Влияние лазерной микродиссекции блестящей оболочки эмбрионов на динамику ее истончения при использовании протоколов криоконсервации

Ситников Д. С.; Мухдина Д. Е.; Коршунова Д. С.; Силаева Ю. Ю.; Филатов М. А.; Ильина И. В.

doi:10.31857/S0040364423040142

Влияние лазерной микродиссекции блестящей оболочки эмбрионов на динамику ее истончения при использовании протоколов криоконсервации

Авторы: Ситников Д.С.¹, Мухдина Д.Е.¹, Коршунова Д.С.¹^,2, Силаева Ю.Ю.¹^,2, Филатов М.А.¹^,2, Ильина И.В.¹
Учреждения:
1. ФГБУН Объединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН)
2. ФГБУН Институт биологии гена РАН (ИБГ РАН)
Выпуск: Том 61, № 4 (2023)
Страницы: 632-640
Раздел: НОВАЯ ЭНЕРГЕТИКА И СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
URL: https://journals.rcsi.science/0040-3644/article/view/232761
DOI: https://doi.org/10.31857/S0040364423040142
ID: 232761

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

В работе изучена динамика истончения блестящей оболочки эмбриона мыши в результате процедуры вспомогательного лазерного хетчинга, проводимой на стадии бластоцисты. В качестве модельных выбраны эмбрионы мыши, предварительно подвергнутые циклу заморозки–разморозки (криоэмбрионы). Для микрохирургии оболочки использовались лазерные импульсы фемтосекундной длительности (длина волны излучения – 512 нм, длительность импульса – 100 фс, интенсивность – 2.5 ТВт/см²). Толщина оболочки измерялась перед микрохирургией на стадии бластоцисты (~Е3.5, т.е. 3.5 дня эмбрионального развития) и на стадии хетчинга (т.е. вылупления эмбриона из оболочки, ~Е5). Обнаружено, что блестящая оболочка эмбрионов контрольной группы (криоэмбрионы, не подвергнутые лазерному воздействию) истончается сильнее (с 6.6 (Е3.5) до 4.9 мкм (Е5)) по сравнению с экспериментальными эмбрионами после процедуры вспомогательного лазерного хетчинга (с 7.1 (Е3.5) до 6.4 мкм (Е5)). И в первом, и во втором случаях изменения толщины оболочки являлись статистически значимыми. Полученные результаты сопоставлены с данными для “свежих” эмбрионов, не подвергавшихся процедуре криоконсервации. Выраженного эффекта “затвердевания” блестящей оболочки у криоэмбрионов по сравнению со “свежими” эмбрионами не выявлено. Применение процедуры вспомогательного лазерного хетчинга криоэмбрионов позволило повысить вероятность успешного хетчинга по сравнению с эмбрионами контрольной группы с 38.5 до 52.5%.

Список литературы

Goldman L., Rockwell R.J., Meyer R., Otten R., Wilson R.G., Kitzmiller K.W. Laser Treatment of Tattoos. A Preliminary Survey of Three Year’s Clinical Experience // JAMA. London: Springer London, 1967. V. 201. № 11. P. 841.
Кузнецов Е.В. АО “НИИ "Полюс” им. М.Ф. Стельмаха – 60 лет // Лазер-информ: информационный бюллетень Лазерной ассоциации. 2022. Т. 717. № 6. С. 1.
Шахно Е.А. Физические основы применения лазеров в медицине. СПб.: НИУ ИТМО, 2012. С. 77.
Minaev V.P. 2011–2021 – Ten More Years of Development of Laser Medical Equipment and Technologies // Laser Med. 2021. V. 25. № 2. P. 63.
Berns M.W., Aist J., Edwards J., Strahs K. et al. Laser Microsurgery in Cell and Developmental Biology // Science. 1981. V. 213. № 4507. P. 505.
Kohli V., Elezzabi A.Y. Prospects and Developments in Cell and Embryo Laser Nanosurgery // Wiley Interdiscip. Rev. Nanomedicine Nanobiotechnology. 2009. V. 1. № 1. P. 11.
Ebner T., Yaman C., Moser M., Sommergruber M., Hartl J., Tews G. Laser Assisted Immobilization of Spermatozoa Prior to Intracytoplasmic Sperm Injection in Humans // Hum. Reprod. 2001. V. 16. № 12. P. 2628.
Nahum R.T., Eroglu A., Toth T.L., Perez G., Isaacson K., Leykin L. P-061. Laser-assisted Intracytoplasmic Sperm Injection in Human Oocytes // Hum. Reprod. 1999. V. 14. Suppl. 3. P. 171.
Tadir Y., Douglas-Hamilton D.H. Laser Effects in the Manipulation of Human Eggs and Embryos for In Vitro Fertilization // Methods Cell Biol. 2007. V. 82. № 6. P. 409.
Douglas-Hamilton D.H., Conia J. Thermal Effects in Laser-assisted Pre-embryo Zona Drilling // J. Biomed. Opt. 2001. V. 6. № 2. P. 205.
Овчинников А.В., Чефонов О.В., Агранат М.Б. Генерация второй оптической гармоники в кремнии при воздействии терагерцевого импульса с высокой напряженностью электрического поля // ТВТ. 2022. Т. 60. № 5. С. 666.
Ашитков С.И., Иногамов Н.А., Комаров П.С., Петров Ю.В., Ромашевский С.А., Ситников Д.С., Струлeва Е.В., Хохлов В.А. Сверхбыстрый перенос энергии в металлах в сильно неравновесном состоянии, индуцируемом фемтосекундными лазерными импульсами субтераваттной интенсивности // ТВТ. 2022. Т. 60. № 2. С. 218.
Ilina I., Sitnikov D. From Zygote to Blastocyst: Application of Ultrashort Lasers in the Field of Assisted Reproduction and Developmental Biology // Diagnostics. 2021. V. 11. № 10. P. 1897.
Ilina I.V., Sitnikov D.S. Application of Ultrashort Lasers in Developmental Biology: A Review // Photonics. 2022. V. 9. № 12. P. 914.
Vogel A., Noack J., Hüttman G., Paltauf G. Mechanisms of Femtosecond Laser Nanosurgery of Cells and Tissues // Appl. Phys. B. 2005. V. 81. № 8. P. 1015.
Ситников Д.С., Ильина И.В., Пронкин А.А. Оценка теплового воздействия лазерных импульсов фемто- и миллисекундной длительности при выполнении микрохирургических процедур в эмбрионах млекопитающих // Квантовая электроника. 2022. Т. 52. № 5. С. 482.
Sitnikov D.S., Ovchinnikov A.V., Il’ina I.V., Chefonov O.V., Agranat M.B. Laser Microsurgery of Cells by Femtosecond Laser Scalpel and Optical Tweezers // High Temp. 2014. V. 52. № 6. P. 803.
Ilina I.V., Khramova Y.V., Ivanova A.D., Filatov M.A., Silaeva Yu.Yu., Deykin A.V., Sitnikov D.S. Controlled Hatching at the Prescribed Site Using Femtosecond Laser for Zona Pellucida Drilling at the Early Blastocyst Stage // J. Assist. Reprod. Genet. Journal of Assisted Reproduction and Genetics. 2021. V. 38. № 2. P. 517.
Ilina I.V., Khramova Y.V., Filatov M.A., Sitnikov D.S. Femtosecond Laser is Effective Tool for Zona Pellucida Engraving and Tagging of Preimplantation Mammalian Embryos // J. Assist. Reprod. Genet. 2019. V. 36. № 6. P. 1251.
Ilina I.V., Khramova Y.V., Filatov M.A., Sitnikov D.S. Application of Femtosecond Laser Microsurgery in Assisted Reproductive Technologies for Preimplantation Embryo Tagging // Biomed. Opt. Express. 2019. V. 10. № 6. P. 2985.
Choi J.K., Yue T., Huang H., Zhao G., Zhang M., He X. The Crucial Role of Zona Pellucida in Cryopreservation of Oocytes by Vitrification // Cryobiology. 2015. V. 71. № 2. P. 350.
Ильина И.В., Овчинников А.В., Ситников Д.С., Ракитянский М.М., Агранат М.Б., Храмова Ю.В., Семенова М.Л. Применение фемтосекундных лазерных импульсов в биомедицинских клеточных технологиях // ТВТ. 2013. Т. 51. № 2. С. 198.
Ситников Д.С., Ильина И.В., Филатов М.А., Силаева Ю.Ю. Исследование влияния микродиссекции блестящей оболочки эмбрионов млекопитающих на ее толщину // Вестник РГМУ. 2023. Т. 1. С. 41.
Dolgushina N.V., Ibragimova E.O., Romanov A.Yu., Burmenskaya O.V., Makarova N.P., Shafei R.A., Syrkasheva A.G. Predictors of Spontaneous Human Blastocyst Hatching in ART Programs // Akush. Ginekol. (Sofiia). 2018. V. 2. P. 88.
Шафеи Р.А., Сыркашева А.Г., Романов А.Ю., Макарова Н.П., Долгушина Н.В., Семёнова М.Л. Хетчинг бластоцисты у человека // Онтогенез. 2017. Т. 48. № 1. С. 8.
Inoue T., Uemura M., Miyazaki K., Yamashita Y. Failure of Complete Hatching of ICSI-derived Human Blastocyst by Cell Herniation via Small Slit and Insufficient Expansion Despite Ongoing Cell Proliferation // J. Assist. Reprod. Genet. 2019. V. 36. № 8. P. 1579.
Larman M.G., Sheehan C.B., Gardner D.K. Calcium-free Vitrification Reduces Cryoprotectant-induced Zona Pellucida Hardening and Increases Fertilization Rates in Mouse Oocytes // Reproduction. 2006. V. 131. № 1. P. 53.
Sun Q.-Y. Cellular and Molecular Mechanisms Leading to Cortical Reaction and Polyspermy Block in Mammalian Eggs // Microsc. Res. Tech. 2003. V. 61. № 4. P. 342.
Wiesak T., Złotkowska A., Milewski R. Effect of Vitrification on the Zona Pellucida Hardening and Follistatin and Cathepsin B Genes Expression and Developmental Competence of in vitro Matured Bovine Oocytes // Cryobiology. 2017. V. 76. P. 18.