ביחידה לפוריות והפריה חוץ גופית בסורוקה, נערך מחקר פורץ דרך בשיתוף עם המכללה להנדסה ע"ש סמי שמעון. במסגרת המחקר הצליחו החוקרים להוכיח באמצעות כלים הנדסיים את השתנות מעטפת הביצית לאחר הפריה ואת הקשר ליכולת העובר להשתרש ברחם וליצור היריון. בראש המחקר עומדים פרופ' איריס הר-ורדי, מנהלת המעבדה לפוריות והפריה חוץ גופית וד"ר אלעד פריאל, מנהל המרכז לחקר תרמו-מכאניקה וכשל של חומרים במכללה האקדמית להנדסה ע"ש סמי שמעון.
בעשור האחרון הוכנסו לשימוש במעבדות להפריה חוץ גופית אינקובטורים מתקדמים הנקראים אמבריוסקופים. באמבריוסקופים מותקנת מצלמה המצלמת את העוברים בכל 5—20 דקות. מתמונות אלה מופקים סרטוני וידאו של ההתפתחות העוברית. בדרך זו ניתן לבחון באופן רציף את כל שלבי ההתפתחות של העובר.
יתרון בולט שיש לאמבריוסקופים על פני אינקובטורים סטנדרטיים הוא שמירה על סביבת גידול יציבה מבחינת טמפרטורה והרכב גזים, וזאת מאחר ואין צורך להוציא את העוברים ולבחון אותם תחת המיקרוסקופ. בדרך זו ניתן לגדל עוברים במעבדה למשך מספר ימים ולבחון את טיב חלוקות תאי העובר, ואת הפיצול של העובר לתאים היוצרים את הרקמה העוברית עצמה ולתאים היוצרים את השיליה. הפיצול מתרחש ביום ה-5 להתפתחות העוברית. מעקב אחר ההתפתחות לאורך 5 ימים מאפשר בחירה טובה יותר של עוברים להחזרה לרחם האישה ומעלה את הסיכוי להיריון במחזור הטיפול הנוכחי.
במטרה לשפר את הסיכוי להיריון ולידת תינוק בריא, נערך מחקר ביחידה שלנו שבדק את הקשר בין ההתפתחות העוברית במעבדה ותחלואות האם והילוד במהלך ההיריון וסביב הלידה. ממצאי המחקר מראים לראשונה כי פגמים מולדים של הילוד, לידה מוקדמת, משקל לידה נמוך והופעה של סוכרת הריונית אצל האם, היו קשורים באופן משמעותי עם עיכוב בהתפתחות העוברית בשלבים ספציפיים במהלך חמשת ימי הגידול במעבדה.
מדוע לא כל העוברים האיכותיים שמוחזרים לרחם יוצרים היריון?
למטבע 2 צדדים. צד אחד הוא הרחם והיכולת שלו לקלוט את העובר ולספק לו סביבה תומכת ליצירה והתפתחות של היריון והצד השני הוא העובר. מובן שכאשר אנו עוקבים אחרי מדדים התפתחותיים של העובר אין לנו דרך טובה לדעת את הגנטיקה שלו. אבחון גנטי של העוברים לפני החזרתם לרחם הוא יעיל בעיקר כשיש מחלות גנטיות וכן לנשים מבוגרות, אבל אינו הליך שגרתי שנעשה לכל העוברים, הדבר אינו פרקטי ומאוד יקר.
למרות ההתקדמות המדעית שחלה בעשורים האחרונים בטיפולי הפריה חוץ גופית, אחוז ההריונות נותר יחסית ללא שינוי (כ- 40%-35%), כמובן בתלות בגיל האישה. לכן האתגר העיקרי העומד בפני קלינאים ואמבריולוגים בטיפול בזוגות הסובלים מאי-פוריות, הוא להעלות את הסיכוי להיריון ולידה של תינוק בריא.
חקר מעטפת הביצית
וכעת חזרה למחקר החדשני ופורץ הדרך. במטרה להבין מדוע עוברים באיכות מאוד גבוהה לא מצליחים להשתרש ברחם וליצור היריון, נחקרו תכונות מעטפת הביצית.
מעטפת הביצית המכונה zona pellucida מורכבת מחלבונים המשמשים כקולטנים לזרע. קולטנים אלה משתתפים בקישור ובחדירה שלו דרך המעטפת. לאחר חדירת הזרע לביצית, חל שינוי מולקולרי במבנה הקולטנים במעטפת הביצית. שינוי זה מונע מתאי זרע נוספים מלהיקשר ולחדור את מעטפת הביצית.
ל-zona pellucida תפקיד נוסף, היא תוחמת את תאי העובר ומלווה אותו עד שלב השתרשותו ברחם. לפני ההשרשה ברחם העובר צריך לבקוע את מעטפת הביצית. עוברים שלא יצליחו לפרוץ את מעטפת הביצית, לא יצליחו להשתרש ברחם וליצור היריון. ננשאלת השאלה האם הבקיעה מהמעטפת תלויה רק ביכולתו של העובר או שהדבר תלוי גם בתכונות האלסטיות של ה— zona pellucida? האם ישנן מעטפות המאפשרות בקיעה ויציאת העובר וכאלה שלא מאפשרות?
אולי תכונת האלסטיות שלמעטפת הביצית תספק את אחד ההסברים מדוע עוברים באיכות גבוהה לא מצליחים להשתרש ברחם וליצור היריון. כדי לענות על שאלות אלה, נבדק במחקר עובי המעטפת במספר אזורים וקוטר הביצית. לא נמצאה התאמה בין מדדים אלו להריונות. בשלב הבא נבדקו מדדים מכאניים של המעטפת המצביעים על אלסטיות שלה.
כשהמעטפת מתנגדת
השיטה העיקרית להשיג הפריות, בעיקר בשל אי-פוריות על רקע זכרי, דהיינו איכות נמוכה של הזרע, היא הזרקת הזרע לביצית בשיטה שנקראת Intra cytoplasmic sperm injection – ICSI. בשיטה זו מזריקים זרע בודד לכל תא ביצית. במהלך ההזרקה אוחזים את הביצית עם קפילרה (צינורית) כדי לקבע אותה במקומה. בעזרת קפילרה נוספת, דקה מאוד מחדירים את הזרע לביצית. שלב זה של קיבוע הביצית מחייב שאיבה של חלק מה-zona pellucida לקפילרה. מידת השאיבה יכול להוות מדד אפשרי לאפיון תכונותיה המכאניות. בשימוש במידע זה מתהליך ה- ICSI, פותח מודל המאפשר לבצע סימולציה ממחושבת של תהליך הקיבוע. מתוך תוצאות סימולציה זו, ותהליך ניתוח מורכב, המתבסס על העיקרון של הנדסה הופכית (Reverse engineering) אופיין מודול הגזירה Shear modulus של ה-zona pellucida של כל ביצית. מודול הגזירה, מבטא את היכולת של מעטפת הביצית לעמוד בפני שינוי צורה בעקבות עומס חיצוני או פנימי המופעל עליה (במהלך הזרקת הזרע לתוך הביצית או במהלך תהליך הבקיעה לפני השרשה).
המחקר כלל יותר מ-100 ביציות של נשים שונות. התוצאה הראשונה הראתה שכל ביצית מגיבה באופן שונה, לא רק בהשוואה בין ביציות של נשים שונות אלא גם בהשוואה בין ביציות שונות של אותה אישה. מעובדה זו ניתן היה להסיק שהערך של מודול הגזירה, אשר מאופיין בשלב הפריית הביצית, יכול להוות כלי לסלקציה של העוברים המתפתחים מהביציות.
כשנבדקה ההתנגדות לאחר הפריה, נמצא באופן כמעט גורף שמעטפות הביציות אחרי הפריה הראו התנגדות גדולה יותר מאשר לפני הפריה. משתמע מכך שבשימוש בכלים מכאניים חישוביים, ניתן למדוד את ההשתנות הביולוגית המתרחשת לאחר הפריית הביצית ומונעת מתאי זרע נוספים לחדור את המעטפת.
יתרה מכך, ביציות שההתנגדות של המעטפת שלהן לעומס נפלה בטווח מסוים שהוגדר כ- 0.2-0.4 קילו פסקל התפתחו לעוברים שיכולתם להשתרש ברחם הייתה גבוהה פי 15 מביציות שההתנגדות שלהן נפלה מחוץ לטווח. החוקרים הגיעו ל- 64% השרשה בטווח זה.
בהשוואה לממוצע שעורי השרשת העוברים הקיים כיום בעולם, הושג שעור יוצא דופן של יותר מפי 2. תוצאות אלו הן לא פחות ממדהימות.
מחקר זה, שהתבצע בביציות אנושיות מציע קונספט חדש, על פיו ניתן יהיה להעריך את איכות העובר עוד בשלב הביצית. יתרונו של המחקר הוא, בכך שאינו חודרני וניתן לביצוע על ידי אנליזה של תמונות, המצולמות בשלב העבודה הרוטינית במעבדה.
בשלב זה של המחקר ייבדק האם עמידות ה-zona pellucida בטווח המסוים, הבאה לידי ביטוי בהשרשה ברחם, תלויה אכן ביכולתה לאפשר בקיעה של העובר לפני השרשה. שילוב בין מדדים התפתחותיים של העובר עם מדדי אלסטיות של מעטפת הביצית יכולים בעתיד לשפר מאוד את שעורי הריונות בטיפולי הפריה חוץ גופית.
פרופ' איריס הר –ורדי היא מנהלת המעבדה להפריה חוץ גופית ופוריות הגבר, סורוקה
בשיתוף סורוקה מרכז רפואי אוניברסיטאי, כללית
