ЭКО: как ученые научились оплодотворять яйцеклетку и выращивать эмбрионы вне человеческого организма

Эксперименты на животных

Первая попытка экстракорпорального оплодотворения была предпринята венским эмбриологом Самуэлем Леопольдом Шенком в 1878 году. Работая с биоматериалом кроликов и морских свинок, Шенк отметил, что деление клеток происходит после добавления спермы в яйцеклетки. В 1934 году Грегори Пинкус и Эрнст Энцманн также провели эксперимент по экстракорпоральному оплодотворению на кроликах. Они утверждали, что это первая успешная беременность с использованием ЭКО, но более поздний анализ исследования показал, что оплодотворение технически произошло in vivo, а не in vitro. Они имплантировали яйцеклетку в матку кролика за двенадцать часов до полного созревания сперматозоидов, и оплодотворение фактически случилось внутри организма.

В начале 1950-х годов ученые Мин Чу Чанг в Соединенных Штатах и Колин Рассел Остин в Австралии независимо друг от друга обнаружили, что сперматозаиды млекопитающих должны провести некоторое время в органах женской репродуктивной системы, прежде чем они обретут способность оплодотворять. Открытие позволило успешно выполнить процедуру in vitro путем смешивания сперматозоидов и яйцеклеток кроликов: этот способ используется клиниками экстракорпорального оплодотворения и сегодня. Также эксперимент помог исследователям лучше изучить механизм оплодотворения.

Лапароскопия на службе ЭКО

Когда исследователи доказали, что яйцеклетки кроликов могут быть оплодотворены сперматозоидами в пробирках, британский ученый-физиолог Роберт Эдвардс из Кембриджского университета решил проверить, применим ли данный метод для человека. В ходе предварительных исследования он сделал ряд важных открытий:

• о созревании яйцеклетки;
• о гормонах;
• об оптимальном моменте для оплодотворения;
• о необходимых условиях, при которых сперматозоид может оплодотворить яйцеклетку;
• об условиях для выживания сперматозоидов и яйцеклетки вне матки.

В результате доктор Эдвардс создал специальную жидкую среду, благоприятную для оплодотворения. И в 1969 году его усилия увенчались успехом: впервые человеческая яйцеклетка была оплодотворена в пробирке. Но дальше яйцеклетка не развивалась. Ученый предположил, что яйцеклетки, созревшие в яичниках до момента изъятия для экстракорпорального оплодотворения, будут функционировать лучше. Чтобы получить такой материал, Эдвардс обратился к гинекологу Патрику Стептоу из Олдемской больницы. Стептоу был известен тем, что широко использовал лапароскопию для обследования яичников. С помощью лапароскопа врач добыл подходящую яйцеклетку, а доктор Эдвардс добавил сперму. Оплодотворенные яйцеклетки начали делиться и в итоге образовали эмбрионы из восьми клеток — бластоциста.

Исследование стало темой активных этических дебатов. Религиозные лидеры и некоторые ученые потребовали, чтобы проект был остановлен. Несмотря на критику и проблемы с финансированием, Эдвардс и Стептоу продолжили исследования. В 1971 году они попробовали имплантировать оплодотворенную яйцеклетку пациентке, но безуспешно.

Первый ребенок «из пробирки»

Лесли и Джон Браун после девяти лет неудачных попыток завести ребенка обратились в больницу, где работал Стептоу. Было проведено экстракорпоральное оплодотворение, и когда оплодотворенная яйцеклетка превратилась в бластоцисту, она была пересажена миссис Браун. 25 июля 1978 года в больнице с помощью кесарева сечения родилась здоровая девочка Луиза Браун. Первый ребенок, появившийся на свет благодаря экстракорпоральному оплодотворению.

Стеклянная емкость, где была зачата Луиза, теперь находится Музее науки в Лондоне, хотя изначально процедура проходила в обстановке секретности из-за неоднозначной реакции общества. Позже Эдвардс и Стептоу хотели предложить британской Национальной службе здравоохранения сделать ЭКО частью бесплатного медицинского обслуживания, но официальные лица испугались. И тогда доктора открыли частную клинику под Кембриджем. Женщин, желающих забеременеть, было много, несмотря на трудности:

1. Лечение стоило дорого — 3 тысячи фунтов.
2. Результативность не превышала 12%.

Каждые три часа пациенткам приходилось сдавать мочу на анализ, чтобы врачи могли отследить нужный момент овуляции. А после пересадки эмбриона женщинам рекомендовалось оставаться в горизонтальном положении. Вскоре в клинику начали приезжать другие врачи, чтобы освоить новый метод. В 2010 году Роберт Эдвардс получил Нобелевскую премию. Патрика Стептоу на тот момент уже не было в живых.

В Советском Союзе первый ребенок «из пробирки» родился 1986 году, процедуру проводили гинеколог Елена Калинина и эмбриолог Валентин Лукин в лаборатории, возглавляемой эмбриологом Борисом Леоновым.

ЭКО сегодня

Эдвардс и Стептоу проводили ЭКО в естественных циклах без гормональной стимуляции и с подробным мониторингом роста фолликулов. Современное экстракорпоральное оплодотворение по протоколу чаще всего начинается с искусственной стимуляции, чтобы созрело более одного фолликула: для ЭКО нужны несколько яйцеклеток, ведь не все эмбрионы жизнеспособны. Существует заблуждение, что препараты с фолликулостимулирующим гормоном провоцируют рак, но у ученых нет оснований так считать. Кроме того, для дальнейшего извлечение ооцитов больше не используется лапароскопия: зрелые яйцеклетки добывают с помощью пункции под наблюдением УЗИ. Затем происходит оплодотворение сперматозаидами донора: эмбрионы развиваются под контролем врачей в течение 5-6 дней. Перед тем, как перенести эмбрион в тело матери, проводится генетическое тестирование, чтобы исключить выкидыш и патологии плода. Сам процесс переноса длится несколько минут.

Этапы ЭКО:

1. Стимуляция овуляции для роста нескольких фолликулов в яичниках.
2. Трансвагинальная пункция фолликулов под контролем УЗИ для получение зрелых яйцеклеток из фолликулов.
3. Оплодотворение яйцеклетки вне организма матери: сперматозаиды помещаются к яйцеклеткам в специальную питательную среду в инкубатор, где поддерживается определенная температура. В инкубаторе эмбрионы растут около 5 дней до стадии бластоцисты.
4. Перенос эмбрионов в полость матки с помощью катетера.
5. Диагностика беременности: анализ крови и контрольное УЗИ.

Остальные эмбрионы можно заморозить, чтобы позже повторить процедуру. Криохранилища предназначены для ооцитов и сперматозоидов. Особую актуальность эта услуга приобрела во время пандемии, так как нельзя было исключать риски, что вирус может снижать мужскую фертильность (в настоящий момент известно, что COVID-19 не влияет на репродуктивную функцию у мужчин).

В 2020 году в России было проведено 60 тысяч процедур ЭКО, около половины которых привели к родам. Несмотря на высокую востребованность, этические споры вокруг экстракорпорального оплодотворения не утихают до сих пор.