mały|Wkłucie w oocyt podczas procedury ICSI mały|Embrion składający się z 8 komórek, gotowy do przeniesienia mały|Blastocysta w piątym dniu po zapłodnieniu Zapłodnienie pozaustrojowe, zapłodnienie in vitro (ang. in vitro fertilisation, IVF; łac. in vitro, dosł. „w szkle”) – laboratoryjna metoda zapłodnienia polegająca na połączeniu komórki jajowej i plemnika poza żeńskim układem rozrodczymKonkretnie używa się do tego tzw. szalki Petriego, skąd wzięła się nazwa in vitro.. Zaliczana do technik rozrodu wspomaganego medycznie i metod leczenia niepłodności. W USA blisko 100% wspomaganych rozrodów dokonuje się przy użyciu zapłodnienia in vitro.
Jest metodą przeciwdziałania niepłodności, niezależnie od jej przyczyny.
Charakterystyka Technika polega na przeprowadzeniu hormonalnie sterowanego procesu owulacji, następnie na pobraniu komórek jajowych, które są łączone z męskimi komórkami rozrodczymi (plemnikami) w warunkach laboratoryjnych. Zarodki uzyskane w wyniku zapłodnienia są następnie umieszczane w macicy i jeśli dojdzie do zagnieżdżenia się, powstaje ciąża, która dalej przebiega w sposób naturalny. Zabieg przeprowadza się najczęściej u kobiet do 41 roku życia, ponieważ po 41 roku życia silnie zmniejsza się szansa urodzenia żywego dziecka, a jednocześnie wzrasta ryzyko związane z ciążą i porodem Nedrelandse Vereniging voor Obstetrie en Gynaecologie .
W 2010 Uniwersytet Medyczny Instytut Karolinska przyznał Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny i fizjologii za opracowanie metody zapłodnienia pozaustrojowego. Nagrodę otrzymał brytyjski biolog Robert Geoffrey Edwards, który przy opracowaniu tej metody współpracował z ginekologiem Patrickiem Steptoe. Pierwszą osobą, która przyszła na świat w wyniku zastosowania tego zabiegu była Louise Brown, urodzona 25 lipca 1978 roku. W Polsce pierwszego zapłodnienia in vitro u człowieka dokonał Marian Szamatowicz z Kliniki Ginekologii Akademii Medycznej w Białymstoku (obecnie Uniwersytet Medyczny w Białymstoku) w 1987.
Zapłodnienie in vitro stosowane jest również w celu wywołania ciąży u innych gatunków ssaków.
Wskazania Próby zapłodnienia pozaustrojowego mogą być podejmowane w następujących przypadkach: niedrożnych jajowodów po usunięciu jajowodów niemożliwości znalezienia przyczyny, z powodu której przez dłuższy czas kobieta nie może zajść w ciążę (czas ten zależy od wieku oraz innych czynników) gdy inne, uprzednio zastosowane metody leczenia niepłodności (np. sztuczna inseminacja domaciczna) lub operacja ginekologiczna nie przyniosły oczekiwanego rezultatu ciężkiej postaci endometriozy obniżonej jakości nasienia u mężczyzny zaburzeń hormonalnych w cyklu miesiączkowym zaburzonego funkcjonowania jajników (np. zbyt szybkie przejście do okresu przekwitania) donacji komórki jajowej.
Technika mały|272x272px|Uproszczony schemat zabiegu zapłodnienia pozaustrojowego Metoda zapłodnienia pozaustrojowego składa się z 4 faz, które trwają łącznie około 4 tygodni: stymulacji hormonalnej w celu doprowadzenia komórek jajowych do dojrzewania pobrania dojrzałych komórek jajowych za pomocą punkcji przeprowadzenia zapłodnienia (połączenia) komórki jajowej z plemnikiem w warunkach laboratoryjnych (poza organizmem kobiety) umieszczenia zapłodnionych komórek jajowych (zarodków) w macicy, tzw. embriotransfer
Stymulacja jajników Pierwszą fazą procedury zapłodnienia in vitro jest kuracja hormonalna, której poddawana jest kobieta w celu wywołania jednoczesnego rozwoju wielu pęcherzyków Graafa w jajnikach, a co za tym idzie uzyskania wielu komórek jajowych w czasie jednego cyklu miesiączkowego. Z reguły po zastosowaniu kuracji hormonalnej dojrzewa jednocześnie 5 do 10 komórek jajowych zamiast jednej, jak ma to miejsce podczas normalnego cyklu miesiączkowego. Kuracja może być przeprowadzana na dwa sposoby w zależności od przyczyny.
Pierwszy sposób, zwany protokołem krótkim, polega na podawaniu od 1 dnia cyklu zastrzyków zawierających agonistę hormonu gonadoliberyny, co powoduje zablokowanie wydzielenia hormonów przez przysadkę mózgową i obniżenie stężenia estradiolu i progesteronu we krwi. Od 3 dnia cyklu podaje się również gonadotropiny, które powodują wzrost komórek jajowych. Po osiągnięciu przez nie właściwej wielkości podaje się jednorazowo gonadotropinę kosmówkową, co kończy etap owulacji. Wielkość komórek jajowych, jak również poziomy hormonów we krwi, są w czasie kuracji monitorowane przez lekarza. Wielkość pęcherzyków z komórkami jajowymi ocenia się podczas echografii przeprowadzanej przez pochwę, zaś poziom hormonów (estradiolu) oznacza się we krwi pobranej od pacjentki. W zależności od uzyskanych rezultatów lekarz może dopasować kurację hormonalną, ponieważ nie można z góry przewidzieć, jak jajniki zareagują na stymulację hormonalną FSH.
Pobranie komórek jajowych Kiedy rozwój komórek jajowych zostanie zakończony, podaje się gonadotropinę kosmówkową, która wywołuje owulację w ciągu około 42 godzin od podania. Przed momentem owulacji lekarz wykonuje zabieg pobrania komórek. Jest to stosunkowo krótki zabieg, wykonywany obecnie w znieczuleniu miejscowym, w czasie zabiegu kobieta siedzi w fotelu ginekologicznym. Dawniej komórki pobierało się w znieczuleniu ogólnym, za pomocą laparoskopii. Znieczulenie ogólne (obecnie rzadko konieczne) zawsze wymaga przeprowadzenia zabiegu w sali operacyjnej. Zabieg wykonywany jest za pomocą punkcji, igłą przez sklepienie pochwy pod kontrolą USG. Polega na nakłuciu jajnika i pobraniu płynu z wnętrza pęcherzyków Graafa razem z komórkami jajowymi. Punkcja trwa około 15 minut. Pobrane komórki jajowe przechowuje się w specjalnym płynie. W tym samym czasie mężczyzna oddaje świeże nasienie zawierające plemniki. Nasienie zostaje w odpowiedni sposób przygotowane do zapłodnienia w warunkach laboratoryjnych (chodzi o uzyskanie jak największej liczby ruchliwych plemników).
Po dokonaniu punkcji komórek jajowych kobiecie ponownie podaje się hormony, aby przygotować śluzówkę macicy na przyjęcie zarodka (progesteron w postaci globulek dopochwowych lub hCG w postaci iniekcji).
Zapłodnienie komórek Po uzyskaniu komórek rozrodczych żeńskich i męskich są one przygotowywane do zapłodnienia, m.in. usuwa się dodatkowe komórki z otoczenia komórki jajowej. Plemniki izoluje się z płynu nasienia i przeprowadza ich selekcję pod względem prawidłowości budowy. Klasyczne zapłodnienie in vitro polega na umieszczeniu komórek jajowych w płynie zawierającym plemniki, w proporcjach około 75000:1, na około 18 godzin. Po tym okresie (najczęściej w drugim dniu po punkcji) większość komórek jajowych ulegnie zapłodnieniu i przebiegną u nich pierwsze podziały komórkowe.
W wypadku gorszych wyników badań nasienia (np. nieprawidłowa liczba, budowa i ruchliwość plemników) wykonuje się zapłodnienie metodą ICSI (intracytoplasmic sperm injection, docytoplazmatyczne podanie plemnika), polegającą na wprowadzeniu do komórki jajowej pojedynczego plemnika przy użyciu specjalnych igieł, mikromanipulatorów i mikroskopu. Obecnie oprócz metody ICSI stosuje się również nową metodę IMSI (intracytoplasmic morphologically selected sperm injection, docytoplazmatyczne podanie wyselekcjonowanych morfologicznie plemników), polegającą na selekcji komórek plemnikowych przed przystąpieniem do procedury zapłodnienia in vitro. Technika ta opracowana została przez izraelską klinikę Meir Hospital pod kierownictwem prof. Bartoov, i polega na wykorzystaniu do selekcji plemników mikroskopu optycznego z cyfrowym torem obrazowym, pozwalającego oglądać plemniki na ekranie monitora w powiększeniu rzędu 6000 razy (zwykle stosuje się powiększenie około 400 razy). W Polsce metodę wdrożyli Krzysztof Grettka i Mariusz Kiecka.
Po zapłodnieniu zygoty umieszcza się w specjalnym inkubatorze, zapewniającym warunki do rozwoju zarodka. Po 2–5 dniach od pobrania, gdy doszło do połączenia komórki jajowej z plemnikiem i zarodek składa się z sześciu do ośmiu komórek, przeprowadza się transfer do macicy kobiety.
Diagnostyka preimplantacyjna Diagnostykę preimplantacyjną stosuje się w celu uniknięcia wad wrodzonych u dzieci, u których może istnieć ryzyko ich dziedziczenia, a także w czasie procedury in vitro u kobiet powyżej 35 lub 40 roku życia. Badania preimplantacyjne polegają na sprawdzaniu materiału genetycznego komórek jajowych lub komórek zarodka w celu wykrycia anomalii genetycznych – aneuploidii lub mutacji. Umożliwia to wybranie do embriotransferu zarodków nieposiadających wad kodu genetycznego. W czasie typowej procedury in vitro badania genetyczne nie są stosowane.
Diagnostykę preimplantacyjną stosuje się także dlatego, że wystąpienie u zarodków np. zespołu Edwardsa czy Turnera często jest przyczyną poronień. Wraz z udoskonalaniem metod testujących genetyczne zdrowie zarodków, wysuwane są postulaty upowszechnienia tej procedury, by jedynie zarodki z pełnym zestawem 46 chromosomów wybierać do implantacjiNadzieję taką wysunął Dr Richard Scott, kierownik grupy badawczej Reproductive Medicine Associates z New Jersey w USA. Por. . Metody testujące genetyczne zdrowie zarodków są udoskonalane, co może umożliwić w przyszłości bardziej powszechne stosowanie tych badań. Może się to przyczynić do zwiększenia skuteczności zapłodnienia pozaustrojowego.
Przeniesienie zarodków do macicy Bez względu na metodę zapłodnienia, po kilku dniach hodowli wybrane, najlepiej rozwijające się zarodki umieszcza się w macicy. Zabieg ten nazywany jest embriotransferem, jest krótki i nie wymaga znieczulenia.
Umieszczenie zarodka w macicy odbywa się przez specjalną rurkę i jest praktycznie bezbolesne. Standardowo przenoszony jest jeden lub dwa zarodki. Po dokonaniu embriotransferu kobieta przyjmuje czasami przez kilka dni progesteron w celu zwiększenia szansy na zagnieżdżenie się zarodka. Kobieta może wykonywać codzienne czynności bez obawy, że zarodek zostanie wypchnięty z macicy. Doradza się, aby przez następnych kilka dni kobieta unikała stosunku płciowego i orgazmu, aby uniknąć skurczy macicy, pomimo że nie ma dowodów naukowych, że mogą one mieć negatywny wpływ na proces zagnieżdżania się. Po dwóch tygodniach, w 15. dniu po przeniesieniu zarodka do macicy, można wykonać test ciążowy. W przypadku, gdy test dał pozytywny wynik, zostaje wykonane badanie ultrasonograficzne, aby sprawdzić, ile zarodków zagnieździło się w macicy i czy istnieje „praca serca”. Mogą zostać również wykonane badania prenatalne.
Jeżeli podczas metody IVF powstało więcej zarodków, niż zostało przeniesionych do macicy, to pozostałe zarodki, o ile są dobrej jakości, można ewentualnie poddać zamrożeniu i przechowywać, najczęściej do 5 lat. Nie przechowuje się zarodków, jeżeli u jednego z partnerów występuje choroba zakaźna, np. AIDS lub wirusowe zapalenie wątroby. Zarodkom nie zawsze udaje się przeżyć proces zamrażania i rozmrażania.
Obecnie na całym świecie techniki wspomaganego rozrodu starają się osiągnąć jak największą skuteczność w uzyskaniu nie tylko ciąż biologicznych, ale też prawidłowych urodzeń. Najlepsze światowe kliniki uzyskują skuteczność w wysokości 30-40%. Według wyników prac grupy specjalistów z Reproductive Medicine Associates z New Jersey w USA, ogłoszonych jesienią 2010, procent ten być może będzie można dwukrotnie podnieść dzięki zastosowaniu zaawansowanej diagnostyki preimplantacyjnej pozwalającej wykryć i wybrać zarodki ludzkie pozbawione wad genetycznych. Wady te, takie jak zespół Turnera czy zespół Edwardsa, są bowiem przyczyną siedmiu na osiem niedonoszonych ciąż pochodzących z zapłodnienia pozaustrojowegoWedług oceny etycznej, która uznaje zarodek ludzki za osobę, selekcja ta ma znamiona działań eugenicznych, por. .
Krioprezerwacja zarodków Krioprezerwacja zarodków, czyli przechowywanie ich w ujemnych temperaturach, polega na umieszczeniu zarodków w pojemniku z ciekłym azotem, w temperaturze około -196 °C. Pozwala to na przechowywanie zarodków przez dłuższy czas w celu ich późniejszego przeniesienia do macicy i uzyskania ciąży.