2018 年美國生殖醫學會 (American Society for Reproductive Medicine, ASRM) 於10 月5 日至10 月10 日於丹佛舉辦,本次年會的演講題目涵蓋生殖研究與臨床醫學,包括:了解胚胎早期發育、探索實驗室最好的胚胎選擇方案、臨床上新型的避孕方法、多囊卵巢綜合症(polycystic ovary syndrome, PCOS)患者的輔助生殖技術、飲食和生活型態對生育的影響等。以下我主要介紹胚胎臨床實驗室中不同因子對胚胎發育的影響:
1. 培養箱濕度
傳統上,多數胚胎臨床實驗室使用濕式培養箱進行胚胎的培養,但由於乾式培養箱所占空間比較小且可以避免高濕度所引起的汙染問題,因此乾式培養箱的使用率越來越普及,但對於其的培養效率與對胚胎所造成的影響仍有疑慮。本次會議中,Holme 等人將含有6ml 的水盤1 個或是2 個放置在乾式培養箱(G210;Ksystems)內進行加濕,紀錄六天內的濕度變化並與沒有放置水盤的乾式培養箱相比。結果說明乾式培養箱可以進行加濕,但濕度水平不能完全達到正常濕式培養箱的效果。Mohamed 等人比較在乾式與乾式加濕培養箱下的胚胎發育情形與臨床結果,結果顯示乾式培養對胚胎的早期發育有負影響的趨勢。與乾式加濕培養箱相比,乾式培養箱有較低的第三天high-quality 胚胎比率 (65% vs. 83%)(P<0.001) 與較低的第五天囊胚率 (51% vs.73%) (P<0.001)。另外,在胚胎移植後,加濕的乾式培養箱在統計上有點較高的著床率 (36% vs. 27%) 和臨床懷孕率(57% vs. 43%)。
2. 微滴培養液大小與礦物油種類
Yumoto 等人將single-step 培養液和sequential 培養液分為50 ul 和200 ul 的微滴大小,分別培養在乾式、乾式加濕和濕式培養箱中,比較培養兩天後不同環境下滲透壓的變化。結果顯示在single-step 培養液組別,50 ul 的微滴培養液在乾式培養箱中,滲透壓將明顯從267 mOsm/kg 增加為283±0.9 mOsm/kg,而200 ul 的微滴培養液滲透壓僅微幅從271±0.7 mOsm/kg 增加為274±0.4 mOsm/kg。相同的,在sequential 培養液組別,50ul 的微滴培養液在乾式培養箱情況下,滲透壓從289 mOsm/kg 明顯增加為310±0.8 mOsm/kg;200ul 的微滴培養液滲透壓僅微幅從293±0.6 mOsm/kg 增加為299±0.5mOsm/kg。兩種培養液的結果都顯示小體積的微滴培養液在乾式培養箱中,滲透壓於培養後有明顯的增加趨勢,而大體積的微滴培養液則沒有明顯差異。
然而,不管是大體積或是小體積的微滴培養液置於濕式或是乾式加濕培養箱中,PH 均無顯著的改變。
礦物油通常用於覆蓋培養皿中的培養液微滴,以防止培養液的滲透壓、pH 和溫度發生變化。Yumoto 等人研究了不同礦物油粘度如何影響乾式培養箱中培養液的滲透壓。結果說明在乾式培養箱中,即使有礦物油的覆蓋,滲透壓都不可避免地增加,而其中以低粘性的礦物油增加的幅度最大,所以就算在有礦物油的覆蓋下,乾式的培養環境下還是可能會導致培養液的蒸發繼而增加滲透壓,而這影響對於使用single-step 的培養液最為嚴重。
3. 溫度
大多數的實驗室培養箱的溫度都設置在37℃,這主要取決於人體的核心溫度。有研究指出生殖道內的溫度可能與核心體溫不同,女性的輸卵管要比核心溫度低約2.3 度,這可能說明37℃的體外培養溫度可能不是最佳的培養條件。Walters 等人為了探討在體外不同培養溫度對胚胎發育和細胞分裂時間點的影響。將解凍後的小鼠胚胎各自放在六個獨立的培養空間,而每個培養空間溫度差異0.5℃,範圍為35.0~37.5℃的梯度,並且利用縮時攝影(Time-lapse)進行觀察。結果顯示溫度的變化會影響小鼠胚胎的囊胚形成與細胞分裂時間點,在37.0℃溫度的培養環境下,有比較高的囊胚率 (66%),且隨著溫度的升高,細胞分裂的速度有比較快的趨勢。
Salvatian 等人研究將解凍後的小鼠胚胎進行不同溫度的培養,結果說明36℃的胚胎的囊胚發育最好。在第五天,與其他溫度相比,在35℃培養的胚胎有最高的桑椹胚率但最低的囊胚率 ( 分別為63%和1% ; p <0.01)。在到達囊胚的胚胎中,在35℃和36℃培養下的胚胎,滋養層細胞(TE) 和總細胞數目明顯降低。35℃培養的胚胎,與所有其他溫度相比,內細胞團(ICM) 細胞數也顯著降低。而在37℃和38℃培養胚胎的TE、ICM 和總細胞數則都沒有顯著差異。在36℃培養的小鼠胚胎,與其他溫度相比,有較高比例的囊胚,但TE 和總細胞數則少於37℃或38℃培養的胚胎。因此,於35℃環境下培養會造成胚胎的生長不佳,囊胚率下降、TE 和總細胞數減少。
尤本次會議可知回歸及注重實驗室與人員基本的重要性,除婦女年齡與自身生理的因素外,胚胎的發育
亦會受到許多胚胎臨床實驗室人員的操作與實驗室環境的影響。胚胎臨床實驗室中存在著許多影響胚胎的因素,像是培養箱的種類、培養箱溫度和氣體的條件、培養液的種類、培養液的PH 值和滲透壓以及礦物油的覆蓋。因此,我們需要嚴格控管實驗室環境與加強人員對於基礎技術及知識的認知,以確保胚胎能在最佳的環境下生長。
以上資料節錄自台灣生殖醫學會會訊