תפקודי רבייה מופחתים או לקויים - כלומר, תת פוריות ואי פוריות - נחשבו בעבר כנושאים המשפיעים על ההגשמה והרווחה של יחידים או זוגות הנאבקים בהולדת ילדים. אורח החיים המודרני, תוחלת החיים הארוכה יותר, הולדה דחויה וזיהום סביבתי, חברו להגברת התרחשות תת-פוריות ואי פוריות, הנתפסת כיום כבעיה של בריאות הציבור. הפיתוח של טכנולוגיות רבייה מסייעות (ART), במקרים רבים הקשורים להליכים כירורגיים זעיר פולשניים, טומן בחובו הבטחה לשיקום, לפחות חלקית, של תפקודי הרבייה וזוכה לעניין הולך וגובר בשימור פוריות בחולים אונקולוגיים, אפילו בגיל הילדים. יתר על כן, ART מצא יישומים ניכרים מחוץ לתחום הביו-רפואי. לדוגמה, החקלאות המודרנית התפתחה עם האפשרות להגביר ביעילות את צאצאיהם של בעלי חיים שנבחרו לתכונות יצרניות, מה שמשפיע באופן משמעותי על קיימות ורווחיות בעלי החיים. כמו כן, תוכניות לשימור חיות בר מסתמכות לעתים קרובות על מגוון רחב של אסטרטגיות רבייה בסיוע. בין הדוגמאות הבולטות ביותר הוא פרויקט BioRescue, המיישם "טכנולוגיות רבייה מתקדמות להצלת יונקים בסכנת הכחדה חמורה כמו הקרנף הלבן הצפוני". עם זאת, הכחדה מאיימת על גזעים מקומיים רבים המוחלפים ברחבי העולם על ידי גזעים קוסמופוליטיים פרודוקטיביים יותר. שימור פוריות, אם כן, הפך חיוני גם לשמירה על המגוון הביולוגי של המשאבים הגנטיים של בעלי החיים, כדי לשמור אותם זמינים לדורות הבאים של יצרנים וצרכנים. על פי השקפה זו, הקפאה של גמטות ועוברים מוצעת כאסטרטגיית שימור מחוץ לאתרה מכיוון שהיא טומנת בחובה פוטנציאל להחיות מינים או גזעים ביתיים בסכנת הכחדה או אפילו נכחדים. עם זאת, בעוד ששימור הקפאה של עוברים וזרע מבוסס למדי במינים רבים, שימור המורשת האימהית, הכוללת DNA מיטוכונדריאלי, אינו יעיל באותה מידה. המקור המוגבל לגמטות, היעדר תאי אב בוגרים, יחד עם המורכבות הביו-פיזית של הביציות הם בין הגורמים המגבילים העיקריים.
מטרת האוסף היא לספק תובנות לגבי מספר גישות מתודולוגיות, שנבחרו מבין המוצלחות ביותר, שיושמו על מנת להתגבר על חלק מהמגבלות המתוארות, המשתרעות על פני מינים שונים של יונקים.
באופן מסורתי, ייצור עוברים במבחנה (IVP) עושה שימוש בביציות הגדלות in vivo ומופקות מההקשר השחלתי כביציות לא בשלות ובעלות מלאה - שעוברות לאחר מכן התבגרות חוץ גופית (IVM) - או כביציות בוגרות. הגישה השנייה אופיינית לרבייה בסיוע רפואי בבני אדם ודורשת גירוי הורמונלי. עם זאת, ניתן לגייס בדרך זו רק כמות מוגבלת מאוד של גמטות והרוב המכריע של עתודת השחלות נותר בלתי מנוצל. כאן, גישות מתודולוגיות לגישה, לפחות בחלקן, למשאבים הלא מנוצלים מתוארות על ידי בארוס ועמיתיו1, תוך התמקדות בביציות גידול פרות, שנאספו משלבי התפתחות שקדמו לגידולם המלא. באופן ספציפי, גמטות שנאספו מזקיקים אנטרליים קטנים מתורבתים במבחנה ולאחר מכן ניתן להשתמש בהם ל- IVM, כמו בתוכניות מסורתיות של IVP בקר.
כפי שצוין לעיל, שלב ה-IVM אינו מיושם בדרך כלל בבני אדם, בשל יעילות נמוכה יותר של התהליך בהשוואה למינים אחרים. עם זאת, כאשר לא ניתן לקבוע גירוי הורמונלי לפני כימותרפיה, הקרנות או ניתוח, למשל, במטופלות בגיל טרום גיל ההתבגרות, או כאשר ההתערבות חייבת להיות מיידית, או שיש רגישות ידועה לגירוי השחלות, IVM מהווה אפשרות לשימור פוריות. בתרחיש זה, ליו ועמיתיו2 מציעים גישה כירורגית וביוטכנולוגית משולבת למטופלות העוברות ניתוח גינקולוגי שפיר, לפיה ביציות להפריה חוץ גופית נשלפות בהקשר עם הניתוח הגינקולוגי (OP-IVM). שימור פוריות המטופל הושלם על ידי הקפאת ביציות או הפריה.
למעשה, בכל פעם שיש בן זוג זמין, שימור הקפאה של עוברים מועדף בשל הסטנדרטיזציה וההצלחה הגבוהות יותר בהשוואה להקפאת הביציות. הביצית היא למעשה תא גדול, בעל יחס שטח/נפח נחות, תכולת שומנים חשובה ועטוף במדף חלבון, כל המאפיינים שהופכים את התא הזה לעמיד בצורה גרועה לחדירת קריופרוטקטנטים ואפילו שיעורי ירידת טמפרטורה במהלך הקפאה והקפאה מהירה במיוחד. עם זאת, תוכניות שימור פוריות, בחולים אנושיים כמו בדגימות של בעלי חיים, יפיקו תועלת רבה מגישה כזו. בתצוגה זו, מוצגים שני פרוטוקולים המקדמים הקפאה מהירה במיוחד של ביציות, הידועה גם בשם ויטריפיקציה, בביציות חתולים ובקרים 3,4. בעוד שסוקו ועמיתיו מדגישים את החשיבות של תנאי התרבות שלאחר ההתחממות ואת העיתוי לשיקום פוטנציאל התפתחות הביציות בתורמים צעירים4 שעשויות להיות לו השלכות גם על חולים אנושיים לפני גיל ההתבגרות, קולומבו ולובוני ממקדים את תשומת ליבם בפיתוח פרוטוקולים ידידותיים לשטח, שמטרתם בעיקר להגן על המגוון הביולוגי של חיות הבר3.
אפשרות חלופית להקפאת ביציות היא שימור בהקפאה של שברי שחלות. בסופו של דבר ניתן לרוקן את השברים הללו מביציות גדולות יותר כדי להיות מיועדות להליכים אחרים כפי שתוארו על ידי Brouillet et al.5. לאחר מכן יהיה צורך לתרבית שברי שחלות על מנת לאפשר צמיחת זקיקים וביציות סגורות, עד להגעה לשלבים מתאימים. לחלופין, ניתן להשתיל אותם מחדש6. עם זאת, גישה זו נותרה ניסיונית ברובה, ולמרות הצלחה מסוימת במתן הוכחה עקרונית להיתכנות, היא עדיין דורשת מאמצים ניכרים לא רק מנקודת מבט של מחקר ופיתוח אלא גם ברמת הביולוגיה/פיזיולוגיה הבסיסית, כפי שצוין על ידי התרומה שסיפקו ווינשיפ ועמיתיו7.
אחרון חביב, שימור פוריות כרוך בחובה באפשרות של העובר שנוצר להשתיל ולהתפתח עד הסוף. בהשקפה זו, מדווחת גישה להבטחת זיהוי אם-עובר הולם תוך שימוש בהתערבויות כירורגיות זעיר פולשניות בסוס8.
אוסף מקיף של גישות ביוטכנולוגיות וכירורגיות מוצג כאן עבור קבוצות המחקר והרפואה המחפשות מתודולוגיות חדשניות לשימור פוריות, בתקווה ששיתוף הפרוטוקולים היסודי יועיל לשיפור הפרקטיקה הקיימת ולחשיבה ביקורתית על האתגרים הרלוונטיים בתחום וכיצד ניתן להתגבר עליהם.