Modelo predictivo de implantación embrionaria basado en el perfil metabólico del medio de cultivo obtenido mediante resonancia magnética nuclear

Resumen

El objetivo principal del trabajo presentado en esta tesis ha sido contribuir a la mejora de las técnicas de selección embrionaria que existen en la actualidad, aplicadas al campo de la reproducción asistida. Para ello, se ha analizado mediante RMN el medio de cultivo de embriones humanos pertenecientes a 40 pacientes que se estaban sometiendo a una TRA en la Unidad de Reproducción del CHGUV. Se han medido un total de 78 muestras divididas en dos grandes grupos: embriones que implantan y que no implantan. Mediante la determinación del perfil metabolómico característico del embrión con mayor posibilidad de implantación, hemos construido un modelo predictivo de implantación que presenta unos excelentes resultados con una tasa de acierto próxima al 85%. El perfil metabólico diferencial se sustenta principalmente en las diferencias estadísticamente significativas de las concentraciones de hidroxisovalerato, alanina, butirato, arginina y glutamato. Se tuvieron en cuenta además las características demográficas y clínicas de las pacientes y sus embriones. Se realizó para ello un estudio estadístico comparativo entre las diferentes variables y los dos grandes grupos no obteniendo diferencias estadísticamente significativas. Esto nos hace pensar que los resultados de nuestro estudio no se están viendo afectados por diferencias intergrupo. Para validar el modelo empleamos embriones de ratón cuyos medios de cultivo fueron suplementados con arginina, butirato y glutamato en concentraciones de 1 mM y 0,1 mM. Los resultados obtenidos indicaron que los embriones cultivados en medio de cultivo suplementado con arginina 0,1mM se desarrollaron con una calidad morfológica superior al resto de los grupos, incluyendo el grupo control donde se cultivaron embriones con medio de cultivo sin suplementar. El análisis mediante RMN de los medios de cultivo suplementados en butirato, glutamato y arginina 0,1 mM donde se cultivaron los embriones de ratón mostró un aumento en la concentración de glucosa y un descenso en la concentración de piruvato y lactato en día 2 de cultivo. En día 5 fue justo a la inversa, aumentó la concentración de piruvato y lactato, y disminuyó la concentración de glucosa. En nuestro modelo encontramos además otros metabolitos que varían sus niveles de forma apreciable y que nos indican que los patrones de utilización de los metabolitos son distintos entre embriones que se desarrollan hasta estadio de blastocisto frente a los que no lo consiguen. Encontramos que perfiles específicos de los metabolitos glutamina, valina, aspartato y glutamato están relacionados con la formación del blastocisto. La transferencia selectiva de un único embrión (SET) es una práctica muy recomendada en los tratamientos de FIV que ha aumentado notablemente su implantación en los últimos años. El objetivo principal de la SET es evitar la gestación múltiple pero sin afectar a la tasa de éxito en el embarazo. Aunque poco más del 2% de las gestaciones son gemelares, estas son responsables de hasta un 14% de la mortalidad perinatal, tasa entre 5 y 10 veces mayor que en los embarazos únicos. De ahí la importancia de la transferencia embrionaria única. Las complicaciones médicas y económicas asociadas a las gestaciones múltiples tales como la prematuridad, la mortalidad perinatal, la discordancia ponderal, la preeclampsia o las malformaciones congénitas entre otras, han obligado a muchos países a limitar legalmente el número máximo de embriones por transferencia. En algunos países como Suecia y Bélgica, su utilización es ya obligatoria Disminuir las gestaciones múltiples sin que ello afecte a las tasas de éxito es una asignatura pendiente para la reproducción asistida. Realizar la SET requiere una selección fiable de los embriones con mayor potencial de implantación y mejorar en lo posible los métodos actuales de selección. La evaluación morfológica de los embriones, es la técnica más comúnmente empleada aunque es subjetiva, limitada y carece de valor predictivo. En los últimos años se han desarrollado nuevas aproximaciones para mejorar los resultados en la evaluación del embrión. Entre las nuevas técnicas de selección se encuentra la selección genética de embriones mediante el estudio de todos los cromosomas tras la amplificación del genoma embrionario. Esta tecnología, ha permitido mejorar las tasas de embarazo, pero para obtener las células del embrión debe realizarse un procedimiento invasivo mediante biopsia (Lee et al., 2015). Los biomarcadores metabólicos en el medio de cultivo suponen sin duda, en nuestra opinión, una de las estrategias más prometedoras. La búsqueda de metabolitos específicos evaluados de forma no invasiva además de correlacionarse con la viabilidad embrionaria proporciona información de la fisiología del embrión (Gardner y Wale, 2013). El estudio del metaboloma del medio aporta información directa de aspectos claves para el desarrollo del embrión como el flujo de nutrientes y su disponibilidad, el efecto metabólico de una perturbación o del estrés del proceso, en resumen, una imagen puntual del metabolismo del sistema. Esto nos permitirá conocer los metabolitos concretos cuya adición al medio podría suponer una mejora del rendimiento del cultivo y por lo tanto una mayor calidad embrionaria. La determinación del perfil metabolómico asociado al medio de cultivo del embrión con mayor probabilidad de implantación va a presentar importantes aplicaciones en la FIV. Primero, resultará una herramienta importante, que junto a las técnicas de selección embrionaria utilizadas actualmente, permitirá una mejora para el proceso de selección del mejor embrión a transferir. Segundo, conocer la composición química del medio y su evolución a lo largo del proceso de crecimiento embrionario permitirá la mejora del medio de cultivo con la formulación que mejor se adapte a las necesidades nutricionales del embrión y que pueda por lo tanto mejorar su calidad. Por último, conocer mejor el metabolismo embrionario podría implicar cambios en los protocolos de cultivo existentes actualmente y que se emplean en la mayoría de laboratorios de FIV.