GYNEMEDIA

GYNEMEDIA
Zusammenfassung
Ziel dieser Studie war es, die klinischen Schwangerschaftsraten nach der
Kultivierung von humanen Embryonen in einem sogenannten einfach
optimierten Medium (Gynemed GM 501 IVF) oder in verschiedenen anderen
kommerziell erhältlichen Medien zu vergleichen. Dabei wurde die Laborroutine
für alle eingesetzten Medien inkl. des GM 501 IVF beibehalten.
Lediglich bei der Auswahl der Patienten waren zwei Einschlusskriterien zu
beachten.
Insgesamt wurden 806 Behandlungszyklen (450 in GM 501 IVF und 356 in
der Kontrollgruppe) aus 13 Arbeitsgruppen erfasst. Es zeigte sich, dass die
klinische Schwangerschaftsrate bei der Kultivierung in Gynemed GM 501
IVF der in den kommerziell erhältlichen Medien kultivierten Embryonen des
jeweiligen Labors entsprach. Dieses Ergebnis zeigt, dass die Kultivierung
in einem einfach optimierten ready to use Medium, in dem von der Zygote
bis zur Blastozyste kultiviert werden kann, ähnliche Schwangerschaftsraten
erreicht werden konnten, wie in den Kultivierungsmedien, die in der Routine
der jeweiligen Zentren eingesetzt wurden.
Einleitung
Die Entwicklung von Kultivierungsmedien in der Reproduktionsmedizin
wurde von zwei Philosophien beeinflusst. Die Entwicklung von sequentiellen
Medien beruht auf dem Prinzip „Back to the nature“. Hierbei wurden Medien
entwickelt, die dem unterschiedlichen Milieu im Eileiter und in der Gebärmutter
entsprechen. Im Rahmen dieser Vorstellung bleibt jedoch nicht berücksichtigt,
dass zwischen Eileiter und Gebärmutter ein Flüssigkeitsaustausch und damit eine Vermischung stattfindet. Somit befindet sich der Embryo in einem
Mikromilieu, dass sich in der Zusammensetzung nicht klar definieren lässt
und wahrscheinlich dynamisch variiert. Weiterhin ist die Entnahme dieser
Flüssigkeiten und die Stabilisierung der Komponenten bis zur Analyse
technisch problematisch. Zusätzlich kann der Wechsel des Mediums
während der Kultivierung für den Embryo zu Stress führen, da er einerseits
durch die plötzliche Änderung der Zusammensetzung des Mediums seinen
Stoffwechsel adaptieren muss und anderseits vom Embryo produzierte
positiv wirkende Substanzen, wie z.B. Wachstumsfaktoren verdünnt
werden.
Die andere Entwicklung, nämlich die der einfachen optimierten Medien
beruht auf der Philosophie „Den Embryo wählen lassen“. Grundlage der
Entwicklung eines solchen „computer-optimized-medium“ ist ein mathematisches Modell, mit dem es möglich ist, simultan die Kombination und
Konzentration der verschiedenen Komponenten zu optimieren. An Hand
der Überlebensrate von Mäuseembryonen zeigt sich, welche Substanz in
welcher Konzentration die ideale Zusammensetzung des Mediums darstellt.
Ein solches Medium hat alle Komponenten, die ein Embryo bei der Kultivierung von Tag 1 bis Tag 5 braucht (Summers und Biggers, 2003, Biggers
et al 2005).
KSOM ist ein Anfang der 90-ger Jahre von der Arbeitsgruppe Biggers et
al., in Boston entwickeltes Medium beruhend auf der Philosophie „Let the
embryo choose“. SOM in KSOM steht für „Simplex Optimization Medium“.
Im Rahmen weiterer Optimierungen wurde dem auf diese Weise entstandenen
Medium noch KCL hinzugefügt. So entstand der Name KSOM. Die Weiterentwicklung zu KSOMAA beruht auf dem Zusatz von essentiellen bzw. nicht
essentiellen Aminosäuren (Biggers, 2005).
Gynemed GM 501 IVF ist ein neues modifiziertes KSOMAA. Bei der
Entwicklung des GM 501 hat Herr PD Dr. Schneider aus Bad Münder die
neuesten Erkenntnisse bezüglich der Zusammensetzung der Medien bei
der Kultivierung von humanen Embryonen vom Vorkernstadium bis zur
Blastozyste berücksichtigt.
Material und Methoden
Die Einschlusskriterien für diese Studie waren, dass die Patientin bei
Behandlung jünger als 37 Jahre musste und im Vorfeld nicht mehr als
2 mal erfolglos behandelt wurde. Die Verteilung der Patientinnen in die
Studiengruppe GM 501 IVF und in die Kontrollgruppe wurde den Zentren
überlassen. Insgesamt setzten 12 Arbeitsgruppen in Deutschland und zwei
Arbeitsgruppen in Österreich das Medium Gynemed GM 501 IVF vom
Januar 2005 bis April 2006 ein.
Es wurde die klinische Schwangerschaftsrate von 806 Behandlungszyklen
(450 in GM 501 and 356 in der Kontrollgruppe) erfasst. Es gab keine
Vorgaben bezüglich des Einsatzes des Mediums, so dass alle Arbeitsgruppen
das Medium unter ihren spezifischen Routinebedingungen im Labor
einsetzten. Der Embryotransfer erfolgte zwischen Tag 2 und Tag 5. Neben
der Kultivierung der Zellen in Gynemed GM 501 IVF erfolgte die Kultivierung
der Gameten und Embryonen der Kontrollgruppe in Medien von Medicult,
Vitrolife oder KB Biosystems/Sage.
Ergebnisse
Die klinische Schwangerschaftsrate nach der Kultivierung in Gynemed GM
501 IVF und in der Routine eingesetzten Medien ist mit 39% und 38%
bezogen auf die Follikelpunktionen ähnlich. Bezogen auf den Embryotransfer
ist die klinische Schwangerschaftsrate mit 41% in GM 501 IVF und 40%
in den Routine-Medien ebenfalls sehr ähnlich.
Schwangerschaftsrate
Schwangerschaftsrate bei Kultivierung in
GM 501 IVF oder in der Routine eingesetzten
Medien
50%
45%
40%
35%
30%
25%
20%
15%
10%
5%
0%
41%
39%
SSR/FoPu
SSR/ET
Gynemed GM 501 IVF
40%
38%
SSR/FoPu
SSR/ET
In der Routine eingesetzte Medien
Abbildung 1: Schwangerschaftsrate nach der Kultivierung in GM 501 IVF oder einem in der Routine
eingesetztem Medium.
Wie in der Tabelle 1 zu sehen ist, beträgt die Transferrate in beiden Gruppen
95%.
Anzahl
Zyklen
Anzahl TransferTransfers rate %
Anzahl
SS
SS/Pu
%
SS/ET
%
GM 501
481
456
95 %
187
39 %
41 %
Kontrolle
370
351
95 %
140
38 %
40 %
Tabelle 1:
Anzahl der Behandlungszyklen, Transfers und klinische Schwangerschaftsraten bei der
Kultivierung in GM 501 IVF oder einem in der Routine eingesetztem Medium
Diskussion
Diese Ergebnisse zeigen, dass unter Verwendung von Gynemed GM 501
IVF Medium die gleiche klinische Schwangerschaftsrate möglich ist. Die
Auswertung aller Datensätze zeigte zudem, dass in 13 der 14 Arbeitsgruppen
das Gynemed GM 501 IVF nicht nur bei den Patientinnen, die den oben
genannten Einschlusskriterien entsprachen, eingesetzt wurde. Insgesamt
sind bis April 2006 schon 653 Behandlungszyklen durchgeführt worden.
Damit sind bei 172 Zyklen die Embryonen in Gynemed GM 501 IVF kultiviert
worden, bei denen die Patientin älter war als 36 Jahre und/oder
vorangegangen mehr als 2 mal erfolglos behandelt wurde. Die Schwangerschaftsrate in dieser Gruppe betrug 31% (54/172) pro Follikelpunktion.
Biggers und Racowsky (2002) zeigten, dass die embryonale Entwicklung
humaner Zygoten zur Blastozyste in KSOMAA im Vergleich zu sequentiellen
Medien keine signifikanten Unterschiede aufweisen. Stecher et al. (2005)
zeigten ebenfalls, dass die Verwendung eines einfach optimieren Mediums
(Global One) keinen nachteiligen Effekt auf die embryonale Entwicklung
von humanen Zygoten hat. Bei insgesamt 135 Behandlungszyklen konnten
sie bei der Kultivierung der Embryonen in Global One, ebenfalls ein einfach
optimiertes Medium, eine Schwangerschaftsrate von 49% erreichen und
bei der Kultivierung in sequentiellem Medium der Fa. Vitrolife eine Schwangerschaftsrate von 41%. In der Studie von Aoki (2005) wurde die Entwicklung humaner Embryonen und die Schwangerschaftsraten verglichen, wenn
die Embryonen in vier verschiedenen Medien kultiviert wurden. Auch hier
zeigte sich, dass die embryonale Entwicklung bei der Kultivierung in Global
One gleich oder sogar besser war als bei zur Kultivierung in den sequentiellen Vergleichsmedien. Die klinischen Schwangerschaftsraten waren in
allen vier Kultivierungsmedien nicht signifikant unterschiedlich. Greenblatt
et al (2005) kam bei dem Vergleich der Medien Global One der Fa. Live
Global und G1/G2 der Fa. Vitrolife ebenfalls zu dem Ergebnis, dass die
embryonale Entwicklung in Global One besser war als bei der Kultivierung
in G1/G2 der Fa. Vitrolife und die Schwangerschaftsraten vergleichbar
waren.
Ein wesentlicher Beitrag für die adäquate Entwicklung der humanen
Embryonen ist in dem Zusatz von Aminosäuren zum Medium zu sehen. Ho
et al. (1995) konnte an murinen Embryonen zeigen, dass sich die Entwicklung
von Embryonen in KSOM, welches mit Aminosäuren supplementiert war,
sich nicht von der in vivo unterschied. Zu den gleichen Ergebnissen kamen
Biggers et al. (2000) in ihren Untersuchungen, die zeigten, dass der Zusatz
von Aminosäuren zum Medium einen positiven Effekt auf die Entwicklung
zur Blastozyste hatte. Auch Rinaudo et al., (2004) konnte bei der Kultivierung
von Mäuseembryonen in KSOMAA eine höhere Teilungsrate, eine frühere
Cavitation und ein früheres Hatching beobachten im Vergleich zur Kultivierung
in Whitten`s Medium ohne Aminosäuren. Jedoch geriet die Aminosäure
Glutamin in Verdacht einen nachteiligen Effekt auf die embryonale Entwicklung
zu haben, da sie chemisch instabil ist und beim Zerfall zu möglicherweise
toxischen Ammonium-Verbindungen führt.
Gardner et al. (2003) verglichen die Entwicklung humaner Embryonen bei
der Kultivierung in G1/G2 oder KSOMAA. Dabei zeigte sich, dass bei der
Kultivierung in G1/G2 sich mehr lebensfähige Blastozysten entwickelten
im Vergleich zur Kultivierung in KSOMAA. Er vermutete als Ursache die
Anreicherung von Ammonium-Verbindungen, bedingt durch den Zerfall der
Aminosäure Glutamin. Seiner Meinung nach ist es daher notwendig, das
Medium nach 48 Stunden zu wechseln, so dass die Kultivierung in einem
einfach optimieren Medium hier keine Vorteile bieten würde. Die von Gardner
et al. (2003) vermutete toxische Wirkung des Glutamins konnte jedoch von
anderen Arbeitsgruppen nicht bestätigt werden. Summers et al. (2005)
verglichen die Entwicklung von murinen Embryonen zu Blastozysten und
Feten, die entweder in einem Medium kultiviert wurden mit der doppelten
Menge Glutamin als normal üblich oder in einem Medium mit der stabileren
Verbindung Glycyl-L-Glutamin. Trotz messbarer Anteile an AmmoniumVerbindungen im Medium in Abhängigkeit von der Zeit, konnten sie keine
Auffälligkeiten in der fetalen Entwicklung der Mäuse feststellen. Lediglich
die Entwicklung zur Blastozyste war in dem Medium mit der stabilen
Verbindung Glycyl-L-Glutamin geringfügig besser. Eine andere Möglichkeit
die Entstehung von toxischen Ammmonium-Verbindungen zu verhindern
ist die Aminosäure Glutamin durch das wesentlich stabilere Peptid AlanylGlutamin zu ersetzen (Summers et al. 2005).
Deshalb wurde in Gynemed GM 501, um mögliche toxische Wirkungen
durch die Amonium-Verbindungen zu vermeiden, von Anfang an die Aminosäure Glutamin durch die hitzestabilere Verbindung Na-Alanyl-Glutamin
ersetzt.
Einen weiteren Hinweis darauf, dass ein einfach optimiertes Medium eine
adäquate Entwicklung der Embryonen unterstützt, gaben die Untersuchungen
über die Genexpression in Mäuseblastozysten von Rinaudo et al. (2004).
Sie untersuchten mit Hilfe der Oligonucleotid Micro-Array Technik die GenExpression von Mäuse-Blastozysten, die entweder in Whitten`s Medium
oder KSOMAA kultiviert wurden mit dem Gen-Expressionsmuster von in
vivo entstandenen Blastozysten. Dabei zeigte sich, dass in Whitten`s Medium
kultivierte Embryonen in 114 Genen (1,28% des Genoms) ein fehlerhaftes
Expressionsmuster zeigten, dagegen in KSOMAA nur 29 Gene betroffen
waren.
Die Kultivierung in sequentiellen Medien bietet den Vorteil, sich ändernde
Ansprüche des Embryos zu berücksichtigen und evtl. entstandene negativ
wirkende Substanzen durch den Wechsel des Medium zu verdünnen
(Gardner und Lane, 2004). Jedoch zeigte sich, dass weder Glucose noch
EDTA in adäquaten Konzentrationen die frühe Entwicklung der Embryonen
behindert (Summers et al., 2003, Biggers et al., 2005). Auch der Wechsel
des Mediums, um ggf. entstandene negativ wirkende Substanzen zu
verdünnen, führte zu keiner besseren Entwicklung der Embryonen. Aus
diesen Ergebnissen schlossen Biggers et al. (2005), dass sequentielle
Medien keinen Vorteil für die in vitro Entwicklung von murinen Embryonen
bieten. Biggers und Racowsky (2002) zeigte ebenfalls, dass ein Wechsel
des Mediums für eine adäquate Entwicklung humaner Embryonen nicht
nötig ist.
Neben einer guten Schwangerschaftsrate ist in der heutigen Zeit eine
Kosten-Nutzen-Analyse von sehr großer Bedeutung. Greenblatt et al. (2005)
verglich die Kosten für die Kultivierung der Embryonen in Global One der
Fa. Live Global und G1/G2 der Fa. Vitrolife Dabei zeigte sich, dass die
Kosten für das sequentielle Medium um das vierfache höher waren, als die
Kosten für das einfach optimierte Medium.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich bei der Kultivierung von
Embryonen in Gynemed GM 501 IVF die gleichen Schwangerschaftsraten
erzielen lassen wie bei der Kultivierung in anderen kommerziell erhältlichen
Medien. Neben der vergleichbaren Schwangerschaftsrate zeichnet sich
Gynemed GM 501 IVF durch eine gute und anwenderfreundliche KostenNutzen-Kalkulation aus, weil es durch die ready-to-use Formulierung einfach
in der Anwendung ist. Es ermöglicht die Kultivierung der Embryonen in nur
einem Medium von der Zygote bis zur Blastozyste. Ein weiterer nicht zu
vernachlässigender Vorteil von Gynemed GM 501 IVF ist die lange Haltbarkeit
von 6 Monaten, die gerade in Zeiten schwankender Patientenaufkommen
die Logistik und damit verbundene Kosten für das Labor vereinfacht und
überschaubar hält.
Literaturverzeichniss
Aoki V.W.: Reprod Biomed Online (2005) 10(5):600-6
Comparison of four media types during 3-day human IVF embryo culture
Biggers J. D., McGinnis L.K., Raffin M.: Biol Reprod (2000), 63(1):281-293
Amino acids and preimplantation development of the mouse in protein-free potassium
simplex optimized medium
Biggers J.D., Racowsky C.: Reprod Biomed online (2002), 5 (2):133-140
The development of fertilized human ova to the blastocyst stage in KSOMAA medium:
is a two step protocol necessary?
Biggers J.D., McGinnis L.K., Lawitts J.A.: Hum Reprod (2005), 20(12): 3376-3384
One-step versus two-step culture of mouse preimplantation embryos: the there a difference?
Biggers, J.D.: Fertility World (2005), 3: 4-5
History of KSOM, a single medium for embryo culture
Biggers, J.D.: Fertility World (2005), 3:6
Sequential simplex optimisation
Gardner DK, Lane M: Reprod Biomed Online (2003), 6(4) :470-81
Towards a single embryo transfer
Greenblatt E., Di Berardiano T., Chronis-Brown P., Hold D.: Lains A (2005)
Comparison of Global One medium and G1/G2 cleavage/blastozyste sequential media for
culture of human embryons after IVF
Abstract No. O-058 of the 21th annual meeting of the ESHRE, Copenhagen, Denmark,
19-22 june 2005
Ho Y, Wigglesworth K., Eppig J.J., Schulz R.M.: Mol Reprod Dev.(1995), 41(2): 232-238
Preimplantation development of mouse embryos in KSOM: augmentation by amino acids
and analysis of gene expression
Rinaudo P., Schultz M.: Research (2004) 128, 301-311
Effects of embryo culture on global pattern of gene expression in preimplantation mouse
embryos
Stecher A., Zintz M., Neyer A., Bach M., Zech N., Zech H., Vanderzwalmen P.:
Reproduktionsmedizin und Endokrinologie (2005) 3:183-184
Kultur von Embryonen bis zum Tag 5 in sequentiellem Medium oder in einem einfachen
optimieren Kulturmedium „one-step“ Protokoll: Eine prospektive Analyse Abstract der 21.
Jahrestagung der österreichischen Gesellschaft für Reproduktionsmedizin und Endokrinologie
C. Summers and J. Biggers: (2003) Hum Reprod Update Vol 9, No 6, 557-582
Chemically defined media and the culture of mammalian preimplantation embryos: historical
perspectives and current issues
Gardner G.K., und Lane M.: (2004) Textbook of assisted reproductive technique, Kapitel
16: 211-234
Summers M.C., McGinnis L.K., Lawitts J.A., Biggers J.D.:
Hum Reprod (2005), 20(5) 1364-1371
Mouse embryo development following IVF in media containing either L-glutamine or glyclL-glutamine