Quali sono i fabbisogni nutrizionali degli embrioni prima di essere trasferiti nell’utero materno?

Nei processi di fecondazione in vitro, gli embrioni umani devono svilupparsi al di fuori dell’utero materno nei primi giorni di vita, in apposite incubatrici. Le condizioni di temperatura e pH  devono essere ottimali e gli embrioni devono avere a disposizione tutti i composti necessari per una corretta alimentazione e soddisfare tutti i requisiti energetici. Si utilizzano i cosiddetti mezzi di coltura.

I primi mezzi di coltura sono stati utilizzati a modo sperimentale su embrioni di topo a metà del secolo scorso. Si trattava di mezzi acquosi semplici, definiti chimicamente, e che potevano quindi riprodursi e fabbricarsi in qualsiasi laboratorio. Nel 1984 Yves Menezo ha disegnato un mezzo specifico per embrioni umani, il mezzo B2 la cui caratteristica era il contenuto supplementare di aminoacidi provenienti da albumina sierica. Numerosi studi effettuati su animali in fase di sperimentazione si sono conclusi nel 1997 con lo sviluppo di mezzi specifici o sequenziali che contenevano piruvato e glucosio come fonti di energia e che permettevano lo sviluppo degli embrioni fino alla fase di blastocisto (quinto/sesto giorno di sviluppo embrionale).

Come si disegna un mezzo di coltura?

Oltre all’acqua (60% della composizione) in primo luogo bisogna selezionare un numero determinato di composti che solitamente sono i principali componenti comuni ai fluidi del corpo.  Alcuni sono specifici del fluido dell’ovidotto e dell’utero, altri sono composti chimici che non si trovano in modo naturale. In secondo luogo è importante determinare la concentrazione specifica di ognuno. Attualmente i mezzi di coltura vengono definiti complessi perché contengono più di 12 componenti al loro interno sebbene la base sia composta sempre da soluzioni saline standard e conosciute, tra cui la soluzione bilanciata di Earle o il bicarbonato di Krebs-Ringer.

Oltre al piruvato e al glucosio come fonti di energia, l’aggiunta di aminoacidi (essenziali e non essenziali) è stata fondamentale per il benessere e lo sviluppo degli embrioni. Difatti, gli aminoacidi svolgono diverse funzioni all’interno del mezzo di coltura:  sono una fonte di energia, precursori biosintetici, tamponi di pH intercellulare e chelanti di metalli pesanti.

Anche se con i componenti indicati si soddisfano le necessità nutrizionali degli embrioni umani, solitamente si aggiungono anche vitamine, come la vitamina C, E, B2, B5 o B6 che intervengono grazie alla loro funzione antiossidante evitando e/o riducendo la produzione di radicali liberi. Infine, è importante anche utilizzare antibiotici come la gentamicina o la streptomicina nella composizione di qualsiasi mezzo di coltura per evitare la formazione di contaminanti.

I mezzi di coltura devono superare controlli di qualità durante il processo di fabbricazione e i test obbligatori di  endotossine, le misurazioni di osmolarità, gli studi precedenti effettuati su embrioni di topo (mouse embryo assay, MEA) e il certificato finale di sterilità. Inoltre, la conservazione ad una temperatura compresa tra 2 e 8ºC,  e conservando la catena del freddo fino al momento dell’uso sono essenziali per conservarne le proprietà.

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Dott. Jorge Ten, Direttore dell’Unità di Biologia della Riproduzioni dell’Instituto Bernabeu