Živné médium pro embrya ( kultivační médium pro embrya ) je vodný roztok komplexního složení pro uchování časných (preimplantačních) embryí savců (včetně lidí) v kultuře in vitro .
Embryo kultivační médium se používá v zemědělství, veterinární medicíně a vědeckém výzkumu pro práci se savčími embryi mimo tělo matky, protože savčí embrya musí být neustále držena ve vodním prostředí. V medicíně se embryonální kultivační média používají v programech in vitro fertilizace k udržení lidských embryí v kultuře in vitro .
Složení moderních kultivačních médií pro embrya zahrnuje asi 40 různých látek, včetně "fyziologických solí", složek pufrovacích roztoků , energetických substrátů (glukóza, pyruvát, laktát), aminokyselin, vitamínů, krevního séra nebo jeho náhražek a dalších látek. Kultivační médium často obsahuje antibiotika a barevný indikátor kyselosti, fenolovou červeň . Historicky se embryonální kultivační média objevila jako modifikace buněčných kultivačních médií . V počátcích reprodukční medicíny (70-80 léta 20. století) byla lidská embrya často pěstována v buněčných kultivačních médiích.
Podle účelu použití lze kulturní média rozdělit do tří kategorií:
1) Vlastní kultivační média jsou určena pro dlouhodobé udržování embryí v kultuře (od několika hodin až po několik dní). Tato média vždy obsahují bikarbonátový pufr a vyžadují vysoký obsah oxidu uhličitého v atmosféře (5-7 %), takže média této kategorie lze používat pouze ve spojení s CO2 inkubátorem (zařízení, které udržuje určité složení plynu) .
2) Manipulační média jsou určena k provádění manipulací s embryi mimo CO2 inkubátor (např. k provedení procedury umělé inseminace vajíčka metodou ICSI ). Tato média typicky obsahují hydroxyethylpiperazinethansulfonátový (HEPES) pufr pro udržení fyziologického pH mimo atmosféru CO2 inkubátoru.
3) Speciální prostředí jsou manipulační prostředí, která obsahují některé komponenty používané pro speciální úlohy. Například médium s hyaluronidázou se používá k očištění vajíčka od folikulárních buněk před zákrokem umělé inseminace ICSI. Nebo se například ke zmrazení embryí používají roztoky pro kryokonzervaci – manipulační média obsahující kryoprotektory .
Je obvyklé rozlišovat 4 generace kultivačních médií pro embrya: 1) jednoduché fyziologické roztoky; 2) obohacená média; 3) dvoustupňová (dvoukroková, sekvenční) média; 4) jednostupňová (jednokroková) média založená na KSOM (K+ Simple Optimized Medium). Jednoduché solné roztoky byly použity pro kultivaci zvířecích embryí v 50-80 letech. XX století a stále se používají pro jednoduché postupy v reprodukční medicíně (například zpracování spermatu), na jejichž základě se často vytvářejí speciální prostředí. Obohacená média mají složité složení a obsahují nadměrné množství složek, z nichž mnohé, jak se ukázalo v 90. letech, mají tlumivý účinek na vývoj embryí. Obohacená média se používala ke kultivaci lidských embryí od 80. let do poloviny 21. století. Dvoustupňová média jsou dvojice médií podobného složení, z nichž první se používá v prvních 2 dnech vývoje lidského embrya, druhý - od 3 do 5 dnů vývoje lidského embrya. Princip dvoustupňových médií je založen na konceptu rozdílů v potřebách embryí různého věku v koncentraci glukózy a aminokyselin. Dvoustupňová média jsou lepší než obohacená média z hlediska účinnosti kultivace a jejich použití v medicíně začalo v polovině 2000 a pokračuje až do současnosti. John Biggers, vývojář média KSOM, popírá existenci rozdílných potřeb složek média u embryí v prvních dvou dnech vývoje a 3-5 dnech vývoje. Tvrdí, že experimenty naznačující toxické účinky přebytečné glukózy a určitých aminokyselin jsou účinkem nedokonalých médií. Jím vyvinuté médium KSOM, ve kterém se mění poměry fyziologických solí, nevykazuje vliv toxicity glukózy a aminokyselin na raná embrya. Prostředí založená na KSOM jsou tedy stejně vhodná pro všechny fáze a jsou univerzální (jednokroková). Média na bázi KSOM se v reprodukční medicíně používají od počátku 1910. V současnosti si dvoustupňová média a média založená na KSOM konkurují z hlediska účinnosti, ale existuje trend k postupnému vytlačování dvoustupňových médií z reprodukční medicíny.
Koncept umístění embryí do kultivačního média pochází ze zemědělství. Technologie urychlení růstu namáčením semen, aby se rozpustily chemické prvky v obalu semene, byla používána ve starém Egyptě . Následně se do roztoků začal přidávat humus, kde hlavním prvkem byla huminová kyselina s obsahem kyseliny glutamové , která se ve 20. století začala používat pro experimenty na vývoji embryí.
Do konce 19. století se v medicíně nashromáždily statistiky pozorování, shrnuté do konceptu Milieu intérieur „Vnitřní prostředí těla“ od francouzského vědce Clauda Bernarda . Uvedl, že tekutiny v těle jsou stejně důležité jako orgány samotné, jsou to ve skutečnosti tekutinové orgány, fungující jako mikromechanické prostředníky při přenosu a výměně energie.
V 80. letech 19. století anglický lékárník Samuel Ringer stanovil, že perfuzní roztok žabího srdce musí obsahovat sodné, draselné a vápenaté soli v poměrech, které zjistil, aby izolované žabí srdce tlouklo po dlouhou dobu. Ringerovo řešení se stalo základem pro experimenty se zvířecími embryi v mnoha zemích.
V roce 1910 vytvořil americký lékárník Maurice Tyrode Tyrodův roztok (tyrodový roztok T6) - vylepšený Ringerův roztok pro výživu zvířecích somatických buněk .
V roce 1943 v americkém onkologickém institutu vytvořil cytolog a genetik William Earl Earlův pufrovací roztok, jehož pH je identické s lidskou krví.
V roce 1963 vyvinula laboratoř Dr. George Yerganana v Boston Cancer Research Foundation Ham's F-10 olej-tukový roztok (Hamster hamster, F - fluid, 10 - číslo verze od uvedení buněčné linie na trh v roce 1957). Roztok byl určen ke krmení nesmrtelné buněčné linie vaječníků čínského křečka Cricetulus griseus. Ve srovnání s jinými bazálními médii obsahoval F-10 mnohem širší rozsah složek, včetně zinku , hypoxantinu a thymidinu . Toto médium jako první obsahovalo stopové prvky – měď a zinek. Roztok obsahoval 45 složek: 20 aminokyselin, 10 vitamínů, 10 solí, dextrózu, hypoxantin , kyselinu lipoovou , pyruvát sodný - jako další zdroj buněčné energie, thymidin pro synchronizaci buněk ve fázi mitózy .
V roce 1978 Earlův roztok, Hamův F10 a Tyrodův T6 roztok použil Robert Advance pro první IVF.
Před 90. léty IVF kliniky buď připravovaly vlastní kultivační média, nebo nakupovaly hotové buněčné kultivační média (např. Ham's F10 nebo Medium-199).
V roce 1988 se začalo prodávat první komerčně dostupné embryonální médium vyvinuté společností MediCult (Dánsko). Bylo to upravené Earlovo řešení.
V současné době je na trhu asi 20 druhů kultivačních médií od různých výrobců. Živná média pro rostoucí embrya se neustále zdokonalují. Hlavní prvky moderních kultivačních médií pro embrya jsou:
Shafei R.A. Chemie a biochemie kultivačních médií (webinář)
Embryo kultivační média pro lidské IVF: jaké možnosti existují? Irmhild Gruber a Matthias Klein
Kulturní média IVF: minulost, přítomnost a budoucnost. Elpiniki Chronopoulou1 a Joyce C. Harper
Produkce malignity in vitro. Kultury myších fibroblastů a změny pozorované v živých buňkách. WILTON R. EARLE, EDWARD L. SCHILLING, THOMAS H. STARK, NANCY P. STRAUS, MARY F. BROWN, EMMA SHELTON Archivováno 22. prosince 2018 na Wayback Machine