Offizielles Organ: AGRBM, BRZ, DVR, DGA, DGGEF, DGRM, D·I·R, EFA, OEGRM, SRBM/DGE

Krause & Pachernegg GmbH, Verlag für Medizin und Wirtschaft, A-3003 Gablitz

Journal für

Reproduktionsmedizin und Endokrinologie– Journal of Reproductive Medicine and Endocrinology –

Andrologie • Embryologie & Biologie • Endokrinologie • Ethik & Recht • Genetik Gynäkologie • Kontrazeption • Psychosomatik • Reproduktionsmedizin • Urologie

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Medizintechnik: Neue Möglichkeiten zur Beurteilung

menschlicher Eizellen durch das

Polarisationsmikroskopische System OCTAX ICSI GUARDTM

J. Reproduktionsmed. Endokrinol 2006; 3 (5), 356-358

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Frederik-Paulsen-Forschungspreis 2021:

Jetzt bewerben! Bewerbungsphase: 15. Januar – 30. Juni 2021

Der mit 20.000 € dotierte und auf 2 Jahre angelegte Frederik- Paulsen-Forschungspreis wird im Rahmen des DVR 2021 verliehen.

Bewerben können sich Reproduktionsmediziner/-innen, Wissenschaftler/-innen und klinische Einrichtungen, die im Bereich der Kinderwunschbehandlung oder Forschung tätig sind.

Über den Frederik-Paulsen-Preis:

Der Frederik-Paulsen-Preis wurde von FERRING im Jahr 2013 als Förderprogramm ins Leben gerufen, um hochqualitative wissenschaft-liche Projekte und Forschungsvorhaben in der Reproduktionsmedizin zu unterstützen.

Themenfelder und Bewerbung �

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356 J. REPRODUKTIONSMED. ENDOKRINOL. 5/2006

PHARMA-NEWS/MEDIZINTECHNIK

NEUE MÖG-LICHKEITEN ZURBEURTEILUNGMENSCHLICHEREIZELLEN DURCH DAS POLARI-SATIONSMIKROSKOPISCHE SY-STEM OCTAX ICSI GUARD™

Polarisationsmikroskopie dient dernicht-invasiven Visualisierung vonStrukturen, die in der herkömmli-chen Lichtmikroskopie keinen oderzu wenig Kontrast aufweisen. Dabeinutzt man die sogenannten doppel-brechenden Eigenschaften von Ob-jekten mit molekular hoch geordne-ten Strukturen, wie sie z. B. in Formder Mikrotubuli vorliegen.

Komponenten von OCTAX ICSIGuard™

Der vorliegende Bericht befaßt sichmit OCTAX ICSI Guard™, einem po-larisationsmikroskopischen System,das speziell für die Anforderungenin der Reproduktionsmedizin entwik-kelt wurde. Mit wenigen optischenZusatzkomponenten können moder-ne Inversmikroskope aufgerüstetwerden, um polarisationsmikrosko-pische Bilder von Eizellen zu erhal-ten. Die optischen Komponentenvon ICSI Guard™ beschränken sichauf einen Grünfilter, einen zirkularenPolarisator und einen einstellbarenFlüssigkristall-Analyseschieber, mitdem das zirkular polarisierte Lichtgefiltert wird. Die Bilder werden voneiner hochauflösenden USB2-Kame-ra aufgenommen und durch die ICSIGuard™-Bildverarbeitungssoftwareausgewertet und visualisiert. Dies er-möglicht die Livedarstellung doppel-lichtbrechender Zellstrukturen unab-hängig von ihrer Orientierung. Aufdem Bildschirm wird das polarisa-tionsmikroskopische Bild (orange)dem Hellfeldbild der Zelle (grün)überlagert.

Polarisationsmikroskopie anmenschlichen Eizellen

In Eizellen haben meiotische Spin-deln sowie die Zona pellucida dop-pelbrechende Eigenschaften. DieSpindel ist verantwortlich für diefehlerfreie Verteilung der Chromo-somen bzw. Chromatiden währendder meiotischen Reifeteilungen. Siedurchläuft während der verschiede-nen Phasen der Meiose dynamischeVeränderungen, die auf molekularerEbene im Auf-, Um-, und Abbau vonMikrotubuli des Spindelapparatesbegründet sind. Unter guten Labor-bedingungen können mit Hilfe derPolarisationsmikroskopie in minde-stens 80 % aller Eizellen Spindelnnachgewiesen werden [1].

Die Zona pellucida ist eine drei-schichtige extrazelluläre Matrix, diedie Eizelle bzw. den Präimplanta-tionsembryo vor äußeren Einflüssenschützt. Außerdem spielt sie für dieRegulierung der Befruchtung einewesentliche Rolle. Die innersteSchicht der Zona pellucida wirdwährend der Oogenese von derEizelle synthetisiert.

Bereits seit vielen Jahren werdenpolarisationsmikroskopische Studienan humanen Eizellen durchgeführt,ohne daß negative Auswirkungenfestgestellt werden konnten. Auchdie Lichtstärken bei Anwendung vonICSI Guard™ entsprechen den beiRoutineuntersuchungen verwende-ten. Für die Untersuchung müssenjedoch Glasbodenschalen benutztwerden, da Kunststoffe selbst dop-pelbrechend sind. Die einfache undzeitsparende Anwendung von ICSIGuard™ ermöglicht eine schnelleIntegration des Systems in den All-tag eines IVF-Labors. Echtzeit-Datenüber die Doppelbrechung von Spin-del und Zona pellucida können „aufeinen Blick“ direkt in der klinischenAnwendung gewonnen und in Ent-scheidungen über das weitere Vor-gehen einbezogen werden. Da dasSystem keine Kalibrierung durchden Benutzer erfordert, ist ICSI

Guard™ auch für Langzeitstudien inForm von Zeitrafferaufnahmen ge-eignet.

Genaue Bestimmung des Reifestadi-ums einer Eizelle mittels ICSI Guard™:zeitliche Feinabstimmung einer ICSIdurch Zweipunkt-Untersuchung vonunreifen Eizellen

Der Zeitpunkt einer Spermien-Mikro-injektion hat Einfluß auf die Fertili-sierungsraten. ICSI sollte optimaler-weise an reifen Eizellen durchge-führt werden. Während der letztenReifungsphase durchläuft die Eizelledie Reduktionsteilungen der Meiose.Nach Auftrennung der homologenChromosomen durch die Metaphase-I-Spindel erfolgt eine ungleiche Zell-teilung, bei der der erste Polkörperentsteht. Während der frühen Telo-phase I besteht noch eine Mikrotu-buli-Brücke zwischen den Spindel-polen, wobei der Polkörper bereitsausgestoßen ist. In der späten Telo-phase I depolymerisiert die Spindel.Eine neue Spindel bildet sich erst imMetaphase-II-Stadium. Die Eizellebleibt bis zur Befruchtung in dieserPhase arretiert (Metaphase-II-Block).Die zweite meiotische Teilung wirderst nach Aktivierung der Eizelledurch das befruchtende Spermiumvollendet.

Durch die Langzeitbeobachtungunreifer Eizellen, die noch keinenPolkörper aufwiesen, konnte Dr.Markus Montag am Universitäts-klinikum Bonn den zeitlichen Ver-lauf der meiotischen Teilungen inmenschlichen Eizellen dokumentie-ren [2]. ICSI Guard™ ermöglichtdurch seine Zeitrafferfunktion inkombinierter Darstellung des Hell-feld- und des polarisationsmikro-skopischen Bildes die parallele Be-obachtung sowohl der Polkörperbil-dung wie auch der begleitendenUm- und Neubildung des Spindel-apparates. Für den Online-Video-beitrag wurden drei Eizellen exem-plarisch von Metaphase I bis Meta-phase II verfolgt. Die eindrucksvol-len Aufnahmen zeigen, daß eine Ei-

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PHARMA-NEWS/MEDIZINTECHNIK

zelle nach Ausstoßung des erstenPolkörpers noch etwa zwei Stundenbis zum Erreichen der Metaphase IIbenötigt. Im konventionellen Mikro-skop erscheint als Metaphase II, wassich in der Polarisationsmikroskopieals hochdynamische Phase darstellt,in der die Spindel tiefgreifendenVeränderungen unterliegt: So bilde-ten die Spindelmikrotubuli nachAusstoßung des ersten Polkörpersnoch für 75–90 Minuten eine Ver-bindung zwischen Polkörper undOoplasma, bis sich die erste meioti-sche Spindel in der späten Telopha-se I auflöste. Danach war für durch-schnittlich 40–60 Minuten kein Spin-delapparat sichtbar, ehe sich dieMetaphase-II-Spindel typischerweiseunter dem ersten Polkörper bildete.

Die Abwesenheit einer Spindel be-deutet demnach nicht notwendiger-weise ein Entwicklungsdefizit derEizelle, sondern kann eine physio-logische Zwischenphase (späte Telo-phase I, Prophase II) widerspiegeln.

In der Studie von Dr. Montag [2]wurden die gewonnen Erkenntnissefür die Beurteilung der Eizellreifevor ICSI eingesetzt. Menschliche Ei-zellen wurden mittels ICSI Guard™zu zwei festen Zeitpunkten nachFollikelpunktion untersucht. Bei derErstuntersuchung ließ sich in ca.80 % der Eizellen eine Spindelnachweisen, 20 % wiesen keineSpindel auf. Von diesen 20 % zeigtejedoch die Hälfte zum zweiten Un-tersuchungszeitpunkt ebenfalls eine

Spindel. Diese Eizellen hatten sichalso zum ersten Untersuchungszeit-punkt im Übergang von später Telo-phase I zu Metaphase II befunden(Abb. 1). Eine verfrühte Mikroinjek-tion kann bei diesen Eizellen, diemit herkömmlichen Methoden als„reif“ betrachtet werden, zur vorzei-tigen Aktivierung und in der Folgezu numerischen Chromosomenaber-rationen führen. Von der Abschät-zung der „meiotischen“ Reife mit-tels ICSI Guard™ kann also ggf. einbeachtlicher Prozentsatz an Eizellenprofitieren, indem die ICSI auf denoptimalen Zeitpunkt verschobenwird. Relevant ist dies vor allem fürLow-responder-Patientinnen, Paaremit wiederholt niedriger Befruch-tungsrate nach ICSI und IVM-Zyklen.

358 J. REPRODUKTIONSMED. ENDOKRINOL. 5/2006

PHARMA-NEWS/MEDIZINTECHNIK

Doppelbrechungsintensität der in-nersten Zona pellucida-Schicht alsprognostisches Merkmal für die Ent-wicklungskompetenz einer Eizelle

Untersuchungen der Zona pellucidahumaner Eizellen mittels Polarisa-tionsmikroskopie zeigen einen drei-schichtigen Aufbau, wobei die in-nerste Schicht die höchste Doppel-brechung aufweist [3]. Allerdingsunterscheidet sich die Doppelbre-chungsintensität bei verschiedenenEizellen zum Teil erheblich. In einerprospektiven Studie untersuchte dieUniversitäts-Frauenklinik Bonn, in-wieweit die Doppelbrechungsinten-sität der Zona mit dem Entwicklungs-potential und der Implantations-fähigkeit der Eizelle bzw. des resul-tierenden Embryos korreliert [4]. Inder Studiengruppe (qualitative ICSIGuard™-Analyse; 30 Behandlungs-

zyklen) wurden die Eizellen in zweiKlassen eingeteilt: HZB (= hohe) undLZB (= niedrige) Doppelbrechungs-intensität der Zona (Abb. 2). NachMöglichkeit wurden zwei Oozytenmit hoher Doppelbrechung für dieWeiterkultur und den Embryotrans-fer nach ICSI ausgewählt. In derKontrollgruppe (keine ICSI Guard™-Analyse; 40 Behandlungszyklen) er-folgte diese Auswahl nach konven-tionellen Methoden. In der Studien-gruppe lag die durchschnittlicheSchwangerschaftsrate nach Transfervon zwei HZB-Embryonen bei71 %, nach gemischten Embryo-transfers (HZB/LZB) bei 44 % undnach Transfer von zwei LZB-Embryo-nen bei nur noch 21 %. Die Kon-trollgruppe wies eine Schwanger-schaftsrate von 38 % auf. Der signi-fikante Unterschied der Schwanger-schaftsraten nach HZB/HZB- und

LZB/LZB-Transfers (p < 0,05) zeigt,daß die Doppelbrechungsintensitätder Zona pellucida offenbar mit demEntwicklungspotential einer Eizellekorreliert. Die polarisationsmikro-skopische Untersuchung der Zonamittels ICSI Guard™ ermöglichtdamit eine Eizellbeurteilung, die inihrer Aussagekraft konventionelleVerfahren übertreffen könnte. Inihrer Tendenz bestätigen die BonnerResultate die Ergebnisse der retro-spektive Studie von Shen et al. [5].Der zugrundeliegende Mechanis-mus ist noch nicht geklärt. Da dieinnerste Schicht der Zona pellucidajedoch während der Oogenese vonder Eizelle selbst synthetisiert wird,könnte sich die metabolische Kom-petenz einer Eizelle im Ordnungs-grad ihrer Zona-Struktur nieder-schlagen, welcher für die Doppel-brechungseigenschaften verantwort-lich ist.

Literatur:1. Meriano J, Alexis J, Cabaca O, Bingil P, D’OnofrioR, Cadesky K. Prospective evaluation of ICSI Guardspindle visualizing hardware for use during ICSI. JReproduktionsmed Endokrinol 2006; 4: 278.2. Montag M, Schimming T, van der Ven H. Spindleimaging in human oocytes: the impact of the meioticcell cycle. Reprod Biomed Online 2006; 4: 442–6.3. Pelletier C, Keefe DL, Trimarchi JR. Noninvasivepolarized light microscopy quantitatively distin-guishes the multilaminar structure of the zona pel-lucida of living human eggs and embryos. FertilSteril 2004; 81 (Suppl 1): 850–6.4. Montag M, Schimming T, Gassner P, van der VenH. Oocyte zona birefringence intensity is associ-ated with embryonic implantation potential. HumReprod 2006; 21 (Suppl 1): i67.5. Shen Y, Stalf T, Mehnert C, Eichenlaub-Ritter U,Tinneberg HR. High magnitude of light retardationby the zona pellucida is associated with conceptioncycles. Hum Reprod 2005; 6: 1596–606.

Weitere Informationen und für denInhalt verantwortlich:

MTG Medical Technology Vertriebs-GmbHDr. Regina KloseD-84032 Altdorf, Opalstraße 32E-Mail: rklose@mtg-de.comwww.mtg-de.com

Abbildung 2: Doppelbrechung derZona pellucida im ICSI Guard™-Bild. A: Eizelle mit niedriger Intensi-tät. B: Eizelle mit hoher Intensität.

Abbildung 1: Menschliche Eizellemit erstem Polkörper. A: Im Hell-feldbild erscheint die Eizelle alsMetaphase II. B: Dieselbe Eizelleim ICSI Guard™-Bild. Spindel-morphologie und -lage zeigen, daßes sich um Telophase I handelt.

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