Munasolusta alkioksi – alkionkehityksen ABC

Blogi 7.5.2019

Lapsettomuusklinikan laboratoriossa työskentely on monen laboratoriotyötä tekevän haave, eikä ihme. Me Felicitas Mehiläisen laboratorion biologit, bioanalyytikot ja laboratoriohoitajat olemme etuoikeutettuja, kun saamme seurata elämän alkua ja olla mukana auttamassa luontoa onnistumaan. Ammattikielestä ja lyhenteistä huolimatta työmme ei ole salatiedettä, vaan perustuu biologian ymmärrykseen ja luonnon olosuhteiden jäljittelemiseen. Haluamme siksi esitellä solujen ja alkioiden varhaista kehitystä – tervetuloa matkalle!

Moni ei varmaan tiedä, että koeputkihedelmöityshoidon nimitys on hieman harhaanjohtava, sillä munasoluja tai alkioita ei käsitellä lainkaan koeputkissa. Sen sijaan keräämme munasolut lääkärin munarakkuloista punktoimasta munarakkulanesteestä viljelyliuosta sisältäville maljoille. Munasolut hedelmöitetään heti punktiopäivänä joko lisäämällä maljalle hyvin liikkuvia siittiöitä tai viemällä yhden siittiön munasolun sisään ohuen lasineulan avulla. Tätä kutsutaan myös mikroinjektioksi tai ICSI:ksi (Intra Cytoplasmic Sperm Injection). Ainoastaan kypsillä munasoluilla on mahdollisuus hedelmöittyä.

Seuraavana päivänä tarkastamme, onko munasolu hedelmöittynyt. Normaalisti hedelmöittyneessä munasolussa on nähtävissä kaksi esitumaa, joista toinen on peräisin munasolusta ja toinen siittiöstä. Siittiön pääsy munasoluun saa solun saattamaan loppuun myös meioottisen jakautumisen, jolloin ylimääräinen geneettinen materiaali poistuu ja tuloksena on munasolun viereen ilmaantuvana ns. toinen poistosolu.

Hedelmöittynyt munasolu jakautuu ensimmäisen kerran tavallisesti 25–30 tuntia hedelmöittymisestä. Syntyneitä tytärsoluja kutsutaan blastomeereiksi. Solunjakautumisen yhteydessä syntyy usein solunulkoista fragmenttia, jonka määrää voidaan käyttää ennustamaan alkion jatkokehitystä ja kiinnittymistä kohtuun. Jakautumisvaiheen alkioiden luokittelu perustuu tytärsolujen lukumäärään ja symmetrisyyteen, fragmentaation määrään sekä tytärsoluissa mahdollisesti esiintyvään monitumaisuuteen.

Neljäntenä päivänä alkio alkaa tiivistyä, jolloin se muodostaa tiiviin solupallon. Tässä vaiheessa alkiota kutsutaan morulaksi. Morulavaiheisen alkion sisälle alkaa muodostua nesteen täyttämä ontelo. Alkiota kutsutaan nyt blastokystiksi. Alkioon muodostuu kaksi erilaista solukkoa: ulkokerroksen solukko sekä sisäsolumassa. Ulkokerroksen solut erilaistuvat myöhemmin istukan sekä sikiökalvojen rakenteiksi, ja sisäsolumassasta kehittyvät kaikki sikiön eri solutyypit. Alkiokuori, joka on tähän kehitysvaiheeseen saakka suojannut alkiota, ohenee, alkio kuoriutuu ja on valmis kiinnittymään kohdun seinämään.

Laboratoriossa haluamme minimoida ne kerrat, jolloin alkioita häiritään soluviljelyn aikana. Tästä syystä alkiot otetaan tavallisesti ulos soluviljelykaapista kerran päivässä tiettynä aikana niiden arvioimista varten. Laboratoriossa työskentelevä laboratoriohoitaja tai biologi arvioi alkioiden laadun ja palauttaa alkiot mahdollisimman nopeasti takaisin niille suotuisaan kasvuympäristöön. Alkion kehitys on kuitenkin dynaaminen prosessi ja niin sanotun timelapse-teknologian avulla alkioita voidaan tarkastella häiritsemättä koko alkionkehityksen ajan. Klinikallamme on käytössä embryoskooppi, soluviljelykaappi, jossa on sisäänrakennettu mikroskooppi ja kamera. Soluviljelykaappi ottaa kuvia alkioista tietyin väliajoin, jolloin alkiot voidaan pitää tasaisissa olosuhteissa koko viljelyn ajan. Samalla saamme valtavan määrän tietoa alkioiden kehityksestä.

Yksi tärkeimmistä tehtävistämme on pyrkiä ennustamaan, millä alkiolla on paras edellytys saada aikaan raskaus ja johtaa lapsen syntymään. Perinteisesti olemme turvautuneet edellä mainittuihin tapoihin arvioida ja luokitella alkioita blastomeerien lukumäärän ja fragmentaation perusteella. Timelapse-teknologian avulla näemme kuitenkin tarkasti, milloin tietyt alkionkehityksen kannalta kriittiset tapahtumat todella ajoittuvat. Varsinkin alkion ensimmäisten jakautumisten dynamiikan tiedetään olevan tärkeä ennustava tekijä myöhemmälle alkion kiinnittymiselle ja raskauden alkamiselle.

Alkionkehitys on mielenkiintoinen tapahtumaketju, jonka yksityiskohtainen seuraaminen on nyt mahdollista. Välillä tieto tuntuu tuovan tuskaa ja välillä alkiot yllättävät iloisesti; lopputulos saattaa olla aivan muuta, mitä olisimme voineet odottaa. Työmme tarkoituksena on auttaa asiakkaitamme saamaan terveitä lapsia. Tämä työn merkityksellisyys on se, mikä auttaa jaksamaan myös niissä tilanteissa, joissa alkion kehitys ei ole toivotun mukainen ja hoito joudutaan keskeyttämään ennen alkionsiirtoa. Toisaalta hienon alkionkehityksen seuraaminen jaksaa riemastuttaa vielä lukuisten työvuosien jälkeenkin – laboratorion pienet ihmeet ovat työmme ydin.

Blogitekstin on kirjoittanut Felicitas Mehiläisen  Helsingin solulaboratorion tiimi.