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方法論記事

思春期前の少女と女性の生殖能力保存を最適化するための卵巣組織から採取した卵母細胞の凍結保存

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DOI:

10.3791/61777

2020年10月23日

この記事について

サマリー

思春期前の少女および早期卵巣機能不全のリスクがある女性における妊孕性温存のためのプロトコルを提案します。これは、卵巣組織から回収された卵子の卵巣組織の凍結と凍結保存を組み合わせたものです。この戦略により、安全性が向上し、生殖能力維持の生殖能力が最適化され、出産の可能性が最大化されます。

要約

ヒト卵巣組織凍結保存(OTC)は、思春期前の少女や早発性卵巣機能不全(POI)のリスクがある女性の生殖能力を維持するために、世界中でますます使用されています 緊急の性腺毒性治療または卵巣手術の文脈で。患者の管理、温存、妊孕性戦略、さらには技術的な検査プロトコルに関するコンセンサスがないため、妊孕性の維持は困難であり、各手順は患者プロファイルの特性と独自のリスク・ベネフィット比に適応させる必要があります。OTCでは、成熟/未成熟卵子を卵巣組織サンプル内の大小胞状卵胞から直接吸引したり、思春期前の少女や女性の卵巣組織解剖中に成長中の卵胞から培養培地に放出することができます。この原稿では、卵巣組織の凍結と卵巣組織サンプルから採取した成熟/未成熟卵子の凍結保存を組み合わせて、生殖能力保存の生殖能力を向上させるプロトコルを紹介します。凍結保存前、凍結保存中、および凍結保存後の卵巣組織および卵子の適切な収集、取り扱い、および保存について説明します。凍結保存/融解した卵巣組織サンプルと卵子のその後の使用と安全性、および未成熟卵子のin vitro成熟の最適なタイミングについても説明します。思春期前の少女と女性の生殖能力保存にこのプロトコルを体系的に使用することをお勧めします。これは、妊孕性保存の全体的な生殖能力を高めます (つまり、OTCに加えて卵子ガラス化)、また、安全性と妊孕性保存の使用を改善します (つまり、卵子の融解対卵巣移植片)、POIのリスクがある患者の出産成功の可能性を最大化します。

概要

不妊治療の分野は、早期卵巣機能不全(POI)1,2,3のリスクがある患者の数の増加により、過去20年間で成長しました。受胎能を維持するために現在利用可能な医療オプションは、卵巣組織凍結保存(OTC)4、卵巣刺激後の卵子/胚凍結5、GnRH類似体の投与6、または卵巣転位7です。OTCは、特に思春期前の少女において、現在利用可能な唯一の選択肢である思春期前の少女や、性腺毒性治療の開始を遅らせることができない女性において、不妊治療のための大きな進歩です2,4

OTCは、卵巣皮質2の外側1mmに位置する多数の原始卵胞の保存を可能にする。凍結/融解した卵巣組織は、その後、移植片(同所性または異所性、自家またはドナー)によって使用することも、in vitroで培養して成熟卵子を得ることもできます2。凍結融解した思春期前卵巣組織サンプルの移植片は、思春期を誘発することが示されています8,9。女性では、凍結融解卵巣皮質の同所性自家移植後の生殖転帰は安心でき、出生率は自然受胎後に57.5%に達し10、生殖補助医療(ART)受胎後11で30〜70%に達します。2004年に凍結融解したヒト卵巣組織の同所性移植による最初の生児出産以来12、この技術により、世界中で少なくとも130人の子供が誕生することができました2。移植片組織のホルモンおよび生殖機能は、一般に数年間持続します11,13,14、その長期的な機能性が確認されています。

しかし、卵巣組織サンプルの自己移植は、一部の患者15,16,17,18、特に白血病生存者19において、生存可能な悪性細胞を再導入する理論上のリスクを伴う。今日まで、凍結/融解した卵巣皮質の移植片を介したがんの伝播の症例は、健康ながん生存者では報告されておらず11、卵巣皮質の線維性無血管性が悪性細胞の播種にとって住みにくい微小環境を表している可能性があることを示唆しています。それにもかかわらず、卵巣組織の移植片は依然として実験的で挑戦的な技術であり、卵子の使用は、生殖能力を回復するための卵巣組織移植よりも簡単で安全なアプローチとして現在検討されるべきであることを示しています。興味深いことに、思春期前の少女と女性の両方で、OTC中に未熟な卵子を卵巣組織から容易に回収することができ16、卵巣皮質組織の凍結に加えて、生殖能力回復の可能性を最大化するための信頼できる供給源となる可能性があることを示唆しています。これらの卵子は、ARTラボで目に見える胞状卵胞からex vivoで手動で吸引するか、卵巣組織解剖後に使用済み培地から単離することができます。回収された卵子は、その後、未成熟段階で直接ガラス化されるか、またはin vitro成熟(IVM)20,21を使用してガラス化ステップの前に成熟させることができます。

この原稿では、卵巣組織の凍結保存と、卵巣組織から取得した成熟卵子(MII期卵子)および/または未成熟卵子(すなわち、胚胞(GV)および中期I(MI)期卵子)の単離および凍結保存を組み合わせたプロトコルを提案します。このプロトコルは、思春期前の少女と女性の両方の生殖能力維持の可能性を最大化するために必要なすべての具体的な手順を概説しています。

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プロトコル

すべての女性 (18 歳以上) とすべての未成年の少女とその両親は、POI のリスクがある患者の生殖能力を維持するためのインフォームド コンセント フォームに署名しました。このプロトコルは、私たちのセンターの日常的なART手順と見なされています 不妊治療のための保存。これは、私たちの機関の人間研究倫理委員会のガイドラインに従っています。

1. 品質管理

  1. 38 歳≤女性で、循環抗ミュラー管ホルモン濃度 >1 ng/mL を含み、性腺毒性治療による POI のリスク増加の存在を示しています。不妊治療のための卵子ガラス固化術の対象となる女性、十分な情報に基づいた同意を与えることができない状態の女性、または麻酔や手術による合併症のリスクが高い女性を除外します。
  2. この手順を開始する前に、署名された患者の同意書の存在を確認してください。
  3. 2つの異なる凍結保存貯蔵タンク内の2つの空いている場所を特定します。クライオチューブ/ストローの半分は最初の貯蔵タンクに保管され、クライオチューブ/ストローの残りの半分は他のタンクに保管されます。これにより、タンクが故障した場合にサンプルが完全に失われるリスクを最小限に抑えることができます。
  4. このプロトコルに必要なすべての医療機器の可用性と機能を確認してください。解剖ステップには、鋭利な直線刃と細かく研がれた先端を備えた滅菌外科用解剖ハサミと、滅菌された非外傷性組織鉗子が推奨されます。
  5. すべての医療機器について、すべての品質管理手順が尊重されていることを確認してください(特に、滅菌プロセスの検証と日常的な管理、有効期限/ロット番号の検証と追跡)。
  6. 手順全体を通して無菌/無菌環境を維持し、すべての安全上の注意を慎重に実現します。
  7. 患者ごとに異なる皿、ピペット、手術器具を使用してください。

2. 保存の前日

  1. 鉱物油で覆われたIVF培地を含む滅菌60 mm体外受精ペトリ皿1枚を準備し、5%O2 および5%CO2の雰囲気で37°Cで一晩皿をインキュベートします。このディッシュを使用して、組織から回収される可能性のある卵丘卵母細胞複合体(COC)を収集します(セクション7.2を参照)。
  2. IVF培地を含む滅菌35 mm体外受精ペトリ皿を1枚調製し、5% O2 および5% CO2の雰囲気下で37°Cで一晩インキュベートします。この皿を卵子の剥離ステップに使用します(セクション9.1を参照)。
  3. 鉱油で覆われたIVF培地を含む滅菌35 mm体外受精ペトリ皿1枚を準備し、5%O2 および5%CO2の雰囲気下で37°Cで一晩インキュベートします。この皿を使用して、剥離ステップの後に卵子を収集します(セクション9.4を参照)。

3. 卵巣組織の採取と輸送

  1. 全身麻酔下で腹腔鏡手術を行うには、臍部に10mmのポートを1つ、5mmのポートを2つ(1つは左下象限に、もう1つは右に配置)を使用します。
  2. 腫瘍医、外科医、およびARTユニットの医療スタッフのコンセンサス決定に従って、卵巣予備能、サイズ、および両方の卵巣の巨視的側面(図1A1–B1)および計画された性腺毒性プロトコルに基づいて、部分的または完全な片側卵巣摘出術を実施します。鋭利なハサミまたは外科用ステープルで卵巣摘出術を行います。保存する卵巣組織に付随的、電気的、または熱的損傷を引き起こす可能性のある解剖装置は使用しないでください。.
    注: 完全な片側卵巣摘出術は、一般的に思春期前の少女16,22 で行われますが、部分的な片側卵巣摘出術は、大きな卵巣および/または卵巣予備能が高い成人患者で一般的に達成できます。

卵巣の解剖と切片のプロセス。画像は卵巣、SAF 片、皮質、髄質、CL を示しています。
図1:卵巣組織の凍結保存。 急性骨髄性白血病を患っている思春期前の少女(A、7歳患者)と女性(B、28歳患者)における卵巣組織凍結保存。(A1-B1)卵巣の腹腔鏡下図。(A2-B2-B3)卵巣組織の解剖。(B4判)皮質卵巣組織。CL:黄体。SAF:小さな胞状卵胞。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

  1. 手作りまたは市販の腹腔鏡検体回収バッグを使用して卵巣組織の排出を行います。
  2. 卵巣組織を4°Cの培地が入った滅菌チューブに入れます。 組織は培地に完全に浸す必要があります。
  3. 最適な結果を得るために、4°Cの断熱ポーチに入った卵巣組織を直ちにARTラボに輸送します。
    注:必要に応じて、卵巣組織は、組織23の品質を脅かすことなく、収集後最大26時間、低温(約4°C)で実験室に輸送することができる。

4. 卵巣組織の準備

  1. 卵巣組織を、4°Cで20 mLの予冷培地を含む滅菌済みの90 mm体外出型外出用ペトリ皿に移します。
  2. 卵巣組織が入ったシャーレをコールドプレート(4°C)に載せ、垂直層流クリーンベンチに置いて、微生物汚染のリスクを最小限に抑えます。

5. 卵巣組織サンプルからの手動卵胞吸引

  1. 目に見える胞状卵胞(卵巣組織の表面に存在する場合)を、1 mLの使い捨てシリンジに接続された21 Gシリンジ針で吸引します。.
    注: この手順は難しい場合があります。別の方法として、目に見える各胞状卵胞をメスで静かに開き、各卵胞の内側をIVF培地ですすいで、解剖培地内のCOCを柔らかく放出することもできます。
  2. 収集した卵胞液を、室温で5mLのIVF培地を含む滅菌済みの60mmIVFシャーレに洗い流します。
  3. シリンジを室温で1 mLのIVF培地ですすぎ、液体を同じIVFシャーレに洗い流します。この手順を 2 回繰り返します。
  4. 倒立顕微鏡(50倍〜200倍)でCOCを同定し、分離します。
  5. ピペットで健康なCOCを、5%O2 および5%CO2の雰囲気で37°Cの油で覆われた事前に平衡化されたIVF培地を含む新しい滅菌60mmIVFペトリ皿に移します。
    注:健康なCOCには半透明の卵母細胞が含まれています。茶色の卵母細胞を示すアトレティックCOCを廃棄します。
  6. IVFシャーレをインキュベーター内の37°C、5%O2 および5%CO2 の雰囲気で、剥離ステップまで保管します(ステップ9を参照)。

6. 卵巣組織解剖

  1. 新鮮な凍結液を50mLの滅菌チューブで調製します。凍結液には、体外受精培地に1.5Mジメチルスルホキシド(DMSO)と10%のヒト血清アルブミンが含まれています。やさしく渦巻かせます。
    注:使用直前に準備する必要があります。
  2. 卵巣組織を切断し、髄質をできるだけ取り除きます(図1B4)。
  3. 卵巣皮質を、完全または部分的な片側卵巣摘出術の場合は、それぞれ10 mm x 10 mm x 1 mm、または0.5 mm x 0.5 mm x 1 mmのスライスに切断します(図1A2–B2–B3)。切断は、滅菌された外科用鋭利なハサミと非外傷性鉗子で行われます。
    注:卵巣組織の1つのスライスは、さらなる組織学的分析のために、卵巣皮質と髄質の両方で無傷のままです(ステップ8を参照)。
  4. 解剖後、1 mLのIVF培養培地で各卵巣皮質サンプルに対して2つの洗浄ステップ(または必要に応じてそれ以上)を実行して血液を除去します。洗浄後、すべての組織サンプルを新しい60 mmシャーレに新鮮なIVF培養培地とともに移します。
  5. 各卵巣皮質サンプルを、1 mLの凍結溶液が入ったクライオチューブに入れます。
    注意: ミキシングは不要です。さらなる組織学的分析のために保存された卵巣組織の切片は凍結保存されません(ステップ8を参照)。
  6. サンプルを4°Cで30分間保持し、凍結溶液と平衡化します。
  7. すべてのサンプルをゆっくりと凍結する技術で凍結保存します。冷却速度は、+4°Cから-9°Cまで-2°C/min、-50°C/minから-30°Cまでです。1分間、+4°C/分から-15°Cまで、-2°C/分から-40°Cまで保持します。最後に、プログラム可能な冷凍庫を使用して-25°C/分から-150°Cまで。
  8. クライオチューブをすぐに取り外し、-196°Cの液体窒素に注入します。
  9. クライオチューブの半分を最初の液体窒素貯蔵タンクに入れ、残りの半分を2番目の液体窒素タンクに入れます。

7. 解剖使用済みメディアからのCOCの手動分離

  1. 顕微鏡下(50倍〜200倍)で解剖した使用済み培地からCOCを同定します(図2)。

卵母細胞の成熟段階;標識卵丘、コロナ放射状、閉鎖性卵母細胞による顕微鏡画像。
図2:卵巣組織から回収された成熟COCと未成熟COC。 卵巣組織から回収された成熟(A)および未成熟(B1–B3、C1–C2)COC。(A)成熟卵子を含む成熟COC(第1極性体である中期II期卵子の存在)。(B1)-未熟卵子を含む健康な未熟COC(極性体なし、中期I期卵子)。(B2-B3)未熟な胚小胞期の卵子を含む健康な未熟な COC (極性体なし、前期 I 期の卵子)。(C1–C2)-大動脈の茶色の卵母細胞を含む不健康なCOC。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

  1. ピペットで健康なCOCを、5%O2 および5%CO2 の雰囲気で37°Cの油で覆われた事前に平衡化されたIVF培地を含む新しい滅菌60mmIVFペトリ皿に移します(ステップ2.1を参照)。
    注意: アトレティックCOCは廃棄します。
  2. IVFシャーレをインキュベーター内の37°C、5%O2 および5%CO2 の雰囲気で、剥離ステップまで保管します(ステップ9を参照)。

8. 卵巣組織組織学的解析

  1. 卵巣組織の残りのスライス(卵巣皮質と髄質の両方を含む)を3%ホルマリン溶液に固執し、組織学的検査のためにケミカルクリーンベンチで固定します。
    注:皮質サンプルが正常に凍結および保存された後にのみ実行する必要があります。
    注意:ホルマリン溶液は刺激性、腐食性、毒性があります。このステップは、体外受精検査室の外で慎重に実行する必要があります。
  2. この卵巣組織サンプルの完全な組織学的分析を処方し、悪性細胞の潜在的な存在の評価、および卵巣卵胞の数と種類(すなわち、それぞれ原始卵胞、一次卵胞、二次卵胞、および胞状卵胞)の説明を処方します。

9. 卵子の剥離と選択

  1. 卵子剥離を行います。大径ピペットチップ(容量0.1-20 μL、長さ:40.5 mm、ワークコーン径:6 mm、開口部:0.36 mm)を用いて、大径ピペットチップ(容量0.1-20 μL、長さ:40.5 mm、ワークコーン径:6 mm、開口部:0.36 mm)を用いて、穏やかなピペッティング(COCを剥離液中に排出することを繰り返す)を行い、ヒアルロニダーゼ溶液(80 IU/mLまたは最終濃度0.1 mg/mL)にCOCを短時間さらし、その後、鉱油で覆った予備平衡培地で2回の洗浄ステップを行い、余分な酵素を除去する(ステップ2.1参照)。
  2. 事前に平衡化した体外受精培地で150 μmのピペットチップを使用して穏やかにピペッティングすることにより、卵丘細胞とコロナラジエータ細胞の除去を最適化します(ステップ2.1を参照)。
  3. 倒立顕微鏡(倍率200〜400倍)を使用して健康な卵子の選択ステップを実行します。健康な卵子の成熟段階は、GV、MI、またはMII期の卵子である可能性があります(図3)。健康な卵子は、無傷で丸い細胞質、100〜150μmのサイズ、淡い色という形態学的特徴を持っています。
    注:閉鎖性卵母細胞と不健康な卵子を捨てます(図3D1–D3)。

卵母細胞成熟段階の顕微鏡画像。一部の細胞で同定された胚小胞 (GV)。
図3:卵巣組織から回収された成熟卵母細胞と未成熟卵子。 (A)成熟卵子(中期II.期卵子:第1極性体(PB、矢印)の存在、核は見えない)、(B1-B2)未熟卵子(中期I期卵子:極性体、核は見えない)、(C1-C3)未成熟卵子(胚小胞期(VG)卵子:極性体なし、細胞質内に核小体を持つ大きなハローが存在する(矢印))。 C1では、胚小胞期の卵子は不均一なサイズを示します。(D1-D3)アトレティック卵母細胞。PB:極体。GV:胚小胞。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

  1. インキュベーター内で健康な卵子を37°C、5%O2 および5%CO2 でガラス化ステップまでインキュベートします(ステップ2.1を参照)。

10. 卵子のガラス化

  1. 患者/検体の識別を確認します。
  2. 倒立顕微鏡(倍率200〜400倍)を使用して、健康な卵子の新しい選択ステップを実行します。
    注:閉鎖性卵母細胞や不健康な卵子は捨ててください。
  3. ガラス化ステップの直前に倒立顕微鏡を使用して、各健康な卵子の写真を撮ります。各卵子の成熟段階に注意してください。
    注:これらすべてのデータ(画像、サイズ、成熟段階)を患者のファイルに添付してください。
  4. 患者1人につき複数のストローを凍結保存する場合は、ストローごとに異なる識別番号を使用して区別してください。
  5. ストローごとに1つまたは2つの卵子を凍結保存します。
    注:成熟した生存卵子と未成熟の生存卵子は別々に凍結保存する必要があります。2つの卵子を同じストローで凍結保存する場合は、同様の形態学的特性を持つ卵子を選択することをお勧めします。
  6. 製造元の指示に従って、ガラス化キットを使用して健康な卵子を凍結保存します( 材料の表を参照)。
  7. 凍結保存卵母細胞を適切な装置にロードし、製造元の指示に従って液体窒素中で凍結保存します( 材料の表を参照)。
  8. ストローの半分を最初の液体窒素貯蔵タンクに入れ、残りの半分を2番目の液体窒素タンクに入れます。

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結果

2007年から2020年の間に、思春期前の少女43人と女性38人を含む、81人の女性患者から合計81人のOTCが実施されました。女性患者(思春期前の少女および女性)の平均年齢は14.21歳±9.61歳でした(平均±標準誤差)。最年少の患者は生後5か月、最年長の患者は33.6歳でした(表1)。思春期前の少女と女性の平均年齢は、それぞれ6.84歳±4.81歳(最小-最大:0.5-15.1歳)、22.7±6歳から5.92歳(最小-最大:14.2-33.6歳)でした(Mann-Whitney, p = 3.37 x 10-10)。

OTC前に性腺毒性治療の病歴を持つ患者の割合は、思春期前の少女で48.84%(21/43)、女性で13.16%(5/38)でした(Chi2、p = 0.0006)。全卵巣摘出術は大多数の患者(88.89%(72/81)、思春期前の少女43人、女性29人)に対して実施されたが、部分的卵巣摘出術は9人の女性に対してのみ実施された(フィッシャーの正確確率検定、p = 0.0006)。

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ディスカッション

現在の原稿は、卵巣組織の凍結と卵巣組織から採取した卵子の凍結保存を組み合わせたプロトコルを提供し、思春期前の少女とPOIのリスクがある女性の生殖能力の可能性を高めます。保存された卵子の量(すなわち、生存可能な卵子の数)および質(すなわち、DNA完全性および細胞質能力)を最適化し、臨床使用のための安全性を最適化するために、性腺毒性療法の開始前にこのプロトコルを実行することを強くお勧めします24。性腺毒性治療の前にこのプロトコルを実施できない場合は、性腺毒性治療の開始後にもこのプロトコルを実施できますが、ARTでこれらの卵子を使用する場合は、着床前遺伝子検査(PGT)、慎重な胎児モニタリング、羊水穿刺16などの特定の予防措置を保証するために、細心の注意を払うことをお勧めします。

生殖能力を維持するために回収すべき卵巣組織の量について明確なコンセンサスが得られない場合、思春期前の少女、および中等度/高のリスクに関連する患者、ま...

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開示事項

著者の誰も競合する利益を持っていません。

謝辞

妊孕性温存活動に携わってくださっている当センターの皆様(婦人科医、生物学者、腫瘍専門医、病理解学者)の皆様に感謝いたします。この研究は、妊孕性温存のための日常的な手順の一部として実施されました。資金は受け取っていません。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
1 ml使い捨てシリンジCDD1323101/7002655他の材料とサイズも適している場合があります
21ゲージシリンジ針メルクZ192481他の材料とサイズも適している場合があります
35 mm IVFペトリ皿Nunc150255他の材料とサイズも適している場合があります
60 mm IVFペトリ皿Nunc150270他の材料とサイズも適しています適切である
90 mm IVF ペトリ皿Nunc150360他の材料とサイズも適している場合があります
無外傷性鉗子MedlanePI 299 04他の材料とサイズも適切である可能性があります
連続 単一培養 HSAアーバイン科学90165卵胞液採取、COCインキュベーション、卵子剥離、およびガラス化ステップまでの卵子インキュベーションのための体外受精培地。
クライオチューブサーモサイエンティフィック368632その他の製品も適している場合があります
ジメチルスルホキシド (DMSO)MILTENYI BIOTEC SAS170-076-303クライオマックス DMSO 10 (EP)
GT40エア・リキード1,13,517貯蔵タンク
HSV 高セキュリティ ガラス化ストローアーバイン・サイエンティフィック25251ガラス化ストロー
ヒト血清アルブミンVitrolife10064他の製品も適しているかもしれません
リーボビッツL15培地ユーロビCM1L15000U卵巣組織の収集、輸送、組織解剖のための培養培地
リーボビッツL15培地ユーロビCM1L15000U凍結液のための培地
火星IVFクラスIIワークステーション/ L126 IVFデュアルクーパーサージカルWM1500 / 6-133-911-121ワークステーション
プログラム可能な冷凍庫プランナーKRYO 500Kryo 560-16他の機器も適しているかもしれません
鋭いまっすぐな刃と細かく研がれたポイントを備えたはさみMedlaneCI 034 03他の材料とサイズも適しているかもしれません
ストリッパーCooperSurgicalMXL3-STR-CGR他の製品も適切な
場合があります ヒント(150µm) ストリッパーCooperSurgicalMXL3-150他の製品も適している場合があります
ガラス固化キットアーバイン科学90133プロトコルは http://www.irvinesci.com/products/90133-so-vitrification-freeze-solutions で入手できます。他の製品も適しているかもしれません
オオ

参考文献

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