Tutto ciò che è importante sapere sulla vitrificazione di embrioni

La vitrificazione ci permette di preservare embrioni e utilizzarli in futuro. Questa tecnica si è abbinata alla riproduzione assistita e ha eliminato qualsiasi altra tecnica di crioconservazione in quanto è molto più semplice ed effettiva.

Che differenza c’è tra congelamento, crioconservazione e vitrificazione?

In termini biologici parliamo di congelamento di una cellula o embrione quando si mantiene a bassa temperatura in uno stato di vita latente per un periodo di tempo. Si paralizza l’attività fisiologica in modo da poterlo utilizzare in futuro scongelandolo e recuperando le funzioni vitali. 

Quando le cellule o gli embrioni vengono portati a temperature molto basse si parla di crioconservazione.

Esistono vari metodi di crioconservazione con un unico obiettivo: evitare la formazione di cristalli di ghiaccio che danneggiano la struttura della membrana delle cellule provocandone la morte o lisi cellulare. Le cellule sono formate in gran parte da acqua, per cui si tratta di una sfida importante da superare.  Uno di questi metodi di crioconservazione è la vitrificazione.

In cosa consiste la vitrificazione dell’embrione?

La vitrificazione si basa sull’uso di una grande concentrazione di molecole crioprotettive che favoriscono la disidratazione delle cellule che, con una diminuzione rapida della temperatura, formano uno stato solido amorfo privo di cristalli di ghiaccio.

Quando è necessario vitrificare gli embrioni?

Esistono numerosi casi in cui si riesce ad ottenere un embrione di buona qualità nel laboratorio di Fecondazione in vitro che non viene trasferito nell’utero materno e che si può vitrificare per utilizzarlo in futuro. Ad esempio, vitrifichiamo embrioni in questi casi:

• Se procediamo al trasferimento di un embrione e abbiamo ottenuto altri embrioni di buona qualità.
• Quando è previsto il trasferimento dell’embrione, ma per qualsiasi motivo si consiglia di posticiparlo. Ad esempio, in caso di diagnosi inattese di anomalie nell’utero al momento del trasferimento, livelli ormonali inadeguati, ecc.
• Se dopo una stimolazione ovarica vi è il rischio di sviluppare una sindrome di iperstimolazione ovarica. In questi casi, posticiperemo il trasferimento al ciclo successivo per poter eliminare qualsiasi rischio (trasferimento in differita).
• Se al momento del trasferimento è impossibile accedere alla cavità uterina.
• Quando effettuiamo una biopsia embrionale per una diagnosi genetica pre-impianto (DGP). In questi casi, gli embrioni sottoposti a biopsia vengono vitrificati in attesa della diagnosi.
• Nei trattamenti di doppia stimolazione in cui, dopo un primo prelievo di ovociti, si procede alla crioconservazione e pochi giorni dopo si inizia una seconda stimolazione. Dopo il secondo prelievo, si procede allo scongelamento degli ovociti della prima stimolazione per aumentare il numero di ovociti disponibili e si prosegue con il trattamento di fecondazione in vitro in cui vitrifichiamo gli embrioni per poter effettuare il trasferimento nella fase del ciclo mestruale adeguata.
• In un trattamento di fecondazione in vitro con  donazione di ovociti in cui non è possibile sincronizzare la preparazione dell’utero della madre ricevente con la stimolazione ovarica della donatrice. Per alcune donne è controindicato l’uso di ormoni per la preparazione controllata dell’utero e il trasferimento deve essere effettuato nel momento adeguato del ciclo mestruale (trasferimento nel ciclo naturale) e questo rende più complicata la sincronizzazione con la donatrice. La crioconservazione degli embrioni per trasferirli posteriormente in un ciclo naturale è possibile grazie alla vitrificazione.
• Nei momenti in cui circostanze esterne impediscono concludere il trattamento con un trasferimento dell’embrione.  Un esempio chiaro è quanto avvenuto a marzo 2020 con l’emergenza sanitaria che ci ha obbligato a sospendere l’attività dei laboratori di fecondazione in vitro. In quel momento, le società scientifiche consigliarono di posticipare i trattamenti di riproduzione assistita in corso perché non si conoscevano gli effetti negativi del Covid-19 durante la gravidanza.

Quali sono i vantaggi della Vitrificazione di embrioni?

La vitrificazione dell’embrione offre numerosi vantaggi nell’ambito della riproduzione assistita. 

• Il primo consiste nel fatto che da un unico prelievo è possibile effettuare vari trasferimenti embrionali, per cui aumentano le possibilità di successo per ogni prelievo, vale a dire, il tasso di gravidanza accumulato. 

• La Vitrificazione di embrioni fornisce una maggior sicurezza nei trattamenti di FIV perché permette di posticipare i trasferimenti ed evitare i rischi di iperstimolazione ovarica.

• Avendo a disposizione vari tentativi per raggiungere una gravidanza con un prelievo, è preferibile trasferire un solo embrione. Per questo motivo, la vitrificazione degli embrioni contribuisce a ridurre il numero di gravidanze gemellari, che comportano maggiori rischi sia per il feto che per la madre.

• Un altro punto a favore del trasferimento di embrioni crioconservati è la semplicità dei trattamenti ormonali per la paziente, rispetto a quelli richiesti per una stimolazione ovarica. Risulta quindi più comodo per la paziente e riduce i costi dei farmaci necessari. In alcuni casi, viene persino effettuato durante il cosiddetto “ciclo naturale” per cui non sono necessari medicinali di nessun tipo.

• Alcuni studi hanno osservato risultati migliori quando si trasferisce in un ciclo posteriore rispetto al ciclo in cui viene effettuata la stimolazione ovarica, perché si è in grado di ottenere una situazione uterina ottima. Un ulteriore punto a favore della vitrificazione di embrioni è la preparazione dell’utero per ottenere le condizioni migliori e più favorevoli.

• Infine, come abbiamo detto in precedenza, in alcuni casi non è possibile effettuare il trasferimento dell’embrione fresco. In questi casi, la vitrificazione permette a molte persone di concludere il proprio trattamento, per cui non solo rappresenta un vantaggio, ma una porta aperta, la strada giusta per ottenere una gravidanza.

Qual è il momento migliore per vitrificare gli embrioni e quali sono i tassi di successo?

È possibile vitrificare un embrione in qualsiasi momento del proprio sviluppo in laboratorio, sebbene  i risultati di sopravvivenza e il potenziale per ottenere una gravidanza variano a seconda del giorno in cui viene crioconservato.

All’inizio della fecondazione in vitro si lavorava in fase di zigote (embrione di 1 giorno, con una sola cellula) o con un embrione in fase di divisione (giorno 2 e 3, embrioni da 2 a 8 cellule). Ma il miglioramento dei mezzi di coltura e dei dispositivi di incubazione hanno permesso di sviluppare la cosiddetta “coltura lunga” che consiste nel conservare gli embrioni fino al 5º-6º giorno per raggiungere la fase di blastocisto (embrione con circa 200 cellule). In questo modo siamo in grado di selezionare meglio gli embrioni (scartando quelli che non sono capaci di raggiungere la fase di blastocisto). Inoltre, teoricamente migliora la sincronizzazione dell’embrione con l’utero perché in un concepimento in vivo gli embrioni non raggiungono l’utero fino a quel momento.  La cultura fino alla fase di blastocisto permette all’embrione di rispondere in modo eccellente alla vitrificazione.

Ma uno dei fattori cruciali che determinerà le possibilità di sopravvivenza allo scongelamento di un embrione e raggiungere la gravidanza è senza dubbio la qualità dell’embrione. Esistono vari criteri di classificazione degli embrioni. Nei principali sistemi di classificazione gli embrioni si raggruppano in quattro categorie:  A, B, C e D. Gli embrioni di tipo A e B sono di buona qualità. Gli embrioni di tipo C sono di qualità medio-bassa e quelli di tipo D si considerano di scarsa qualità con probabilità di gravidanza quasi nulle.

Per sopportare i processi di vitrificazione e scongelamento, un embrione deve essere di buona qualità. È quindi importante applicare correttamente il criterio di classificazione e selezionare gli embrioni di buona qualità da congelare. 

Vitrificazione di embrioni: procedimento della tecnica e diversi sopporti

Al giorno d’oggi in commercio esistono mezzi specifici per la vitrificazione di ovociti ed embrioni con protocolli molto semplici.  Le differenze tra le varie marche commerciali stanno nei crioprotettori scelti e nella loro concentrazione, ma in generale il procedimento è simile per tutti. 

La tecnica consiste nel passare gli embrioni in diversi mezzi di vitrificazione e infine inserirli in una piccola quantità di mezzo di coltura su un supporto che verrà sommerso in azoto liquido.

Le differenze principali le troviamo nel tipodi supporto. Esistono dispositivi aperti in cui l’embrione entra in contatto diretto con l’azoto liquido durante la vitrificazione Durante lo scongelamento entra in contatto con i mezzi di scongelamento, per cui aumenta rapidamente la temperatura (passaggio importante per la sopravvivenza dell’embrione).  Ma questo contatto diretto con l’azoto durante la conservazione rappresenta un rischio teorico di contaminazione.  Uno dei dispositivi aperti più conosciuti è il Cryotop® di Kitazato.

Per evitare il rischio di contaminazione è preferibile utilizzare un dispositivo chiuso che con un disegno adeguato favorisce un riscaldamento rapido dell’embrione nella fase di scongelamento. Tra i vari dispositivi di questo tipo, ricordiamo le provette VHS CBS di Cryo Bio System o il Cryotop® Closed System di Kitazato.

Tasso di successo nella vitrificazione di embrioni

Quando si è dinnanzi ad un importante programma di crioconservazione embrionale come nel caso dell’Instituto Bernabeu, la vitrificazione offre tassi di sopravvivenza elevati, con una media del 98%.

Osserviamo quindi che gli embrioni scongelati hanno grandi possibilità di recuperare il proprio stato dopo lo scongelamento e offrono buone probabilità di gravidanza, ovviamente a seconda del caso specifico di ogni paziente.

Quanto tempo possono restare congelati i miei embrioni?

Ad una temperatura bassa come quella dell’azoto liquido (-196ºC) non si producono reazioni chimiche. Per cui gli embrioni possono permanere in stato invariabile per un tempo indeterminato. 

Alla fine del 2020 in tutto il pianeta si sparse la voce della nascita della piccola Molly in Tennessee (USA) nel mese di ottobre . La piccola ha battuto ogni record in quanto è stato l’embrione che più tempo è rimasto congelato e da cui è nata una bimba 27 anni dopo la crioconservazione. In questo modo possiamo comprendere il potenziale di queste tecniche di crioconservazione nell’ambito della riproduzione assistita.

Mª Carmen Tió, biologa dell’ Instituto Bernabeu