Vruchtbaarheidsbehoud bij patiënten met ernstige ovariële disfunctie
Summary
We presenteren details over laboratoriumprocedures voor geneesmiddelvrije in-vitroactivatie (IVA) van ovariële follikels voor patiënten met ernstige ovariële disfunctie. Deze methode zou het aantal opvraagbare oöcyten per ovariële hyperstimulatie kunnen verhogen en het vruchtbaarheidsbehoud voor die patiënten ten goede komen.
Abstract
De ovariële functie neemt geleidelijk af tijdens het ouder worden en bij sommige pathofysiologische aandoeningen, waaronder karyotypeafwijkingen, auto-immuunziekten, chemo- en bestralingstherapieën, evenals eierstokoperaties. Bij ongehuwde vrouwen met ernstige ovariële disfunctie is vruchtbaarheidsbehoud belangrijk voor toekomstige zwangerschappen. Hoewel oöcyt cryopreservatie een gevestigde methode is voor vruchtbaarheidsbehoud, konden deze patiënten slechts een beperkt aantal oöcyten behouden, zelfs na ovariële hyperstimulatie, wat leidde tot herhaalde stimulaties om voldoende oöcyten te garanderen om toekomstige zwangerschap te garanderen. Om dit probleem op te lossen, hebben we onlangs een medicijnvrije in vitro activeringsprocedure (IVA) ontwikkeld, die ons in staat stelt om vroege stadia van eierstokfollikels te stimuleren om zich te ontwikkelen tot de preantrale follikelfase. Deze preantrale follikels kunnen reageren op het unieke protocol van gonadotropinestimulatie, wat resulteert in een verhoogd aantal opgehaalde oöcyten per ovariële stimulatie voor cryopreservatie. De geneesmiddelvrije IVA bestond uit de chirurgische aanpak en ovariële stimulatie. We verwijderden een deel van de cortex uit een of beide eierstokken van patiënten onder laparoscopische chirurgie. De ovariële corticale weefsels werden in kleine blokjes gesneden om de Hippo-signaleringsroute te verstoren en de ontwikkeling van follikels in een vroeg stadium te stimuleren. Deze kubussen werden orthotropisch geënt in resterende eierstokken en onder de serosa van beide eileiders. We hebben de chirurgische procedure van de geneesmiddelvrije IVA en het protocol van daaropvolgende eierstokstimulatie al gepubliceerd, maar hierin presenteren we de details van laboratoriummethoden die nodig zijn voor medicijnvrije IVA.
Introduction
De ovariële functie neemt geleidelijk af tijdens het ouder worden en sommige pathofysiologische aandoeningen, waaronder karyotypeafwijkingen, auto-immuunziekten, chemo- en bestralingstherapieën en eierstokoperaties. Het behoud van de vruchtbaarheid is één van de beste opties voor ongehuwde vrouwen met ernstige ovariële disfunctie om hun potentieel voor toekomstige zwangerschap te bewaren. Voor vruchtbaarheidsbehoud, momenteel zijn twee methodes meestal beschikbaar op het onco-vruchtbaarheidsveld. Oöcyt cryopreservatie is een gevestigde procedure voor vruchtbaarheidsbehoud en vele succesvolle gevallen zijn gemeld1,2. Aan de andere kant werd cryopreservatie van eierstokweefsel ook vastgesteld voor vruchtbaarheidsbehoud bij kankerpatiënten, maar het is nog steeds een experimentele strategie3,4. In beide methoden zijn meerdere aantallen volwassen oöcyten nodig om zwangerschap te laten plaatsvinden. Over het algemeen vertoonden patiënten met voortijdige ovariële insufficiëntie (POI), die vóór de leeftijd van 40 jaar amenorroe worden, en vrouwen van middelbare leeftijd met een lage ovariële reserve een slechte ovariële respons (POR) op ovariële stimulatie voor het opleveren van volwassen oöcyten5,6,7. Bovendien vertoonden jonge patiënten met een laag aantal antrale follikels ook POR aan de ovariële stimulatie7. Deze patiënten hebben een zeer beperkt aantal opvraagbare oöcyten, zelfs na de juiste ovariële hyperstimulatie, waardoor meerdere dure procedures nodig zijn om een voldoende aantal oöcyten voor de zwangerschap te garanderen.
Oöcytdonatie gevolgd door in-vitrofertilisatie (IVF) met sperma- en embryotransfer (ET) van de man is de enige optie voor deze POI- en POR-patiënten die moeite hebben met het verkrijgen van hun eigen oöcyten8,9,10. Oöcytdonatie wordt echter gecompliceerd door ethische kwesties en auto-immuun – en zwangerschapscomplicaties11,12,13,14. Om deze problemen op te lossen, is de totstandbrenging van onvruchtbaarheidsbehandeling gebruikend de eigen oöcyten van patiënten gewenst. Voor POI-patiënten hebben we de in vitro activatie (IVA) benadering ontwikkeld om succesvolle follikelgroei en de generatie van volwassen oöcyten mogelijk te maken, waardoor een aantal zwangerschappen en bevallingen worden geleid15. In IVA hebben we eierstokschors gefragmenteerd na verwijdering van eierstokken onder laparoscopische chirurgie en ze twee dagen gekweekt om follikels te activeren door Akt-stimulerende geneesmiddelen en vervolgens heterotopische enting uit te voeren in kunstmatige zakjes gemaakt onder de serosa van eileiders onder tweede laparoscopische chirurgie15. Deze procedure bevorderde de groei van primordiale, primaire en secundaire follikels na fragmentatie van de eierstokschors om hippo-signaalverstoring16te bevorderen, gevolgd door twee dagen cultuur met Akt-signaleringstimulatoren17.
In tegenstelling tot ernstige POI-gevallen hebben POR-patiënten met een verminderde ovariële reserve meerdere secundaire follikels. Omdat Hippo signalering verstoring alleen effectief is in het bevorderen van secundaire follikelgroei16, hebben we onlangs succesvolle zwangerschappen en bevallingen aangetoond voor POR-patiënten die de medicijnvrije IVA-procedure gebruiken met corticale fragmentatie en orthotopische enting zonder behandeling van de Akt stimulerende geneesmiddelen. Geneesmiddelvrije IVA stimuleert het vroege stadium van eierstokfollikels om zich na slechts één operatie te ontwikkelen tot de preantrale follikelfase en verhoogde het aantal opgehaalde oöcyten voor IVF-embryotransfer15,18. De geneesmiddelvrije IVA-aanpak heeft verschillende voordelen ten opzichte van onze oorspronkelijke IVA door 1) het vermijden van potentieel follikelverlies tijdens de cultuur, 2) het minimaliseren van invasiviteit en kosten van de tweede operatie, 3) waarbij alleen korte termijn bedrust na de operatie betrokken is en 4) potentieel van spontane zwangerschap als gevolg van orthotopische enting. We hebben onlangs een videoartikel gepubliceerd met de chirurgische procedures van medicijnvrije IVA19 en gedetailleerde protocollen voor eierstokstimulatie na de operatie20. Hier presenteren we details over laboratoriummethoden die nodig zijn voor medicijnvrije IVA.
Protocol
Representative Results
Discussion
In dit manuscript toonden we een gedetailleerd laboratoriumprotocol voor drugsvrije IVA. De drug-vrije IVA is een nieuwe benadering van onvruchtbaarheidsbehandeling voor POR-patiënt met afnemende ovariële reserve om secundaire follikelsgroei te bevorderen, resulterend in het opleveren van meer rijpe oöcyten na ovariële stimulatie en toenemend in succesvolle zwangerschap20. Bij 15 POR-patiënten met een afnemende ovariële reserve bereikte deze aanpak één spontane zwangerschap, in vitro bevru…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We danken Tatsuji Ihana, Sachiyo Kurimoto, Kazuko Takahasih, Yuki Yoshizawa, Maho Arashi, Kentaro Fujita, Erina Kudo, Yuka Kurimoto en Mayuko Wakatsuki voor het ondersteunen van de drugsvrije IVA-procedure en prof. Aaron J.W. Hsueh (Stanford University School of Medicine, Stanford, CA) voor het kritisch lezen en bewerken van het manuscript. We danken ook Rebecca Truman en Gregory Truman voor het invoegen van Engelse vertelling. Deze studie werd ondersteund door The Japan Society for the Promotion of Science (JSPS), Scientific Research B (19H03801) en Challenging Exploratory Research (18K19624).
Materials
| 4.5 onz specimen container | FALCON | 354013 | Other products may also be suitable |
| 60mm dish | FALCON | 351007 | Other products may also be suitable |
| 50 x 50 cm sterile drape | HOGY Medical | SR-823 | Any type of sterile produsts may also be suitable |
| Disposable pippete | FALCON | 357575 | Other products may also be suitable |
| Fine scissors, Curved | WPI | #14224-G | Although other products may also be suitable, we strongly recommend use this products |
| Hot plate | TOKAI HIT | TPiE-SP | Use at operation room to maintain the temperature of dishes containing ovarian tissue before transplantation |
| Human Serum Albumin Solution | Irvine Scientific | 9988 | Medium for handling ovarian tissue |
| IVA cannule | KITAZATO | 446030 IVA-6030E | Specific cannula for tissue autografting |
| KAI medical Disposable scalpel | WPI | #5 10-A | Although other products may also be suitable, we strongly recommend use this products |
| Micro scissors, Curved | WPI | #503364 | Although other products may also be suitable, we strongly recommend use this products |
| Modified HTF Medium-HEPES | Irvine Scientific | 90126 | Medium for handling ovarian tissue |
| Sterile gauze | Osaki Medical | 15004 | Any type of sterile produsts may also be suitable |
| Swiss Tweezers, Curved Tips | KAI | #504505 | Although other products may also be suitable, we strongly recommend use this products |
References
- Liang, T., Motan, T. Mature Oocyte Cryopreservation for Fertility Preservation. Advances in Experimental Medicine and Biology. 951, 155-161 (2016).
- Yoon, T. K., et al. Live births after vitrification of oocytes in a stimulated in vitro fertilization-embryo transfer program. Fertility and Sterility. 79 (6), 1323-1326 (2003).
- Donnez, J., et al. Livebirth after orthotopic transplantation of cryopreserved ovarian tissue. Lancet. 364 (9443), 1405-1410 (2004).
- Meirow, D., et al. Pregnancy after transplantation of cryopreserved ovarian tissue in a patient with ovarian failure after chemotherapy. New England Journal of Medicine. 353 (3), 318-321 (2005).
- De Vos, M., Devroey, P., Fauser, B. C. Primary ovarian insufficiency. Lancet. 376 (9744), 911-921 (2010).
- Scott, R. T., et al. Follicle-stimulating hormone levels on cycle day 3 are predictive of in vitro fertilization outcome. Fertility and Sterility. 51 (4), 651-654 (1989).
- Ferraretti, A. P., et al. ESHRE consensus on the definition of ‘poor response’ to ovarian stimulation for in vitro fertilization: the Bologna criteria. Human Reproduction. 26 (7), 1616-1624 (2011).
- Huhtaniemi, I., et al. Advances in the Molecular Pathophysiology, Genetics, and Treatment of Primary Ovarian Insufficiency. Trends in Endocrinology and Metabolism. 29 (6), 400-419 (2018).
- Męczekalski, B., Maciejewska-Jeske, M., Podfigurna, A. Reproduction in premature ovarian insufficiency patients – from latest studies to therapeutic approach. Prz Menopauzalny. 17 (3), 117-119 (2018).
- Baker, V. Life plans and family-building options for women with primary ovarian insufficiency. Seminars in Reproductive Medicine. 29 (4), 362-372 (2011).
- Englert, Y., Govaerts, I. Oocyte donation: particular technical and ethical aspects. Human Reproduction. 13, 90-97 (1998).
- Englert, Y., Rodesch, C., Laruelle, C., Govoerts, I. Oocyte donation: ethical aspects related to the donor. Contraception, Fertilite, Sexualite. 25 (3), 251-257 (1997).
- Storgaard, M., et al. Obstetric and neonatal complications in pregnancies conceived after oocyte donation: a systematic review and meta-analysis. BJOG: An International Journal of Obstetrics and Gynaecology. 124 (4), 561-572 (2017).
- Storgaard, M., Malchau, S., Loft, A., Larsen, E., Pinborg, A. Oocyte donation is associated with an increased risk of complications in the pregnant woman and the fetus. Ugeskrift for Laeger. 179 (11), (2017).
- Kawamura, K., et al. Hippo signaling disruption and Akt stimulation of ovarian follicles for infertility treatment. Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (43), 17474-17479 (2013).
- Hsueh, A. J., Kawamura, K., Cheng, Y., Fauser, B. C. Intraovarian control of early folliculogenesis. Endocrine Reviews. 36 (1), 1-24 (2015).
- Li, J., et al. Activation of dormant ovarian follicles to generate mature eggs. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (22), 10280-10284 (2010).
- Suzuki, N., et al. Successful fertility preservation following ovarian tissue vitrification in patients with primary ovarian insufficiency. Human Reproduction. 30 (3), 608-615 (2015).
- Tanaka, Y., Hsueh, A. J., Kawamura, K. Surgical approaches of drug-free in activation and laparoscopic ovarian incision to treat patients with ovarian infertility. Fertility and Sterility. , (2020).
- Kawamura, K., Ishizuka, B., Hsueh, A. J. W. Drug-free in-vitro activation of follicles for infertility treatment in poor ovarian response patients with decreased ovarian reserve. Reproductive Biomedicine Online. 40 (2), 245-253 (2020).
- Haino, T., et al. Determination of Follicular Localization in Human Ovarian Cortex for Vitrification. Journal of Adolescent and Young Adult Oncology. 7 (1), 46-53 (2018).
- Baird, D. T., Webb, R., Campbell, B. K., Harkness, L. M., Gosden, R. G. Long-term ovarian function in sheep after ovariectomy and transplantation of autografts stored at -196 C. Endocrinology. 140 (1), 462-471 (1999).
- Qin, Y., Jiao, X., Simpson, J. L., Chen, Z. J. Genetics of primary ovarian insufficiency: new developments and opportunities. Human Reproduction Update. 21 (6), 787-808 (2015).
- Domniz, N., Meirow, D. Premature ovarian insufficiency and autoimmune diseases. Best Practice & Research: Clinical Obstetrics & Gynaecology. 60, 42-55 (2019).
- Laven, J. S. Primary Ovarian Insufficiency. Seminars in Reproductive Medicine. 34 (4), 230-234 (2016).
- Grynberg, M., et al. Fertility preservation in Turner syndrome. Fertility and Sterility. 105 (1), 13-19 (2016).
- Tomao, F., Spinelli, G. P., Panici, P. B., Frati, L., Tomao, S. Ovarian function, reproduction and strategies for fertility preservation after breast cancer. Critical Reviews in Oncology/Hematology. 76 (1), 1-12 (2010).
- Kim, S., Lee, Y., Lee, S., Kim, T. Ovarian tissue cryopreservation and transplantation in patients with cancer. Obstetrics & Gynecology Science. 61 (4), 431-442 (2018).
- Donnez, J., Dolmans, M. M. Ovarian tissue freezing: current status. Current Opinion in Obstetrics and Gynecology. 27 (3), 222-230 (2015).
- Wu, R. C., Kuo, P. L., Lin, S. J., Liu, C. H., Tzeng, C. C. X chromosome mosaicism in patients with recurrent abortion or premature ovarian failure. Journal of the Formosan Medical Association. 92 (11), 953-956 (1993).
- De Munck, N., Vajta, G. Safety and efficiency of oocyte vitrification. Cryobiology. 78, 119-127 (2017).
- Argyle, C. E., Harper, J. C., Davies, M. C. Oocyte cryopreservation: where are we now. Human Reproduction Update. 22 (4), 440-449 (2016).
