İnimplantasyon öncesi gelişim sırasında embriyolar, çevredeki ortama düşük moleküler ağırlıklı metabolitleri sürekli tüketir ve salgılar. Bu nedenle, harçlanan embriyo kültür ortamının (SECM) bileşimi, embriyo metabolik aktivitesini yansıtır ve embriyo fizyolojisi ile gelişimsel yeterliliğinin invaziv olmayan fonksiyonel bir okumasınısağlar 1,2. Bu metabolik ayak izinin analizi, geleneksel değerlendirme yöntemlerini tamamlayabilir ve destekli üreme teknolojisinde embriyo seçme stratejilerinigeliştirebilir 3,4. Özellikle, amino asit ve karbonhidrat dönüşümündeki değişiklikler embriyo gelişim potansiyeli ve canlılığı 5,6,7 ile ilişkilendirilmiştir.
Nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi, harcanmış embriyo kültürortamları 8,9,10 dahil olmak üzere çeşitli biyolojik örneklerin hedefsiz metabolit profillenmesinde yaygın olarak kullanılır. Ancak, bu örneklerin analizi analitik açıdan zorlayıcı olmayadevam etmektedir 11. Rutin klinik uygulamada, embriyolar fizyolojik koşulları taklit edecek şekilde tanımlanmış mikro ortamlarda kültürlenir. Kültür ortamları, osmotik basıncı stabilize etmek, toksik bileşikleri bağlamak ve normal gelişimi destekleyen lipidler ile büyüme faktörleri için taşıyıcı moleküller sağlamak için genellikle albümin gibi proteinlerle takviyeedilir. Buharlaşmayı önlemek ve sabit çözünen konsantrasyonlarını korumak için, kültür damlacıkları steril parafinyağı 13 ile örtülür.
Üst üste örtülen yağ ve protein bileşenlerinden kaynaklanan lipidler, glikoz, piruvat ve amino asitler gibi düşük moleküler ağırlıklı metabolitlerden gelen dar rezonansları gizleyen geniş arka plan sinyalleri üretir. Ayrıca, standart 5 mm NMR tüplerinde mikrolitre örnek hacimlerinin analizi, RF bobininin aktif hacmine ulaşmak için önemli ölçüde seyreltme gerektirir. Analit konsantrasyonundaki bu azalma, sinyal-gürültü oranını (S/N) ciddi şekilde azaltır, düşük bolluklu metabolitleri gizler ve tekrarlanabilir nicelik belirlemeyi engeller. Birçok çalışma NMR tabanlı metabolomikleri insan embriyosu kültür ortamına uygulamış olsa da, standart ve tekrarlanabilir toplama ve hazırlama protokollerinin eksikliği, tekrarlanabilirlik ve çalışmalar arası karşılaştırılabilirliğisınırlamıştır 8,9,11.
Burada, insan embriyo kültür ortamının örnekleme ve analiziyle ilgili teknik zorlukları aşmak için tasarlanmış NMR tabanlı metabolomik iş akışını (Şekil 1) sunuyoruz. Yaklaşım, yağ taşınmasını azaltmak için kontrollü damla toplama, sulandırma artefaktlarını önlemek için florlu etilen propilen (FEP) astarları kullanılarak mikrolitre hacmi alımını ve Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG) darbe dizisi kullanılarak makromoleküler sinyal zayıflatmasını birleştirir.