryologen, um zufriedenstellende Ergebnisse zu erzielen.REFERENZEN
1.Cutting, R. C., Pritchard, J., Clarke, H. S., & Martin, K. L. (2004). Etablierung der Qualitätskontrolle im neuen IVF-Labor. Human Fertility, 7(2): 119-125.2.Gardner, DK, Weissman, A., Howles, CM, & Shoham, Z. (Hrsg.). (2004). Lehrbuch assistierter Reproduktionstechniken: Labor- und klinische Perspektiven (2. Aufl.). Landon, New York: Taylor & Francis.3.Jones, H. W., Jr., Jones, G. S., Hodgkin, G. D., Rosenwaks, Z. (Hrsg.). (1986). In-vitro-Fertilisation. Norfolk: Williams & Wilkins.4.Mayer, JF, Jones, EL, Lacy, DD, Nehchiri, F., Muasher, SJ, Gibbons, WE, & Oehniger, SC (2003). Umfassende Qualitätsverbesserung im IVF-Labor: Auswahl von Qualitätsindikatoren. Reproductive BioMedicine Online, 7 (6), 695-699. Abgerufen von http://www.rbmonline.com/article5.Speroff, L., Fritz, M. A. (2005). Klinische gynäkologische Endokrinologie und Unfruchtbarkeit (7. Aufl.). Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins.6.Veeck, L. L., Zaninovic, N. (2003). Ein Atlas menschlicher Blastozysten. New York, London: The Parthenon Publishing Group.Dr. Azita Hengameh Nazari
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