CC BY
22
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ДЛЯ ЗАДАЧ ЭКСТРАКОРПОРАЛЬНОГО
ОПЛОДОТВОРЕНИЯ (ЭКО)
Введение
В настоящее время в медицине для реализации процедур экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) при лечении бесплодия применяется техническое оборудование различной степени сложности. Операции ЭКО хорошо отлажены и имеют стандартный перечень используемых технических средств.
Для работы с эмбриональным материалом важно соблюдать условия стерильности, что необходимо влечет за собой применение специального закрытого вентилируемого шкафа. Для более простых операций, проводимых внутри такого шкафа, применяемое оборудование и материалы - это микропипетки, лабораторная пластиковая посуда, специальные растворы, микроскоп. Помимо этого для сохранения половых яйцеклеток в период между операциями используется инкубатор с углекислым газом. Для выполнения сложных процедур ЭКО, помимо перечисленных средств, требуются также механические инъек-торы и аспираторы, микроманипуляторы и лазерные устройства [1, с.102-104].
Все перечисленное оборудование, обычно располагается в одном помещении. Хотя локализация проведения процедур ЭКО позволяет достигать определенного удобства, а также способствует отсутствию заражения рабочих сред сторонними бактериальными агентами, не все процедуры выполняются на одном и том же рабочем месте. Вся цепь операций иногда требует различного оборудования и различной квалификации операторов. В силу этого, представляет собой интерес создания такого рабочего места, которое позволит совмещать все требования проведения основных процедур ЭКО, что даст возможность одному человеку контролировать все стадии проводимых операций. Создание такого универсального рабочего места требует объединения применяемой аппаратуры, как интегрального целого, что в настоящее время представляется проблематичным с технической точки зрения. Вместе с тем, такое решение при оборудовании эмбриологом своего рабочего места позволило бы в дальнейшем связать все операции единой автоматической системой управления, сведя к минимуму участие человека в этом процессе и позволив более точно отслеживать состояние половых клеток на каждой стадии операций ЭКО.
Исследования, проводимые на отдельных биологических клетках, используют как давно зарекомендовавшие себя методы, так и сравнительно новые. Сходная ситуация наблюдается и для методик, применяемых в ЭКО. Например, методы механических манипуляций имею длительную, более полувековую историю развития. Использование же лазерных устройств получило распространение в области репродуктивной медицины только последние два десятилетия. Последние, хотя уже стали незаменимыми в некоторых операциях ЭКО, модифицируются более активно, чем ставшие уже рутинными механические приборы.
Перспектива практической реализации ЭКО в медицине появилась в середине ХХ века и первая удачная
Беляков Владимир Константинович
док.мед.наук, профессор, директор ООО «Весттрэйд ЛТД» Чистопольский Илья Александрович канд.биол. наук, сотрудник ООО «Весттрэйд ЛТД» Притыко Альберт Петрович
Канд.техн. наук, сотрудник ООО «Весттрэйд ЛТД»
процедура была проведена в 1978 году. В настоящее время эта операция широко применяется во всем мире. В РФ проводится более 10 тыс. успешных процедур ЭКО в год. Количество этих процедур, несмотря на увеличивающуюся доступность, пока еще далеко от оптимальных значений. В настоящее время, хотя операции ЭКО имеют надежные способы контроля, в том числе и на генетическом уровне, все еще сильна зависимость исхода операции от неконтролируемых факторов. Методика считается отлаженной, если положительный выход операций - более 30 процентов. Современные исследования, проводимые на мышиных моделях, позволяют надеяться довести количество успешных процедур ЭКО для человека до 50 процентов.
Использование процедур ЭКО в медицине
ЭКО представляет собой следующую последовательность действий:
- извлечение яйцеклетки из организма женщины,
- оплодотворение яйцеклетки искусственно с помощью сперматозоидов,
- выдерживание полученного эмбриона в инкубаторе 2-5 дней,
- пересадка эмбриона в полость матки для дальнейшего развития.
При этом все процедуры ЭКО, которые необходимо проводить над эмбриологическими клетками вне человеческого организма, требуют специального оборудования. В процессе операции строго выдерживаются параметры окружающей среды, учитывается длительность конкретных физиологических процессов. В настоящее время в ЭКО выделяют несколько стандартных процедур, которые, помимо визуального наблюдения, требуют непосредственных механических манипуляций с клеточным материалом.
При наиболее «естественной» процедуре ЭКО, In Vitro Fertilization (IVF), несколько сперматозоидов подсаживаются к яйцеклетке и один из сперматозоидов проникает через ее оболочку. Это не требует механических манипуляций непосредственно со сперматозоидом. Здесь достаточно создать условия для встречи клеток в некоторой области рабочей камеры. В случаях же, когда проникновение сперматозоида в яйцеклетку затруднено, необходимо облегчить его прохождение через блестящую оболочку, что предполагает проведение микрохирургических операций. Для этого были разработаны методы рассечения зоны пеллюцида, Partial Zona Dissection (PZD) и субзональной инъекции сперматозоидов в перивителли-новое пространство Subzonal Insertion (SUZI). В дальнейшем распространение получила более эффективная операция - «Введение сперматозоида в цитоплазму ооцита», IntraCytoplasmic Sperm Injection (ICSI). При таком непосредственном введении сперматозоида в яйцеклетку, предварительно отобранный сперматозоид помещается в микроиглу. Яйцеклетка фиксируется в определенной точке пространства, обычно, с помощью микроприсоски.
Далее микроиглой прокалывается блестящая оболочка яйцеклетки и сперматозоид выдавливается в материнскую клетку. Инъекция осуществляется как можно ближе к месту расположения пронуклеуса. Стоит отметить, что предварительный отбор сперматозоида, использующий визуализацию с большим увеличением, позволяет существенно улучшить (до 70 процентов) вероятность положительного исхода этапа оплодотворения процедуры ЭКО. Такой отбор реализуется с помощью метода «Введение морфологически нормального сперматозоида в цитоплазму оо-цита», Intracytoplasmic Morphologically normal Sperm Injection (IMSI). В этом случае, сперматозоид доставляют в яйцеклетку также с помощью инъекции.
Еще одна стандартная процедура, требующая механических манипуляций, называется «Предимплантацион-ная генетическая диагностика», Pre-implantation Genetic Diagnosis (PGD). Здесь производится микрооперация по извлечению одной из клеток развивающегося эмбриона. Такая биопсия позволяет оценить генетические нарушения конкретного эмбриона и остановить процедуру ЭКО во избежание развития патологий. В этой процедуре извлекаемая клетка засасывается в микропипетку и отрывается от эмбриона, предварительно фиксированного отрицательным давлением другой микроприсоски. Далее проводится хромосомный и генетический анализ изъятой клетки.
Примеры технического обеспечения процедур ЭКО и компоновки рабочего места эмбриолога.
В различных областях медицины и биологии ранее использовалось, и используется в настоящем, оборудование, которое служит основой установок для реализации ЭКО. Для нас интерес представляет возможность интегрирования высокотехнологичного оборудования используемого в ICSI и PGD процедурах ЭКО. Общий перечень оборудования для микрохирургических манипуляций, которое обычно используется в этих процедурах, располагается в специальном шкафу, в котором организован выходящий ламинарный поток очищенного воздуха. Это оборудование можно поделить на несколько групп:
- механические манипуляторы, снабженные держателями микропипеток (для микроманипуляций);
- инъекторы и аспираторы (для создания положительного и отрицательного давления в микропипетках);
- лазерные устройства (для воздействия на клетку)
- вспомогательное оборудование, такое как микропипетки, плоскости подогрева и т.п.
При организации рабочего места и установке всех этих приборов возникает проблема ограничения доступа к рабочей области, на которой располагается пластиковая чашка с препаратом. Кроме того, необходимо учитывать, что общее решение должно учитывать необходимость сохранения стерильности и обеспечивать виброустойчивость микроманипуляций. Таким образом, можно заключить, что компоновка рабочего места с учетом всех этих требований не имеет самоочевидных вариантов.
Если мы рассмотрим варианты, используемые в практической медицинской работе в настоящем, то увидим, что основные решения строятся так, что базой всего устройства выбирается инвертированный окулярный микроскоп. Такой подход, сводится к выбору подходящей доступной модели микроскопа, а остальные приборы уже определяются возможностями сопряжения и размещения вокруг него. Это необходимо приводит к высокому расположению, относительно сидения оператора, плоскости рабочей зоны, и подразумевает использование большого ламинарного шкафа для размещения в нем микроскопа и др.
оборудования. Последнее обстоятельство приводит к необходимости поддерживать стерильность в большом объеме плохо вентилируемого пространства. В этом случае иногда применяется решение организовать шкаф, как объект, «облегающий» микроскоп, т.е. построить шкаф минимальных размеров, который базируется прямо на самом микроскопе. Доступ к рабочей зоне при этом еще более затрудняется, но, вместе с тем, контролировать стерильность рабочего объема внутри шкафа становится проще. Здесь же стоит отметить, что все это осуществляется на основе приборов общего применения. Это приводит к сложностям механического сопряжения конкретных приборов, хотя многие компании (например, Integra [2] и Eppendorf [3]) пытаются частично решать эти проблемы за счет расширения линейки сопрягающих кронштейнов.
Описанный выше вариант рабочего места, базирующийся на инвертированном микроскопе, позволяет выполнять микрооперации на зародышевых клетках, но слабо приспособлен для операций поиска и выбора этих клеток. Реализация всех медицинских процедур ЭКО обычно предполагает использование двух рабочих мест. Одно из них служит для ручных манипуляций биологическим материалом, выбора и поиска подходящих клеток и т.п., а другое место, оборудованное манипуляторами, инжектором и аспиратором служит для проведения более сложных процедур и не предполагает удобства доступа оператора к рабочей зоне.
Универсальное рабочее место эмбриолога.
Наибольший интерес для нас представляет организация такого места для проведения основных процедур ЭКО, которое позволит осуществить оператору все требуемые механические манипуляции, не переходя от одного рабочего места к другому. Т.е. такое место, где можно будет работать как ручной микропипеткой, так и другими, более сложными устройствами (инжектор, микроманипулятор). Это позволит более эффективно использовать время работы оператора, облегчит соблюдение требований к стерильности работы, позволит свести к минимуму изменения параметров среды, в которой содержится биологический материал.
Наиболее разумный путь при организации такого универсального рабочего места предполагает изначальный отказ от варианта с базовым инвертированным микроскопом общего применения, как было описано выше. Современные технологии позволяют использовать в качестве основы микроскоп другого типа. Это безокулярный инвертированный микроскоп, с набором сменных объективов, изображение объекта у которого проектируется на светочувствительную матрицу, что позволяет вывести это изображение на экран. Такой микроскоп должен обеспечивать возможность как больших, так и малых увеличений. Последние как раз позволяют выполнять операции по поиску и отбору клеточного материала, что в обычной практике осуществляется на отдельном, бинокулярном или подобном ему микроскопе.
В нашем случае, удобно расположить такой микроскоп под поверхностью рабочего стола, разместив экран жидкокристаллического дисплея с изображением объекта перед глазами оператора. Такое решение позволяет сделать шкаф меньше, но пространство, в котором размещается биологический материал, в этом случае будет удобно для ручных операций (т.е. рабочая зона - над объективом микроскопа, в плоскости стола). Освещение, необходимое для работы объектива, в этом случае обеспечивается световым источником с конденсором. Источник закрепляется на верхней плоскости шкафа. Все манипуляционные средства (микроманипуляторы с держателями микропипеток)
устанавливаются на ту же основу, к которой крепится микроскоп. Это позволяет связать рабочий участок стола, на который ставится чашечка с ооцитами, с микроманипуляторами и обеспечивает необходимую жесткость механического сопряжения совокупной конструкции. Микроманипуляторы с закрепленными на них микропипетками располагаются с левой и правой сторон рабочей зоны. Микроскопный столик с подогревом - заключительный технологический элемент, который входит в описанную выше конструкцию.
Расположение основных перечисленные конструктивных блоков обеспечивает как хорошую доступность манипулируемых объектов, так и компактность рабочего места. Все оборудование конфигурации, в этом случае, удобнее объединить единой системой управления.
Выводы.
Представленная в настоящей работе конфигурация рабочего места эмбриолога позволит проводить весь ряд операций ЭКО, которые использует современная медицина. При такой работе обеспечивается не только выполнение общих требований к медицинским процедурам, но и появляется ряд возможностей, связанных с автоматизацией процесса, что проблематично осуществить в случае,
когда для конфигурации рабочего места используются приборы не специального, а общего применения. Например, помощь оператору при отборе клеточного материала, может обеспечивать специальный пакет программ, анализирующий изображение. Связь таких программ с механикой фокусировки микроскопа позволит оператору быстрее и точнее отбирать годные к работе клетки, поможет не терять их из вида при перемене увеличения микроскопа. Таким образом, описанная конструкция сможет эффективно работать не только в современных условиях, но и позволит модернизировать ее с учетом будущих требований, которые возникают в связи с нарастающей тенденцией автоматизации медицинской техники.
Список литературы.
1. Корсак В.С. Руководство по клинической эмбриологии. М.: МК, 2011. - 224 с.
2. сайт http://www.research-instruments.com/integra-3/ (20.11.2014)
3. сайт
http://www.eppendorf.com/int/index.php?sitemap=2.1 &pb=5e70a804c27e09c4&action=products&contentid = 1&catalognode=10655&productpage=1 (20.11.2014)
ОЦЕНКА ПРИМЕНЕНИЕ КЛЕТОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ДЛЯ КОРРЕКЦИИ ВОЗРАСТНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Тюренкова Любовь Васильевна
студентка 5 курса факультет общая медицина Западно-Казахстанский государственный медицинский университет
г.Актюбинск Булыгина Дарья Александровна
студентка 3 курса факультет общая медицина Западно-Казахстанский государственный медицинский университет
г.Актюбинск Оразбаева Камила Багисбаевна
студентка 5 курса факультет общая медицина Западно-Казахстанский государственный медицинский университет
г.Актюбинск Асанов Куатбек Абдуашимович
Студент 3 курса факультет общая медицина ЗападноКазахстанский государственный медицинский университет
г.Актюбинск
EVALUATION APPLICATION OF CELL PRODUCTS FOR CORRECTION OF AGE CHANGES IN THE EXPERIMENT
Tyurenkova Lyubov, Fifth year student of the Faculty of General Medicine West Kazakhstan Marat Ospanov State Medical University, Aktyubinsk
Bulygina Daria, Third year student of the Faculty of General Medicine West Kazakhstan Marat Ospanov State Medical University, Aktyubinsk
Orazbaeva Kamila, Fifth year student of the Faculty of General Medicine West Kazakhstan Marat Ospanov State Medical University, Aktyubinsk
Asanov Kuatbek, Third year student of the Faculty of General Medicine West Kazakhstan Marat Ospanov State Medical University, Aktyubinsk АННОТАЦИЯ
Цель исследования - оценка эффективности влияния аллогенного костного мозга на процесс сперматогенеза у «пожилых» животных. Эксперимент проведен на 60 крысах-самцах линии Вистар в возрасте 2,5 года, разделённых на 2 группы, опытной группе - внутрибрюшинно вводили 2*106кл/мл взвеси клеток цельного костного мозга. Учёт результатов осуществляли через 2 месяца после введения, оценивая функциональное состояния семенников. Установлено - введение клеток повышает качество
спермы, проявляющееся в увеличении процента подвижных сперматозоидов и снижением патологически изменённых форм.
ABSTRACT
Research objective assessment of the effectiveness of the impact of allogeneic bone marrow process sperma togenesis for "old" animals. The experiment was conducted on 60 male rats Wister aged 2.5 years divided into two groups. Experimental group-were injected intraperitoneally with 2*106 cells/ml of cell suspension of whole bone marrow. Records of the results was performed 2 months after introducing, evaluating the functional state of the testes. Established cell injection improves sperm quality. Which manifests itself in increasing the percentage of motile sperm and reduction of abnormal forms.
Ключевые слова: стромальные клетки, возрастные изменения, сперматогенез;
Keywords: stromal cells, age-related changes, sperma togenesis.
Активное внедрение методов регенеративной медицины в геронтологическую практику с целью улучшения качества жизни пожилых людей, способствует увеличению числа экспериментальных исследований,
