Питательная среда для эмбрионов

Питательная среда для эмбрионов (культуральная среда для эмбрионов) – водный раствор сложного состава для содержания ранних (преимплантационных) эмбрионов млекопитающих (в том числе человека) в культуре in vitro.

Культуральная среда для эмбрионов используется в сельском хозяйстве, ветеренарии и в научных исследованиях для работы с эмбрионами млекопитающих животных вне организма матери, так как эмбрионы млекопитающих должны постоянно находиться в водной среде. В медицине культуральные среды для эмбрионов используются в программах экстракорпорального оплодотворения для содержания эмбрионов человека в культуре in vitro.

В состав современных культуральных сред для эмбрионов входит около 40 различных веществ, в том числе "физиологические соли", компоненты буферного раствора, энергетические субстраты (глюкоза, пируват, лактат), аминокислоты, витамины, сыворотка крови или её заменители и другие вещества. Часто в состав культуральной среды входят антибиотики и цветовой индикатор кислотности - феноловый красный. Исторически культуральные среды для эмбрионов появились как модификация сред для культивирования клеток. На заре репродуктивной медицины (70-80-е годы XX в.) эмбрионы человека зачастую выращивали в средах для клеточных культур.

По целям применения культуральные среды можно разделить на три категории:

1) Собственно культуральные среды предназначены для длительного содержания эмбрионов в культуре (от нескольких часов до нескольких дней). Эти среды всегда имеют в своём составе бикарбонатный буфер и требуют наличия повышенного содержания углекислого газа в атмосфере (5-7%), поэтому среды этой категории могут быть использованы только совместно с CO2-инкубатором (прибор, поддерживающий определенный газовый состав).

2) Манипуляционные среды предназначены для выполнения манипуляций с эмбрионами вне CO2-инкубатора (например, для выполнения процедуры искусственного оплодотворения яйцеклетки методом ИКСИ). Эти среды, как правило, имеют в своём составе буфер на основе гидроксиэтилпиперазинэтансульфоната (ГЕПЕС-буфер), позволяющий поддерживать физиологический pH вне атмосферы CO2-инкубатора.

3) Специальные среды - это манипуляционные среды, в состав которых введен какой-либо компонент, используемый для специальных задач. Например, среда с гиалуронидазой используется для очищения яйцеклетки от фолликулярных клеток перед процедурой искусственного оплодотворения методом ИКСИ. Или например, растворы для криоконсервации - манипуляционные среды, имеющие в своём составе криопротекторы - используются для замораживания эмбрионов.

Принято выделять 4 поколения культуральных сред для эмбрионов: 1) простые солевые растворы; 2) обогащенные среды; 3) двуступенчатые (двушаговые, секвенциальные) среды; 4) одноступенчатые (одношаговые) среды на основе KSOM (K+ Simple Optimized Medium). Простые солевые растворы использовали для культивирования эмбрионов животных в 50-80 г.г. XX столетия, а также используют до сих пор для простых процедур в репродуктивной медицине (например, обработка спермы), на их основе часто создают специальные среды. Обогащенные среды имеют сложный состав и включают в себя избыточное количество компонентов, многие из которых, как было показано в 90-е годы XX столетия оказывают подавляющий эффект на развитие эмбрионов. Обогащенные среды применяли для культивирования эмбрионов человека с 80-х годов XX столетия до середины 2000-х. Двуступенчатые среды представляют собой пару сред сходного состава, первая из которых применяется в первые 2 дня развития эмбриона человека, вторая - с 3 по 5 день развития эмбриона человека. Принцип двуступенчатых сред основан на концепции различий в потребности эмбрионов разного возраста в концентрации глюкозы и аминокислот. Двуступенчатые среды превосходят по эффективности культивирования обогащенные среды, их применение в медицине началось с середины 2000-х и продолжается по настоящее время. Джон Биггерс - разработчик среды KSOM - отрицает существование различных потребностей в компонентах среды у эмбрионов первых двух дней развития и 3-5 дней развития. Он утверждает, что эксперименты, указывающие на токсическое влияние избытка глюкозы и некоторых аминокислот, являются эффектом несовершенства сред. Разработанная им среда KSOM, в которой изменены пропорции физиологических солей, не показывает эффекта токсичности глюкозы и аминокислот на ранние эмбрионы. Таким образом, среды на основе KSOM одинаково подходят для всех стадий и являются универсальными (одношаговыми). Среды на основе KSOM применяются в репродуктивной медицине с начала 10-х годов XXI столетия. В настоящее время двушаговые среды и среды на основе KSOM соперничают друг с другом по эффективности, но намечается тенденция к постепенному вытеснению двушаговых сред из репродуктивной медицины.

Источник: Википедия