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Vitrifikation – mit sicherer Technik zum Wunschkind

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Lebende Zellen einzufrieren und über einen längeren Zeitraum aufzubewahren, ohne dabei ihr Entwicklungs-
potential zu beeinträchtigen, ist das Ziel einer Kryo-Konservierung. Besonders im Bereich der Assistierten Reproduktionsmedizin ist eine optimale Anwendung der Tiefgefriertechnik entscheidend, um einem Paar zum langersehnten eigenen Kind zu verhelfen.

Damit Effizienz und Sicherheit dieser Technik gewährleistet werden können, ist großes Engagement in der Forschung gefragt, was zwei aktuelle Studien der IVF Zentren Prof. Zech eindrucksvoll verdeutlichen.

Kinderwunsch und Kryo-Konservierung
Wasser ist die Grundlage allen Lebens. Ohne Wasser kein Leben – diese Weisheit kennt jedes Kind. Wasser kann aber auch lebensfeindlich sein – nämlich dann, wenn es gefriert. Und hier sind wir in einem ganz besonderen Wissenschaftszweig der Kryonik bzw. Kryo-Konservierung. Im Bereich der Reproduktionsmedizin spielt die Kryonik eine immer größere Rolle.

Beispielsweise bei der sogenannten „Fertility Preservation“, also wenn Maßnahmen ergriffen werden um die Fertilität zu erhalten, etwa vor einer Bestrahlungs- oder Chemotherapie, oder wenn sich Frauen/Paare mit der Familienplanung noch etwas Zeit lassen wollen, spielt Kryo-Konservierung von Eizellen eine entscheidende Rolle. Was das im Detail bedeutet, erfahren Sie in unserem Kinderwunsch BLOG Themen-Special: “Social Freezing”

Bei einer IVF-Therapie wird die Bedeutung der Tiefgefriertechnik klar, wenn der Aufbau der Gebärmutterschleimhaut (Endometrium), nach einer hormonellen Stimulation, nicht optimal verlaufen ist, oder ein Überstimulationssyndrom (OHSS) aufgetreten ist. Dann findet zunächst kein Embryotransfer statt und die Embryonen werden erst einmal eingefroren. Aber auch durch die vermehrte Rückgabe nur eines Embryos (sogenannter Single Embryo Transfers = SET), immer wieder fortwährenden Verbesserungen an Stimulations- und Kulturprotokollen und der Einführung neuer innovativer Techniken lassen die Anzahl an Embryonen, die nicht in einem sogenannten Frischtransfer zurückgegeben werden, wachsen.


Slow Freezing vs. Vitrifikation
Tiefgefrieren von Embryonen klingt zunächst einfach, ist es aber durchaus nicht! Hier kommen wir wieder auf die Rolle des Wassers zurück. Gefriert Wasser bilden sich Eiskristalle – findet dieser Vorgang in einer Zelle statt bedeutet dies meist das Ende ihrer Lebensfähigkeit. Denn diese Eiskristalle wirken wie kleine, aber scharfe “Rasiermesser” und können wichtige Zellkompartimente zerstören. Im Prinzip gibt es zwei Kryo-Konservierungstechniken um dies zu vermeiden: das sogenannte Slow-Freezing und die Vitrifikation.

Beim Slow-Freezing wird die Temperatur langsam verringert. Der Zelle wird schrittweise Wasser entzogen (sogenannte Dehydratation), während die Ionenkonzentration ansteigt und so intrazellulär (innerhalb der Zelle) eine Kristallbildung vermieden wird. Bei dieser Methode kommt es extrazellulär (außerhalb der Zelle) zu einer Eiskristallbildung. Das Verfahren lässt sich nicht für alle Stadien von Embryonen effektiv anwenden.

Bei der Vitrifikation wird sowohl intra- als auch extrazellulär eine Kristallbildung vermieden. Mit speziellen Medien und sehr raschen Abkühl- und Auftaugeschwindigkeiten werden die Zellen direkt vom flüssigen in einen glasartigen festen Aggregatszustand überführt. Obwohl sich die Vitrifikationstechnik in den letzten Jahren als sehr effektive Methode der Kryo-Konservierung etablieren konnte, waren dazu bis vor kurzem noch einige wichtige Fragen unbeantwortet. Neben der Sorge um die Sicherheit der Embryonen bei Verwendung des speziellen, hoch-viskosen, Mediums, war auch noch ungeklärt, wie lange eine Aufbewahrung von vitrifizierten Embryonen im Stickstofftank möglich ist bzw. ob es bei längeren Lagerungszeiten Beeinträchtigungen der Vitalität gibt.
In den IVF Zentren Prof. Zech wird die Technik der aseptischen (keimfreien) Vitrifikation seit Jahren erfolgreich praktiziert. Gerade deshalb sind wir den Beweis angetreten, dass wir mit dieser Technik auf der sicheren Seite sind. Alleine im letzten halben Jahr haben wir dazu zwei wissenschaftliche Arbeiten im Journal Human Reproduction publiziert, einer weltweit führenden Fachzeitschrift im Bereich der Assistierten Reproduktionsmedizin.

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In der ersten Studie (Vanderzwalmen et al., 2013) wurde (in Kollaboration mit dem CHIREC in Brüssel und dem GIGA Institut in Lüttich) in einem komplexen Versuchsaufbau anhand von Mausembryonen untersucht, wie hoch die intrazelluläre Konzentration der Kälteschutzmittel vor der Vitrifikation wirklich ist. Dies wurde in Folge mit der Slow-freezing Methode verglichen. Dabei stellte sich heraus, dass diese intrazellulär einerseits weitaus geringer ist als in den verwendeten Vitrifikationslösungen und andererseits auch wesentlich niedriger, verglichen mit der Slow-Freezing Technik (alle Details zur Studie lesen Sie hier).

In einer anderen Studie (Wirleitner et al., 2013) standen mögliche Auswirkungen der Lagerungszeit von vitrifizierten Embryonen auf die Vitalität im Mittelpunkt. Untersucht wurden neben den Auftauraten auch die Schwangerschaften und die geborenen Kinder, ebenso das Frühgeburtsrisiko, die Geschlechterverteilung und das Geburtsgewicht. In dieser Studie konnte nachgewiesen werden, dass eine Lagerungszeit von bis zu 6 Jahren (so lange wird diese Methode bereits bei uns eingesetzt) keine negativen Auswirkungen auf die kryokonservierten Embryonen hat (alle Details zur Studie lesen Sie hier).

Fazit: Die aseptische Vitrifikation ist eine sichere Methode und ermöglicht eine jahrelange und sichere Kryo-Lagerung von Embryonen ohne deren Entwicklungspotential einzuschränken. Auch in Bezug auf eine erhöhte Missbildungsrate oder anderen Fehlentwicklungen können wir aufgrund unserer Ergebnisse Entwarnung geben.


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