L´ús del time-lapse com a eina de recerca en l’estudi del desenvolupament embrionari preimplantacional

Abstract

L’estudi de la morfologia embrionària usant mètodes convencionals de microscòpia, ha estat històricament l’eina utilitzada pels embriòlegs per estudiar la viabilitat dels embrions. Ara, aquesta disciplina es suma als nous mètodes d’avaluació aportats pels sistemes time-lapse que s’han incorporat recentment als laboratoris de fecundació in vitro (FIV) de tot el món.

Cada cop està més estandarditzat l’ús del time-lapse com a mètode d’avaluació i selecció embrionària conjuntament amb l’avaluació morfològica convencional, però més enllà del seu ús clínic, aquesta nova tecnologia aporta una nova perspectiva dels embrions en cultiu que obre un ventall de possibilitats a l’hora d’estudiar el desenvolupament embrionari preimplantacional, el coneixement del qual és fonamental per assolir l’èxit en els cicles de FIV.

En aquest context, la present tesi doctoral ha volgut aprofundir en l’avaluació dels embrions des del punt de vista morfocinètic amb l’objectiu d’ampliar els coneixements sobre el desenvolupament embrionari preimplantacional, sempre prenent com a referència l’avaluació morfològica.

Per a valorar la fiabilitat d’aquestes avaluacions basades només en la morfologia embrionària, existeixen estudis que evidencien la fiabilitat de les avaluacions morfològiques realitzades entre diferents embriòlegs. En la mateixa direcció i amb l’objectiu de demostrar la fiabilitat de les mesures preses amb els sistemes time-lapse, així com de donar solidesa als dos treballs següents, aquesta tesi doctoral inclou un primer estudi sobre la concordança entre les mesures preses amb els sistemes time-lapse per diferents observadors. En aquest treball es conclou que l’ús de la tecnologia time-lapse és fiable a l’hora de valorar el patró morfocinètic dels embrions en desenvolupament, així com que aquesta fiabilitat és extensible i independent del grau de formació o experiència dels embriòlegs, exceptuant la valoració de tPB2 que és fiable només si la duu a terme un sol observador (concordança intra-observador).

Per altra banda, donada l’evidència científica que afirma que els primers temps de divisió cel·lular estan relacionats amb la viabilitat embrionària, en la present tesi doctoral s’inclou un segon estudi en el qual s’ha usat la tecnologia time-lapse per avaluar com afecta la vitrificació d’oòcits al patró morfocinètic dels embrions resultants i per tant sobre llur qualitat i viabilitat. En ell es conclou que la vitrificació d’oòcits no afecta al patró morfocinètic dels embrions en desenvolupament fins a dia 3.

Finalment la present tesi doctoral inclou un tercer treball on amb el mateix objectiu que l’anterior s’ha utilitzat la tecnologia time-lapse per avaluar com afecta l’activació oocitària assistida (AOA) sobre la morfocinètica dels embrions i per tant sobre la seva viabilitat. En ell es conclou que l’aplicació de AOA accelera el desbloqueig meiòtic i l’extrusió del segon corpuscle polar però que, exceptuant les mesures de tPB2 i t3, el patró morfocinètic dels embrions derivats de cicles d’ICSI amb AOA no es mostra significativament diferent al dels embrions procedents de cicles ICSI sense AOA, estant això en concordança amb els resultats reproductius, els quals només mostren diferències significatives en comparar la taxa de fecundació entre les dues cohorts estudiades.

En conjunt, els resultats d’aquesta tesi mostren com l’ús de la tecnologia time-lapse al laboratori de FIV, no només és útil per a realitzar avaluacions embrionàries a nivell clínic, sinó que també és una tecnologia fiable i útil per aprofundir en l’estudi de diferents aspectes del desenvolupament embrionari preimplantacional.

El estudio de la morfología embrionaria usando métodos convencionales de microscopía, ha sido históricamente la herramienta utilizada por los embriólogos para estudiar la viabilidad de los embriones. Ahora, esta disciplina se suma a los nuevos métodos de evaluación aportados por los sistemas time-lapse que se han incorporado recientemente a los laboratorios de fecundación in vitro (FIV) de todo el mundo.

Cada vez está más estandarizado el uso del time-lapse como método de evaluación y selección embrionaria juntamente con la evaluación morfológica convencional, pero más allá de su uso clínico, esta nueva tecnología aporta una nueva perspectiva de los embriones en cultivo que abre un abanico de posibilidades para estudiar el desarrollo embrionario preimplantacional, cuyo conocimiento es fundamental para alcanzar el éxito en los ciclos de FIV.

En este contexto, la presente tesis doctoral ha querido profundizar en la evaluación de los embriones desde el punto de vista morfocinético con el objetivo de ampliar los conocimientos sobre el desarrollo embrionario preimplantacional, siempre tomando como referencia la evaluación morfológica.

Para valorar la fiabilidad de estas evaluaciones basadas sólo en la morfología embrionaria, existen estudios que evidencian la fiabilidad de las evaluaciones morfológicas realizadas entre diferentes embriólogos. En la misma dirección y con el objetivo de demostrar la fiabilidad de las medidas tomadas con los sistemas time-lapse, así como dar solidez a los dos trabajos siguientes, esta tesis doctoral incluye un primer estudio sobre la concordancia entre las medidas tomadas con los sistemas time-lapse por diferentes observadores. En este trabajo se concluye que el uso de la tecnología time-lapse es fiable para valorar el patrón morfocinético de los embriones en desarrollo, así como que esta fiabilidad es extensible e independiente del grado de formación o experiencia de los embriólogos, exceptuando la valoración de tPB2 que es fiable sólo si la lleva a cabo un único observador (concordancia intra-observador).

Por otro lado, dada la evidencia científica que afirma que los primeros tiempos de división celular están relacionados con la viabilidad embrionaria, en la presente tesis doctoral se incluye un segundo estudio en el que se ha usado la tecnología time-lapse para evaluar cómo afecta la vitrificación de ovocitos al patrón morfocinético de los embriones resultantes y por lo tanto a su calidad y viabilidad. En él se concluye que la vitrificación de ovocitos no afecta al patrón morfocinético de los embriones en desarrollo hasta el día 3.

Finalmente, la presente tesis doctoral incluye un tercer trabajo donde con el mismo objetivo que la anterior se ha utilizado la tecnología time-lapse para evaluar cómo afecta la activación ovocitaria asistida (AOA) sobre la morfocinética de los embriones y por lo tanto sobre su viabilidad. En él se concluye que la aplicación de AOA acelera el desbloqueo meiótico y la extrusión del segundo corpúsculo polar pero que, exceptuando las medidas de tPB2 y t3, el patrón morfocinético de los embriones derivados de ciclos de ICSI con AOA no se muestra significativamente diferente al de los embriones procedentes de ciclos de ICSI sin AOA, estando ello en concordancia con los resultados reproductivos, los cuales sólo muestran diferencias significativas al comparar la tasa de fecundación entre las dos cohortes estudiadas.

En conjunto, los resultados de esta tesis muestran como el uso de la tecnología time-lapse en el laboratorio de FIV, no sólo es útil para realizar evaluaciones embrionarias a nivel clínico, sino que también es una tecnología fiable y útil para profundizar en el estudio de diferentes aspectos del desarrollo embrionario preimplantacional.

The study of embryonic morphology using conventional methods of microscopy has historically been the tool used by embryologists to study the viability of embryos. Now, this discipline is being added to the new assessment methods provided by time-lapse systems that have recently been incorporated into in vitro fertilization (IVF) laboratories around the world.

The use of time-lapse as a method of embryo evaluation and selection in conjunction with conventional morphological evaluation is increasingly standardized, but beyond its clinical use, this new technology provides a new perspective on the embryos in culture, which opens a range of possibilities while studying the preimplantation embryonic development, the knowledge of which is fundamental to achieving success in IVF cycles.

In this context, the present doctoral thesis has sought to deepen the evaluation of embryos from a morphokinetic point of view with the aim of expanding knowledge on preimplantation embryonic development, always taking as a reference the morphological evaluation.

To assess the reliability of these assessments, based only on embryonic morphology, existing studies demonstrate the reliability of morphological assessments performed among different embryologists. In the same direction and with the aim of demonstrating the reliability of the measures taken with time-lapse systems, as well as giving solidity to the next two works, this doctoral thesis includes a first study on the concordance between the measures taken with time-lapse systems by different observers. This thesis concludes that the use of time-lapse technology is reliable in assessing the morphokinetic pattern of embryos in development, as well as that this reliability is extensible and independent of the degree of training or experience of embryologists, except for the assessment of tPB2 which is reliable only if it is carried out by a single observer (intra-observer agreement).

On the other hand, given the scientific evidence that states that the first times of cell division are related to embryonic viability, this doctoral thesis includes a second study in which time-lapse technology has been used to evaluate how oocyte vitrification affects the morphokinetic pattern of the resulting embryos and therefore on their quality and viability. It concludes that oocyte vitrification does not affect the morphokinetic pattern of developing embryos until day 3.

Finally, the present doctoral thesis includes a third study where, with the same objective as the previous, time-lapse technology has been used to evaluate how assisted oocyte activation (AOA) affects on the morphokinetics of embryos and therefore on their viability. It concludes that the application of AOA accelerates meiotic unblocking and extrusion of the second polar corpuscle but that, except for tPB2 and t3 measurements, the morphokinetic pattern of embryos derived from ICSI cycles with AOA is not significantly shown different from the one of embryos from ICSI cycles without AOA, this being in agreement with the reproductive results, which only show significant differences when comparing the fertilization rate between the two cohorts studied.

Taken together, the results of this thesis show how the use of time-lapse technology in the IVF laboratory is not only useful for conducting embryonic evaluations on a clinical level, but is also a reliable and instrumental technology for deepening the study of different aspects of preimplantation embryonic development.