Näringsmedium för embryon ( odlingsmedium för embryon ) är en vattenlösning av komplex sammansättning för att hålla tidiga (preimplantations) embryon från däggdjur (inklusive människor) i in vitro- odling .
Embryoodlingsmedium används inom jordbruk, veterinärmedicin och vetenskaplig forskning för att arbeta med däggdjursembryon utanför moderns kropp, eftersom däggdjursembryon hela tiden måste förvaras i en vattenmiljö. Inom medicin används embryonala odlingsmedier i in vitro-fertiliseringsprogram för att upprätthålla mänskliga embryon i in vitro- kultur .
Sammansättningen av moderna odlingsmedier för embryon inkluderar cirka 40 olika substanser, inklusive "fysiologiska salter", buffertlösningskomponenter , energisubstrat (glukos, pyruvat, laktat), aminosyror, vitaminer, blodserum eller dess substitut och andra ämnen. Odlingsmediet innehåller ofta antibiotika och en färgindikator på surhet, fenolröd . Historiskt sett verkade embryonala odlingsmedia som en modifiering av cellodlingsmedia . I de första dagarna av reproduktionsmedicin (70-80-talet av XX-talet) odlades mänskliga embryon ofta i cellodlingsmedia.
Beroende på syftet med användningen kan kulturmedier delas in i tre kategorier:
1) De faktiska odlingsmedierna är avsedda för långvarigt underhåll av embryon i odling (från flera timmar till flera dagar). Dessa medier innehåller alltid en bikarbonatbuffert och kräver ett högt innehåll av koldioxid i atmosfären (5-7%), så media av denna kategori kan endast användas tillsammans med en CO2-inkubator (en anordning som upprätthåller en viss gassammansättning) .
2) Manipulationsmedia är utformade för att utföra manipulationer med embryon utanför CO2-inkubatorn (till exempel för att utföra proceduren för artificiell insemination av ett ägg med ICSI- metoden ). Dessa medier innehåller vanligtvis en hydroxietylpiperazinetansulfonat (HEPES) buffert för att upprätthålla fysiologiskt pH utanför CO2-inkubatoratmosfären.
3) Specialmiljöer är manipulationsmiljöer, som inkluderar någon komponent som används för speciella uppgifter. Till exempel används ett medium med hyaluronidas för att rena ägget från follikulära celler före ICSI-proceduren för artificiell insemination. Eller, till exempel, lösningar för kryokonservering – manipulationsmedia som innehåller kryoskydd – används för att frysa embryon.
Det är vanligt att särskilja fyra generationer av odlingsmedier för embryon: 1) enkla saltlösningar; 2) berikade medier; 3) tvåstegs (tvåsteg, sekventiell) media; 4) enstegs (enstegs) media baserat på KSOM (K+ Simple Optimized Medium). Enkla saltlösningar användes för odling av djurembryon på 50-80 år. XX-talet, och används fortfarande för enkla procedurer inom reproduktionsmedicin (till exempel spermabehandling), baserat på dem skapas ofta speciella miljöer. Anrikade medier har en komplex sammansättning och innehåller en överdriven mängd komponenter, av vilka många, som visades på 1990-talet, har en undertryckande effekt på utvecklingen av embryon. Anrikade medier användes för att odla mänskliga embryon från 1980-talet till mitten av 2000-talet. Tvåstegsmedia är ett par media med liknande sammansättning, varav den första används under de första 2 dagarna av mänskligt embryonutveckling, den andra - från 3 till 5 dagars utveckling av mänskligt embryon. Principen för tvåstegsmedier bygger på konceptet om skillnader i behoven hos embryon i olika åldrar i koncentrationen av glukos och aminosyror. Tvåstegsmedier är överlägsna berikade medier när det gäller odlingseffektivitet, och deras användning inom medicin började i mitten av 2000-talet och fortsätter till idag. John Biggers, utvecklare av KSOM-mediet, förnekar förekomsten av olika behov av komponenterna i mediet i embryon under de första två dagarna av utveckling och 3-5 dagars utveckling. Han hävdar att experiment som indikerar de toxiska effekterna av överskott av glukos och vissa aminosyror är effekten av imperfekta medier. KSOM-mediet utvecklat av honom, i vilket proportionerna av fysiologiska salter ändras, visar inte effekten av glukos- och aminosyratoxicitet på tidiga embryon. Således är KSOM-baserade miljöer lika lämpliga för alla steg och är universella (enstegs). KSOM-baserade medier har använts inom reproduktionsmedicin sedan början av 1910-talet. För närvarande konkurrerar tvåstegsmedia och KSOM-baserade medier med varandra när det gäller effektivitet, men det finns en trend mot gradvis förskjutning av tvåstegsmedia från reproduktionsmedicin.
Konceptet med att placera embryon i ett odlingsmedium kommer från jordbruket. Tekniken att påskynda tillväxten genom blötläggning av fröer, för att lösa upp de kemiska elementen i fröskalet, användes i det gamla Egypten . Därefter började humus tillsättas i lösningarna, där huvudelementet var humussyra , innehållande glutaminsyra , som på 1900-talet började användas för experiment om utveckling av embryon.
I slutet av 1800-talet hade observationsstatistik ackumulerats inom medicinen, sammanfattad i Milieu intérieur- konceptet "Kroppens inre miljö" av den franske vetenskapsmannen Claude Bernard . Han konstaterade att vätskorna i kroppen är lika viktiga som själva organen, eftersom de i själva verket är flytande organ, fungerar som mikromekaniska mediatorer i överföringen och utbytet av energi.
På 1880-talet slog den engelske farmaceuten Samuel Ringer fast att grodhjärtaperfusionslösningen måste innehålla natrium-, kalium- och kalciumsalter i de proportioner han hittade för att det isolerade grodhjärtat ska fortsätta slå under lång tid. Ringers lösning har blivit grunden för experiment med djurembryon i många länder.
År 1910 skapade den amerikanske farmaceuten Maurice Tyrode Tyrodes lösning (tyreoslösning T6) - en förbättrad Ringers lösning för utfodring av djurs somatiska celler .
År 1943, vid US Institute of Oncology, skapade cytologen och genetikern William Earl Earls buffertlösning, identisk i pH med mänskligt blod.
1963 utvecklade Dr. George Yerganans laboratorium vid Boston Cancer Research Foundation Hams F-10 oljefettlösning (Hamsterhamster, F - fluid, 10 - versionsnumret sedan lanseringen av cellinjen 1957). Lösningen var avsedd att mata den odödliga kinesiska hamsterovariecellinjen Cricetulus griseus. Jämfört med andra basala medier innehöll F-10 ett mycket bredare utbud av komponenter, inklusive zink , hypoxantin och tymidin . Detta medium var det första som innehöll spårämnen - koppar och zink. Lösningen inkluderade 45 komponenter: 20 aminosyror, 10 vitaminer, 10 salter, dextros, hypoxantin , liponsyra , natriumpyruvat - som en extra källa till cellenergi, tymidin för att synkronisera celler i mitosfasen .
1978 användes Earls lösning, Hams F10 och Tyrodes T6-lösning av Robert Advance för den första IVF.
Före 1990-talet förberedde IVF-kliniker antingen egna odlingsmedier eller köpte färdiga cellodlingsmedier (t.ex. Ham's F10 eller Medium-199).
1988 började det första kommersiellt tillgängliga embryonala mediet utvecklat av MediCult (Danmark) säljas. Det var en modifierad Earls lösning.
I dagsläget finns det ett 20-tal typer av odlingsmedier på marknaden från olika tillverkare. Näringsmedier för odling av embryon förbättras ständigt. Huvudelementen i modern kulturmedia för embryon är:
Shafei R.A. Kulturmediers kemi och biokemi (webinar)
Embryokulturmedia för mänsklig IVF: vilka möjligheter finns? Irmhild Gruber och Matthias Klein
IVF-kulturmedia: dåtid, nutid och framtid. Elpiniki Chronopoulou1 och Joyce C. Harper
Produktion av Malignitet in Vitro. Musfibroblastkulturer och förändringar som ses i de levande cellerna. WILTON R. EARLE, EDWARD L. SCHILLING, THOMAS H. STARK, NANCY P. STRAUS, MARY F. BROWN, EMMA SHELTON Arkiverad 22 december 2018 på Wayback Machine