Народження здорового покоління є одним із пріоритетних завдань сучасних біології та медицини. Важливість досліджень у цьому напрямі обумовлена, перш за все, демографічною кризою на тлі істотного зниження загальних показників здоров’я населення. Причинами такої ситуації є екологічні, соціально-економічні та психологічні проблеми. За напрямом кріоконсервування гамет і ембріонів людини, покликаного забезпечити збереження репродуктивного здоров’я та продовження роду, працюють і вчені Інституту проблем кріобіології і кріомедицини (ІПКіК) НАН України. 17 травня 2017 року під час засідання Президії НАН України про результати їхньої роботи доповідала старший науковий співробітник відділу кріобіології системи репродукції зазначеного інституту доктор біологічних наук Марина Петрушко.
 Доктор біологічних наук Марина Петрушко |
Як стверджує вчена, кріозбереження генетичного матеріалу є вкрай необхідним для працівників екологічно небезпечних виробництв і підприємств із підвищеним ризиком, пов’язаних зі впливом радіації та хімічних речовин. Банк репродуктивних клітин має зберегти шанси на майбутнє батьківство у рятувальників, пожежників, військовослужбовців, поліцейських, охоронців, будівельників, шахтарів. Крім того, створення аутобанку репродуктивних клітин, тканин та ембріонів дуже важливе для пацієнтів із онкологічними захворюваннями, а також для відтермінування лікувальних процедур – як профілактичні заходи при плануванні сім’ї або з метою донорства.
Проблема безпліддя, яке розвивається внаслідок низки захворювань або сумарних патологічних впливів на репродуктивну систему людини, є досить актуальною, – наголосила М. Петрушко.
Кріоконсервування гамет і ембріонів є необхідним етапом допоміжних репродуктивних технологій, які стрімко розвиваються протягом останнього десятиріччя і дають науковцям змогу використовувати у своїх дослідженнях клітини й ембріони, вивчати які було раніше неможливо.
Технологія кріоконсервування біологічного матеріалу передбачає такі етапи:
1) експозиція з розчинами кріопротекторів, які здатні запобігати розвитку пошкоджень, а саме – формуванню внутрішньоклітинного льоду і зневодненню біологічних об’єктів при їхньому заморожуванні й подальшому відігріві;
2) перенесення на носій, котрий має бути стійким до перепадів температури і забезпечити рівномірне охолодження;
3) охолодження до температури рідкого азоту (‒196ºС), яке можна досягти кількома методами – повільним, швидким і надшвидким (так зване кріоконсервування шляхом вітрифікації);
4) зберігання в рідкому азоті;
5) відігрів – для відновлення функціональної активності клітин після зберігання (у фізичному сенсі під розморожуванням розуміють підвищення температури біологічних об’єктів, яке супроводжується фазовим переходом льоду в рідкий стан; саме на цьому етапі клітини можуть зазнати незворотного пошкодження внаслідок рекристалізації льоду й гіпотонічного шоку);
6) видалення кріопротектора – з метою запобігти цитотоксичному ефекту;
7) відновлення життєздатності.
Сперматозоїд, за словами вченої, є ідеальним об’єктом для кріоконсервування, оскільки має маленький розмір, високе співвідношення площі поверхні до об’єму, незначну кількість цитоплазми й конденсований хроматин.
 Спермії людини (нативний препарат; збільшення – у 6 тис. разів) |
Після кріоконсервування життєздатність сперміїв, яку оцінюють за відновленням рухливості сперматозоїдів, перевищує 80%. Колективом учених ІПКіК НАН України встановлено, що чинники кріоконсервування індукують процеси перекисного окислення ліпідів, які запускають апоптоз і фрагментацію ДНК. А це, в свою чергу, може негативно вплинути на подальший розвиток ембріона.
Одним із найважливіших завдань робіт у галузі допоміжних репродуктивних технологій є підвищення ефективності кріоконсервування ооцитів людини. Завдяки доcягнутому прогресу в лікуванні хворих із онкологічними патологіями відзначається зростання кількості молодих пацієнток, які вилікувалися від лімфопроліферативного захворювання. На жаль, застосування агресивної хіміотерапії та іонізуючого опромінення призводить до ураження гонад і, відповідно, впливає на фертильність. Тим часом, чимало молодих жінок пов’язують якість свого життя після успішного лікування онкологічного захворювання саме можливістю майбутнього материнства.
Останнім часом в Україні, як і в усьому світі, простежується тенденція до збільшення середнього віку майбутніх матерів, – зауважила М. Петрушко. Сучасна жінка планує спершу реалізувати власний творчий, кар’єрний і фінансовий потенціал, а створення сім’ї та народження дитини відкладає. Велике практичне значення для досягнення бажаної вагітності має якісне заморожування ооцитів, отриманих in vitro, та подальше їхнє розморожування для пацієнток, які планують вагітність у більш зрілому репродуктивному віці, онкохворих зі сприятливим прогнозом, а також для пацієнтів, які не можуть кріоконсервувати ембріони з етичних причин.
Впровадження методики кріоконсервування ооцитів у стандартну клінічну практику потребує подальшого її вивчення.
Заморожування ооцитів є технічно непростою справою – з огляду на складну будову ооцита (зокрема, великий розмір, високий вміст води, наявність клітинних органел, низьке співвідношення площі поверхні до об’єму). Крім того, зрілі ооцити перебувають на стадії утворення веретена поділу, яке є дуже чутливим до зміни навколишнього середовища, особливо до температурних коливань.
 Ооцити людини (нативний препарат; збільшення – в 4 тис. разів) |
У зв’язку з цим в ІПКіК НАН України здійснюються дослідження впливу чинників кріоконсервування на хромосомну структуру ембріонів, отриманих із кріоконсервованих ооцитів.
Науковці ІПКіК НАН України поглиблено вивчають морфофункціональні, цитогенетичні й молекулярно-генетичні характеристики доімплантаційних ембріонів людини, отриманих після аспірації фолікулів і запліднення in vitro ооцитів пацієнток, котрі проходили курс лікування безпліддя в циклах допоміжних репродуктивних технологій.
Доімплантаційні ембріони людини на різних стадіях розвитку мають особливості, які необхідно враховувати при їхньому кріоконсервуванні.
 Доімплантаційні ембріони людини на стадії бластоцита (нативний препарат; збільшення – в 400 разів) |
Розроблені в ІПКіК НАН України науково обґрунтовані принципи комплексного оцінювання нативних і кріоконсервованих ембріонів за морфологічними характеристиками, здатністю до поновлення мітозу, швидкістю морфогенетичних процесів із урахуванням результатів доімплантаційної генетичної діагностики можуть використовуватись як прогностичні критерії ймовірності розвитку повноцінних ембріонів при їхньому застосуванні в допоміжних репродуктивних технологіях.
Науково-технічний прогрес у біології та медицині, розвиток репродуктивної кріобіології дає змогу забезпечувати високу якість кріоконсервованих гамет і ембріонів для збереження генофонду родини й народження здорових нащадків.
Таким чином, кріобіологія належить до тих галузей сучасної науки, які за останні роки досягли значних успіхів у фундаментальних дослідженнях і зараз демонструють приголомшливі практичні результати.
P.S. Докладніше про це – у публікації журналу «Вісник Національної академії наук України» за матеріалами наукової доповіді доктора біологічних наук М. Петрушко (ПЕРЕГЛЯНУТИ ПУБЛІКАЦІЮ).
За інформацією ІПКіК НАН України