Alles was Sie über die Vitrifizierung von Embryonen wissen müssen

Die Vitrifizierung erlaubt uns, Embryonen zu konservieren und in Zukunft über sie zu verfügen. Diese Technik wird im Rahmen der künstlichen Befruchtung angewandt und hat sich wegen ihrer Einfachheit und Wirksamkeit gegenüber den übrigen Techniken der Kryokonservierung durchgesetzt.

Welche Unterschiede bestehen zwischen dem Einfrieren, der Kryokonservierung und der Vitrifizierung?

Biologisch gesehen sprechen wir davon, eine Zelle oder einen Embryo einzufrieren, ihn bei niedrigen Temperaturen im latenten Zustand des „suspendierten“ Lebens zu erhalten. Dabei wird seine physiologische Aktivität lahmgelegt. So dass er in Zukunft aufgetaut werden und alle seine Funktionen wieder aufnehmen kann.

Wenn wir diese Zellen oder Embryonen bei sehr niedrigen Temperaturen aufbewahren, sprechen wir von Kryokonservierung.

Es gibt mehrere unterschiedliche Methoden der Kryokonservierung, und alle haben sie ein gemeinsames Ziel: die Bildung von Eiskristallen zu verhindern, da diese die Struktur der Zellmembran beschädigen und den Tod oder die Lyse der Zelle hervorrufen. Die Zellen bestehen hauptsächlich aus Wasser, weshalb dies ein große Herausforderung ist. Eine dieser Methoden der Kryokonservierung ist die Vitrifizierung.

Worin besteht die Vitrifizierung von Embryonen?

Die Vitrifizierung beruht auf der Verwendung einer großen Konzentration von kryokonservierenden Molekülen, die zur Dehydration der Zellen beitragen, und in Verbindung mit einem raschen Rückgang der Temperatur einen soliden amorphen Zustand ohne Bildung von Kristallen herbeiführen.

Wann müssen wir Embryonen vitrifizieren?

Es gibt genügend Szenarien, bei denen wir im Labor für die In-vitro-Fertilisation einen Embryo von guter Qualität bekommen, der zu diesem Zeitpunkt nicht zur Gebärmutter transferiert wird, und den wir für einen zukünftigen Transfer vitrifizieren können. Wir vitrifizieren Embryonen u.a. in den folgenden Szenarien:

• Wenn wir nach dem Transfer eines Embryos übrig gebliebene Embryonen von guter Qualität haben.
• Wenn der Transfer vorgesehen ist, aber ein Faktor aufkommt, der einen Transfer zu diesem Zeitpunkt nicht ratsam macht. Z.B. bei unerwarteten Befunden in der Gebärmutter zum Zeitpunkt des Transfers, unangemessenen Hormonspiegeln usw.
• Falls nach der ovariellen Stimulation ein hohes Risiko eines ovariellen Hyperstimulationssyndroms besteht. In diesen Fällen verschieben wir den Transfer auf den nächsten Zyklus, womit wir dieses Risiko vollständig ausschalten (verschobener Transfer).
• Falls sich der Zugang zur Gebärmutterhöhle zum Zeitpunkt des Transfers als unmöglich erweist.
• Wenn wir eine Embryonenbiopsie für die Präimplantationsdiagnostik (DGP) durchführen. In diesen Fällen werden die biopsierten Embryonen in Erwartung der Diagnose vitrifiziert.
• Bei Behandlungen der doppelten Stimulation, bei denen Eizellen nach einer ersten Entnahme kryokonserviert werden, und wenige Tage danach eine zweite Stimulation eingeleitet wird. Nach der zweiten Entnahme werden die Eizellen aus der ersten Stimulation entvitrifiziert, um die Anzahl der verfügbaren Eizellen zu erhöhen, und es wird die Behandlung der In-vitro-Fertilisation durchgeführt, bei der wir die Embryonen vitrifizieren, um den Transfer in der geeigneten Phase des Menstruationszyklus vorzunehmen.
• Bei einer Behandlung der In-vitro-Fertilisation mit Eizellspende, bei der es nicht möglich ist, die Vorbereitung der Gebärmutter der empfangende Mutter mit der ovariellen Stimulation der Eizellspenderin zu koordinieren. Bei einigen Frauen ist die Verwendung von Hormonen für die kontrollierte Vorbereitung der Gebärmutter kontraindiziert, und sie müssen zu dem passenden Zeitpunkt ihres Menstruationszyklus‘ transferiert werden (Transfer im natürlichen Zyklus), und dies erschwert die Koordination mit dem Spender. Über die Option der Kryokonservierung der Embryonen zu verfügen, um den Transfer später, in einem natürlichen Zyklus vorzunehmen, ist dank der Vitrifizierung möglich.
• In Situationen, in denen die äußeren Umstände die Behandlung verhindern, der Abschluss der Behandlung mit einem Embryonentransfer. Ein gutes Beispiel hierfür war die Situation, die wir im März 2020 erlebten, als uns die gesundheitliche Notlage dazu zwang, die Aktivität der Labors für In-vitro-Fertilisation zu stoppen. Denn die wissenschaftlichen Gesellschaften rieten zu jenem Zeitpunkt dazu, die laufenden Behandlungen der künstlichen Befruchtung zu unterbrechen, angesichts der Unkenntnis über die negativen Auswirkungen von Covid-19 während der Schwangerschaft.

Welches sind die Vorteile der Vitrifizierung von Embryonen?

Die Vitrifizierung von Embryonen bietet große Vorteile bei der künstlichen Befruchtung.

• Der erste Vorteil ist, dass wir mit einer einzigen Punktion mehrere Embryonentransfers durchführen können, weshalb sich die Erfolgswahrscheinlichkeit, d.h. die kumulierte Schwangerschaftsrate, durch die Punktion erhöht.

• Die Vitrifizierung von Embryonen sorgt außerdem für Sicherheit bei IVF-Behandlungen, da sie es möglich macht, Transfers zu verschieben, um Risiken wie die hyperovarielle Stimulation zu verhindern.

• Da wir für das Erreichen der Schwangerschaft über mehrere Versuche pro Punktion verfügen, entscheiden wir uns zunehmend für den Transfer eines einzigen Embryos. Somit hilft die Vitrifizierung von Embryonen dabei, die Zahl der Mehrfachschwangerschaften zu senken, bei denen höhere Risiken sowohl für den Fötus als auch für die Mutter bestehen.

• Ein weiterer Vorzug des Transfers von kryokonservierten Embryonen ist die Einfachheit der Hormonbehandlungen für die Patientin im Vergleich mit den Anforderungen bei einer ovariellen Stimulation. Dies bedeutet mehr Komfort für die Patientin und viel geringere Kosten für Medikamente. In einigen Fällen wird der Transfer im sogenannten “natürlichen Zyklus” durchgeführt, was keinerlei Medikamente erfordert.

• Einige Studien haben bessere Ergebnisse beobachtet, wenn der Transfer in einem späteren Zyklus nach dem Zyklus erfolgt, in dem die ovarielle Stimulation vorgenommen wird, wenn dieser zu einer Gebärmutterumgebung führt, die nicht als optimal angesehen wird. Sich auf die Vorbereitung der Gebärmutter konzentrieren zu können, um die besten Bedingungen zu schaffen, ist ebenfalls ein Punkt zugunsten der Vitrifizierung von Embryonen.

• Schließlich haben wir zuvor gesehen, dass ein Transfer im frischen Zyklus manchmal aus sehr unterschiedlichen Gründen nicht durchgeführt werden kann. Es geht um Personen, die ihre Behandlungen ohne eine Vitrifizierung nicht abschließen konnten, weshalb wir sagen können, dass die Vitrifizierung von Embryonen in diesen Fällen viel mehr als nur ein Vorteil ist, sie ist eine offene Tür, der Weg zum Erreichen der gewünschten Schwangerschaft.

Welches ist der beste Zeitpunkt für die Vitrifizierung von Embryonen und für eine hohe Erfolgsrate?

Es ist möglich, Embryonen an allen Tagen ihrer Entwicklung im Labor zu vitrifizieren, auch wenn die Ergebnisse des Überleben und ihr Potenzial für das Auslösen einer Schwangerschaft in Abhängigkeit des Tages schwanken, an dem sie kryokonserviert.

In den Anfängen der In-vitro-Fertilisation wurde im Stadium der Zygote (Embryo am Tag 1, mit einer einzigen Zelle) oder beim Embryo in der Teilungsphase (Tag 2 und Tag 3, Embryonen von 2 bis 8 Zellen) gearbeitet. Die Verbesserung der Nährböden und der Brutkästen ermöglichte die Entwicklung der sogenannten “langen Kultur”, die darin besteht, die Embryonen bis zum Tag 5 oder Tag 6 der Kultur zu erhalten, damit sie die Phase der Blastozyste (Embryo mit etwa 200 Zellen) erreichen. Dies erlaubt uns, die Embryonen besser auszuwählen (da wir diejenigen ausschließen können, die nicht in der Lage sind, die Phase der Blastozyste zu erreichen). Außerdem verbessert dies theoretisch die Koordination des Embryos mit der Gebärmutter, da die Embryonen bei einer In-vivo-Empfängnis bis zu diesem Zeitpunkt nicht die Gebärmutter erreichen. Ein großer Vorteil der Kultur bis zur Blastozyste ist, dass die Embryonen sehr gut auf die Vitrifizierung reagieren.

Doch ein entscheidender Faktor für die Möglichkeiten eines Embryos, das Auftauen zu überleben und zu einer Schwangerschaft zu führen, ist die Qualität des Embryos. Es gibt mehrere Kriterien zur Klassifizierung der Embryonen. In den wichtigsten Klassifizierungssystemen lassen sich die Embryonen in vier Kategorien einteilen: A, B, C und D. Die Embryonen vom Typ A und vom Typ B sind Embryonen von guter Qualität. Die Embryonen vom Typ C sind Embryonen von mittlerer bis niedriger Qualität, und die Embryonen vom Typ D sind Embryonen von schlechter Qualität, fast ohne Möglichkeiten, eine Schwangerschaft herbeizuführen.

Um die Prozesse der Vitrifizierung und Entvitrifizierung durchzustehen, muss ein Embryo von guter Qualität sein. Deshalb muss das Klassifizierungskriterium korrekt angewandt werden, und die Embryonen von guter Qualität müssen ausgewählt werden, um eingefroren zu werden.

Vitrifizierung: Anwendung der Technik und verschiedene Träger

Heute werden spezielle Mittel für die Vitrifizierung von Eizellen und Embryonen vertrieben, die sehr einfache Protokolle haben. Die Unterschiede zwischen den verschiedenen Handelshäusern liegen bei den ausgewählten Kryoprotektoren und deren Konzentration, doch im Allgemeinen ist der Prozess recht ähnlich für alle im Handel erhältlichen Mittel.

Die Anwendung der Technik besteht darin, die Embryonen mit den verschiedenen Vitrifizierungsmitteln in Kontakt zu bringen, und sie schließlich in eine kleine Menge des Mittels zu geben, und zwar in einem Träger, der in flüssigen Stickstoff getaucht wird.

Unterschiede finden wir beim Typ von Träger. Es gibt offene Vorrichtungen, bei denen der Embryo in direkten Kontakt mit dem flüssigen Stickstoff für die Vitrifizierung kommt. Bei dem Prozess der Entvitrifizierung kommt er auch in Kontakt mit dem Entvitrifizierungsmittel, was eine sehr rasche Temperaturerhöhung gestattet (entscheidender Schritt für das Überleben des Embryos). Doch dieser direkte Kontakt mit dem Stickstoff während der Zeit der Lagerung stellt ein theoretisches Risiko der Kontamination dar. Eines der bekanntesten offenen Vorrichtungen ist der Cryotop® von Kitazato.

Um das Risiko der Kontamination zu vermeiden, ist die Verwendung von geschlossenen Vorrichtungen vorzuziehen,die mit der passenden Anordnung ebenfalls diese schnelle Erhitzung ermöglichen, die so wichtig für die Entvitrifizierung ist. Unter den Vorrichtungen dieses Typs finden wir die Hochsicherheits-Röhrchen VHS CBS von Cryo Bio System oder den Cryotop® Closed System von Kitazato.

Erfolgsraten der Vitrifizierung von Embryonen

Wenn man über ein leistungsstarkes Programm der Kryokonservierung von Embryonen verfügt, wie dasjenige, das am Instituto Bernabeu entwickelt wurde, bietet uns die Vitrifizierung sehr hohe Überlebensraten, die im Mittel bei 98% liegen.

Wie wir sehen können, haben entvitrifizierte Embryonen eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit, in ihren Zustand nach dem Auftauen zurückzukehren, und bieten sehr gute Wahrscheinlichkeiten, um zu einer Schwangerschaft zu führen, natürlich in Abhängigkeit des konkreten Falles jeder Patientin.

Wie lange können die Embryonen kryokonserviert bleiben?

Bei so niedrigen Temperaturen wie dies des flüssigen Stickstoffs (-196ºC), bei denen die Embryonen gelagert werden, finden keine chemischen Reaktionen statt. Weshalb die Embryonen auf unbestimmte Zeit in einem unveränderten Zustand bleiben.

Oktober 2020 erreichte die Nachricht der Geburt der kleinen Molly in Tennessee (USA) den gesamten Planeten. Die Kleine brach den Rekord für die längste Zeit der Kryokonservierung als Embryo, denn sie kam zur Welt, als der Embryo 27 Jahre nach seiner Kryokonservierung transferiert wurde. Dies gibt uns eine Vorstellung von dem Potenzial, das die Techniken der Kryokonservierung für die künstliche Befruchtung besitzen.

Mª Carmen Tió, Biologin am Instituto Bernabeu