Oltre alla diagnosi pre-impianto: sono possibili approcci non invasivi per la scelta dell’embrione?

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Oltre alla diagnosi pre-impianto: sono possibili approcci non invasivi per la scelta dell’embrione?

Gli articoli della sezione "Il parere degli esperti" riguardano alcuni fra gli argomenti più importanti e dibattuti delle rispettive aree cliniche. Dato il livello di approfondimento raggiunto, i testi possono contenere termini e concetti molto complessi. L’utilizzo del glossario potrà essere di aiuto nella comprensione di questi articoli e altri contenuti del sito, più divulgativi, contribuiranno a chiarire gli argomenti trattati.


Le tecniche di PMA (procreazione medicalmente assistita) di secondo livello (ICSI, FIVET) consentono l’ottenimento di embrioni in vitro, grazie alla manipolazione di gameti maschili e femminili. La donna si sottopone al prelievo di ovociti (pick-up ovocitario), che generalmente si presenta come un insieme eterogeneo: non tutti gli ovociti prelevati saranno idonei a essere fertilizzati a causa del loro grado di maturazione. Tuttavia, generalmente si riescono a ottenere più embrioni di quelli che la donna può trasferire in utero, di conseguenza, spesso è necessario individuare tra tutti l’embrione/gli embrioni a cui si correla una maggiore probabilità di impianto e, quindi, una maggiore probabilità di ottenere la gravidanza. Quanti embrioni trasferire in utero dipende da molti fattori: età della paziente, volontà della paziente, presenza di fattori di rischio e qualità degli embrioni, sono alcuni esempi. In letteratura vengono riportati casi in cui sono stati trasferiti in utero fino a cinque embrioni, ma generalmente viene preferito il trasferimento di uno/due embrioni. Il motivo è che la gravidanza gemellare si configura come una gravidanza a rischio, quindi si cerca generalmente di evitarla per salvaguardare la salute della donna e del/dei nascituro/i.

Quali sono i criteri che vengono applicati nella scelta dell’embrione da trasferire in utero?

Come compiere questa decisione è stato un argomento importante sin dall’introduzione della procreazione assistita, soprattutto per gli embriologi che sono i responsabili di questa scelta. La selezione degli embrioni si basa su metodi che possono dare un indizio diretto o indiretto circa il potenziale di un dato embrione di portare a una gravidanza. Queste metodologie si basano su procedure che vengono applicate in varie fasi di sviluppo: dall’ovocita, agli embrioni, allo stadio di scissione e fino allo stadio di blastocisti. Più nel dettaglio, al fine di ottenere un quadro completo della qualità dell’embrione in via di sviluppo possono essere sfruttate:

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  • procedure invasive come il test genetico pre-impianto, l’analisi del trascrittoma e del proteoma del tessuto embrionale ottenuto da biopsia;
  • procedure non invasive come l’analisi della qualità morfologica e il monitoraggio della cinetica di sviluppo dell’embrione attraverso l’imaging time-lapse.

Le procedure invasive richiedono la rimozione di un compartimento dell’ovocita o dell’embrione per ulteriori analisi. L’analisi invasiva più comunemente applicata è il test genetico pre-impianto (PGT) o diagnosi pre-impianto che permette di valutare la qualità genetica dell’embrione in termini di alterazioni del numero dei cromosomi e alterazioni a livello di singoli geni. Il test viene effettuato attraverso il prelievo di una porzione di cellule dall’embrione. Il DNA contenuto in queste cellule viene estratto e amplificato per poter individuare un’eventuale alterazione. Questo tipo di test viene consigliato ad aspiranti genitori portatori di malattie genetiche come la distrofia muscolare o l’emofilia, a donne in età avanzata, a coppie con una storia di poliabortività. Lo scopo è individuare, tra tutti gli embrioni ottenuti da ICSI o FIVET, quelli che non presentino alcune delle alterazioni genetiche che vengono analizzate e che quindi sono maggiormente compatibili con lo sviluppo di una gravidanza fisiologica. L’aspetto più critico degli studi invasivi è il potenziale impatto della biopsia e della manipolazione sullo sviluppo embrionale: se da un lato l’analisi genetica permette di ottenere informazioni prognostiche importanti, dall’altro potrebbe influenzare negativamente il corretto sviluppo dell’embrione. Sembra, infatti, che agli embrioni che hanno subito PGT si associ un minor tasso di impianto. Di conseguenza, l’interesse degli embriologi si sta spostando verso l’uso di metodi di selezione non invasivi in modo tale da riuscire a indentificare gli embrioni con una maggiore probabilità di impianto, senza il rischio di possibili impatti negativi dovuti all’indagine stessa.

Le procedure non invasive si basano sull’osservazione dello sviluppo embrionale. La tecnica maggiormente sfruttata è l’imaging time-lapse che consente una visualizzazione remota e dinamica dell’embrione mentre si trova nella piastra di coltura riposta in un apposito incubatore. I vantaggi di questo tipo di tecnologia sono molti: l’embrione non viene manipolato, non viene perturbato l’ambiente di coltura, è possibile visualizzare tutte le divisioni cellulari, avere un quadro completo dello sviluppo dell’embrione e possibilità di identificare alterazioni della normale cinetica di divisione. Tuttavia, l’utilizzo di questa metodologia richiede una solida tecnologia di imaging in combinazione con condizioni di incubazione specificamente regolate che non sono ancora disponibili in tutti i laboratori di procreazione assista, oltre a complessi algoritmi per l’analisi dei dati ottenuti. L’embriologo, in alternativa, può identificare la qualità degli embrioni anche in assenza di questi strumenti tecnologici. La qualità viene stabilità sulla base delle caratteristiche morfologiche delle cellule: il numero, l’orientamento, la velocità delle divisioni cellulari, le caratteristiche del citoplasma sono solo alcuni dei fattori che vengono considerati quando si valuta la qualità di un embrione.

Nuove frontiere della valutazione embrionaria

Recentemente, l’attenzione si è spostata verso la realizzazione di nuove tecniche non invasive che permettano di mantenere l’integrità dell’embrione e ottenere importanti informazioni sulla sua qualità, individuando nuovi biomarcatori. Nel contesto della selezione dell’embrione, il biomarcatore ideale consentirebbe una valutazione non invasiva dell’embrione, sarebbe stabile nel tempo, facilmente misurabile per consentire una valutazione rapida e accurata della qualità dell’embrione stesso.

Un esempio è il profilo metabolomico del terreno di coltura [1]. Gli embrioni, come già accennato, prima di essere trasferiti in utero vengono mantenuti in un incubatore. Più nel dettaglio sono riposti in piastre di coltura al cui interno sono presenti dei terreni che hanno una composizione specifica per favorirne lo sviluppo. Gli embrioni sono immersi in questi terreni di coltura da cui ricavano il nutrimento di cui necessitano. La crescita dell’embrione comporta che le cellule di cui è composto lavorino attivamente: si dividono, consumano energia, liberano prodotti di scarto e metaboliti. Il terreno di coltura in cui sono immersi diventa quindi un’importante risorsa per poter valutare la qualità dell’embrione stesso e il suo percorso di sviluppo. Sono state individuate, nei terreni di coltura, diverse molecole, come zuccheri, proteine, DNA ed RNA, che sono a oggi oggetto di studio per poterle sfruttare come biomarcatori.

In questo contesto, un possibile nuovo approccio è rappresentato dallo studio dei miRNA liberati nel terreno di coltura dagli embrioni. I miRNA o microRNA sono piccole molecole di RNA attivi nella regolazione dell’espressione genica. Immaginiamo l’espressione genica come l’insieme delle informazioni che caratterizzano l’individuo per quello che è: dal colore degli occhi alle istruzioni che servono alla singola cellula per funzionare. I depositari di queste informazioni sono il DNA e l’RNA. Esistono diversi tipi di RNA, ognuno dei quali ha specifiche funzioni: ad esempio l’RNA messaggero contiene le informazioni che servono all’organismo per sintetizzare le proteine. L’uso dei miRNA come biomarcatori di qualità embrionaria è oggetto di studio. Ad oggi queste molecole non vengono sfruttate, ancora, nella normale pratica clinica, ma i primi risultati sembrano essere promettenti. Sono stati individuati, nel terreno di coltura, diversi tipi di miRNA ognuno dei quali sembra possa essere associato a uno stadio specifico dello sviluppo embrionale e a specifiche caratteristiche morfologiche. Infatti, il rilascio di alcuni miRNA si correla a determinate caratteristiche morfologiche che possono essere predittive della qualità embrionaria. I miRNA sembra possano essere correlati all’interazione tra endometrio ed embrione, quindi potrebbero contribuire a influenzare l’impianto e la possibilità di ottenere la gravidanza [2]. Inoltre, i miRNA sembra possano essere associati alle caratteristiche cromosomiche dell’embrione: potrebbero permettere l’individuazione di alterazioni del patrimonio genetico senza la necessità di effettuare una biopsia delle cellule embrionali. Da ultimo, sembra esista un’espressione differenziale di miRNA tra gli embrioni maschili e quelli femminili. In particolare, è stato trovato un miRNA che era più abbondantemente espresso negli embrioni maschili, suggerendo un certo grado di predittività del genere [3].

Prospettive future

In conclusione, l’impatto che le tecniche invasive possono avere sullo sviluppo dell’embrione non sono ancora ben definite. Ci si sta muovendo verso l’individuazione di sistemi alternativi, non invasivi, che possano abbattere l’eventuale rischio per l’embrione e per il suo impianto, che siano meno costosi e di più facile applicazione. La possibilità di sfruttare sistemi non invasivi potrebbe essere particolarmente utile in tutti i Centri di PMA in cui non vengono normalmente applicate tecniche invasive come il test pre-impianto. Questo renderebbe disponibili strumenti aggiuntivi da poter associare all’osservazione della morfologia e della cinetica di divisione dell’embrione, senza l’impiego di attrezzature dedicate.

Sono necessari ulteriori studi che possano rendere disponibili alla pratica clinica sistemi non invasivi per valutare la qualità embrionaria. Le difficoltà che si correlano a questo tipo di studi sono molte: è necessario confrontare i risultati ottenuti tra tecniche invasive e non, è necessario valutare le percentuali di falsi positivi/negativi tra tecniche invasive e non, è necessario realizzare dei protocolli standardizzati per la misurazione delle molecole rilasciate dall’embrione nel terreno di coltura, è necessario considerare l’eventuale contaminazione del terreno di coltura.

Oltreoceano, pare sia stato realizzato un sistema di diagnosi pre-impianto (PGT-P) in grado di evidenziare il rischio di disordini poligenici associato all’embrione. Si tratta di uno strumento che permetterebbe di stimare il rischio di sviluppare, nel corso della vita, malattie come diabete, ipercolesterolemia, alcune tipologie di tumore e schizofrenia. Questo tipo di indagini va ben oltre quelli che sono i principi su cui si fonda la procreazione assistita, infatti ci si sta muovendo verso un orizzonte nuovo, in cui si cerca di ridurre al minino l’invasività e di rispettare, per quanto sia possibile, la naturalità del concepimento.

Bibliografia

  1. Monta M, Toth B, Strowitzki T. New approaches to embryo selection. Reprod Biomed Online 2013;27(5):539-46.
  2. Capalbo A, Ubaldi FM, Cimadomo D, et al. MicroRNAs in spent blastocyst culture medium are derived from trophectoderm cells and can be explored for human embryo reproductive competence assessment. Fertil Steril 2016;105(1):225-35.
  3. Rosenbluth EM, Shelton DN, Sparks AET, et al. MicroRNA expression in the human blastocyst. Fertil Steril 2013;99(3):855-61.
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