Der Weg zum Wunschkind

ZEISS Mikroskope unterstützen die künstliche Befruchtung

Kundenbericht

In einer durchschnittlichen Schulklasse mit 30 Kindern sitzt ein Kind, das nicht auf natürlichem Wege entstanden ist. Eine künstliche Befruchtung stellt für manche Paare die einzige Möglichkeit dar, ein eigenes Kind zu bekommen. Die klassische In-vitro-Fertilisation (IVF) oder Reagenzglasbefruchtung gilt als das bekannteste Verfahren in der Reproduktionsmedizin. Dabei werden die befruchtungsfähigen Eizellen der Frau mit den Samenzellen des Mannes in einem Kulturschälchen zusammengebracht. Es findet eine spontane Befruchtung statt. Wenn die Eizellen dort befruchtet werden, sich teilen und normal weiter entwickeln, werden bis zu drei befruchtete Eizellen etwa 24 bis 48 Stunden später wieder in die Gebärmutter der Frau eingesetzt (Embryonentransfer). Bei der Intrazytoplasmatischen Spermieninjektion (ICSI) wird ein einzelnes Spermium unter mikroskopischer Sicht mittels eines Mikromanipulators in die vorbereitete Eizelle injiziert.

Eizelle mit Zona pellucida, Bildgebung mit ZEISS Axio Vert.A1 (PlasDIC)
Eizelle mit Zona pellucida, Bildgebung mit ZEISS Axio Vert.A1 (PlasDIC)

Seit mehr als 170 Jahren ein großes Thema

Marion Sims setzte sich bereits 1845 mit dem Thema auseinander. Er experimentierte an afrikanischen und amerikanischen Sklavinnen in den USA.

Zusammen mit dem Gynäkologen Patrick Steptoe, ermöglichte Robert G. Edwards später das erste Baby durch künstliche Befruchtung: Am 25. Juli 1978 wurde Louise Joy Brown in England geboren. Edwards erhielt für die Entwicklung der IVF 2010 den Nobelpreis für Medizin.

Heute ist das Verfahren weltweit etabliert und hat bereits Millionen von unfruchtbaren Paaren zu einem eigenen Kind verholfen. In der Schweiz gibt es derzeit über 20 Kinderwunschzentren, in Österreich über 30 und in Deutschland 130.

Zu Besuch im Kinderwunschzentrum

„Erfolg und Sicherheit stehen bei uns im Fokus – und das möglichst minimal invasiv. Das höchste der Gefühle ist es, wenn eine Frau nach dem ersten Beratungsgespräch auf natürlichem Wege schwanger wird, da der Kopf entspannt ist. Das größte Erfolgserlebnis ist, wenn wir möglichst wenig eingreifen müssen“, so Felix Roth von Fiore, einem privaten Fachinstitut für Reproduktionsmedizin und gynäkologische Endokrinologie mit insgesamt vier Zentren in der Schweiz.

In der Zentrale in St. Gallen werden jährlich ca. 400 Behandlungen durchgeführt. Die Erfolgsquote ist sehr hoch. Drei Laborangestellte und ein Leiter sorgen für einen reibungslosen Ablauf. Seit kurzem arbeitet Fiore mit dem inversen Lichtmikroskop ZEISS Axio Observer, ausgestattet mit Narishige Manipulatoren und einem Laser System.

Felix Roth von Fiore im Labor mit ZEISS Axio Observer, ausgestattet mit Narishige-Manipulatoren und einem Lasersystem.
Felix Roth von Fiore im Labor mit ZEISS Axio Observer, ausgestattet mit Narishige-Manipulatoren und einem Lasersystem.

Zum Leistungsspektrum gehören: die Abklärung der Fruchtbarkeit, Hormontherapie, Samenübertragung (Insemination), IVF, ICSI, TESE (testikuläre Spermienextraktion), Kryokonservierung, eine psychosomatische Sprechstunde und mikroendoskopische Wiederherstellungschirurgie.

Auch andere Kinderwunschzentren haben sich für ZEISS entschieden:

Die Kinoshita Ladies Clinic in der Nähe von Kyoto in Japan erwarb kürzlich ZEISS Equipment, um künstliche Befruchtungen durchführen zu können. Zwei ZEISS Axio Observer 3, vier Stereomikroskope ZEISS Stemi 508, sechs per ZEISS Labscope gesteuerte Kameras ZEISS Axiocam ERc 5s und ein ZEISS Primo Star Mikroskop unterstützen Dr. Kinoshita bei seiner täglichen Arbeit. Seine Praxis eröffnete der junge Arzt erst im letzten August.

Dr. Kinoshita arbeitet mit ZEISS Axio Observer - nur eines der vielen ZEISS Mikroskope in seiner Klinik
Dr. Kinoshita arbeitet mit ZEISS Axio Observer – nur eines der vielen ZEISS Mikroskope in seiner Klinik

Seit 2015 existiert darüber hinaus in Kooperation mit der OPTEC Group Moskau, einem Händler von ZEISS, in St. Petersburg das sogenannte Family Planning Center for Pushkin District. Das gemeinsame Beratungszentrum für Reproduktionstechnologien wendet sich an IVF- Fachleute.

Wie läuft eine künstliche Befruchtung ab?

Allem voran geht ein mindestens einstündiges Beratungsgespräch mit Psychologen. Dann folgt die Hormonbehandlung. Das Peptidhormon HCG löst den Eisprung aus und sorgt dafür, dass mehrere Eizellen gleichzeitig heranreifen. Bei normalem Zyklus entwickelt eine Frau ein bis zwei Eizellen. Die hormonelle Stimulation erhöht die Wahrscheinlichkeit einer Schwangerschaft. Manchmal kommt die Antwort auf die Stimulation jedoch verzögert. Andere Frauen reagieren hingegen gar nicht oder mit Überstimulation, d.h. es werden bis zu 20 Eizellen produziert. Die Qualität der Eizellen sinkt dann, das Risiko für gesundheitliche Schäden steigt. Die Erfahrung des behandelnden Arztes sowie ständige Kontrollen per Ultraschall spielen eine entscheidende Rolle.

Etwa 37 Stunden nach Hormonbehandlung erfolgt der Eisprung. Die Eizellen werden während einer örtlichen Betäubung oder Kurznarkose entnommen. Das Laborpersonal transferiert diese anschließend zum Stereomikroskop auf der vorgeheizten, sterilen Werkbank. Die Eizellen werden „gewaschen“ und das Kulturmedium zugefügt, danach inkubiert. Zirka zwei Stunden nach der Entnahme wird die Eizelle enzymatisch von der Schutzschicht befreit, damit die Injektionsnadel leichter eindringen kann. Danach wird die Eizelle entweder eingefroren oder in spezielle Petrischalen mit Mikrotropfen transferiert. Im nächsten Schritt gibt das Laborpersonal die Spermien hinzu. Entweder befruchten die Spermien nun die Eizellen selbständig (IVF) oder das Laborpersonal unterstützt diesen Prozess (ICSI).

Etwa 40 Stunden nach der Hormonbehandlung ist der richtige Zeitpunkt für die ICSI gekommen. Die meiotische Spindel der Eizelle ist dann bereits gebildet. Sie sorgt für die richtige Ausrichtung und Trennung der Chromosomen während der Meiose. Beim ICSI-Prozess wird die Eizelle zunächst mit einer Haltepipette angesaugt und damit fixiert. Dabei darf die Spindel nicht beschädigt werden. Das Spermium wird immobilisiert, dann in die Injektionspipette gesaugt und in die Eizelle injiziert. Das Spermium darf beim Herausziehen der Pipette nicht im Sog mitgenommen werden, sondern muss in der Eizelle verbleiben. Alle verfügbaren Eizellen werden auf diese Weise befruchtet und im Puffermedium gehalten, um den pH-Wert stabil zu halten. Man bekommt pro Punktion bei richtiger Hormonbehandlung im Schnitt acht bis zehn Eizellen. Die befruchteten Eizellen verbleiben dann zirka sechs Tage im Inkubator, bevor sie der Frau wieder eingesetzt werden.

Die Rolle der Mikroskopie

Eine beheizte Werkbank mit einem ZEISS Stereomikroskop dient dann der Präparation und Beurteilung der Eizellen.

ZEISS microscopes support assisted reproductive technologies_Stemi
Die beheizte Werkbank sorgt für eine stabile Temperatur während des ganzen Prozesses. Stereomikroskope erzeugen dreidimensionale Bilder und bieten ausreichend Platz zum Manipulieren der Eizellen.

Die inverse Mikroskop-Plattform ZEISS Axio Observer mit Mikromanipulation und Heizplatte bildet schließlich den eigentlichen ICSI-Arbeitsplatz. Mehrere separate Inkubatoren ergänzen das Set-up, um die befruchteten Eizellen anschließend optimal zu kultivieren.

ZEISS microscopes support assisted reproductive technologies_Axio Observer
Mikromanipulation ist eine Methode zur Manipulation auf mikroskopischer Ebene mit Bewegungen, die kleiner sind, als dass ein Mensch sie bewältigen könnte.

Die Herausforderungen

Die Wärmekette des ganzen Prozesses darf nicht unterbrochen werden. Wenn 37°C über- oder unterschritten werden, steigt das Risiko, dass Ei- und Samenzellen Schaden nehmen. Der Prozess läuft in einem zeitlichen gesetzten Fenster ab – es sei denn, man friert die Zellen ein. Manchmal ist nur eine Eizelle vorhanden, man hat also nur einen Versuch. Alles läuft auf eines hinaus: Der Workflow darf nicht unterbrochen werden, die Geräte müssen einwandfrei funktionieren. Ausfälle kann sich das Labor nicht leisten. Die persönliche Betreuung und Servicepersonal, das schnell vor Ort ist, spielen eine entscheidende Rolle.

Die Arbeitsabläufe und Handgriffe haben sich über Jahre verankert. Der Arzt hat keine Zeit, neue Handgriffe zu erlernen. Die Mikromanipulatoren müssen sehr fein eingestellt sein, der Arzt muss praktisch „blind“ damit arbeiten können. Die Mikroskope sollten stabil und vibrationsfrei sein.

„ZEISS Axio Observer ist einfach ein super Gerät. Die Optik ist sehr, sehr gut – wahnsinnig gut“, stellt Walter Diethelm von Mikroskop Technik Diethelm heraus. Er betreut Fiore als Händler von ZEISS in der Schweiz.

Details einzelner Spermien oder Details der Zona Pellucida an der Eizelle sind mit dem Mikroskop gut visualisierbar.

In kaum einem Bereich sind Erfolgsdruck und Erwartungshaltung so hoch wie in der Reproduktionsmedizin. Die Proben sind sehr kostbar. Nur die gesunden Spermien, Eizellen und Embryonen legen den Grundstein für eine erfolgreiche Schwangerschaft. Außerdem haben Sie eine vorgegebene Zeitspanne, in der der Workflow reibungslos ablaufen muss. Und das alles unter kontrollierten Bedingungen, stabiler Temperatur und einer sauberen Umgebung.  ZEISS Mikroskope unterstützen die verantwortungsvolle Tätigkeit der behandelnden Ärzte und ihrer MTAs durch leichte Bedienung und gute Ergonomie Dadurch wird die Zeit für die einzelnen Workflowschritte reduziert und die kostbaren Proben verbleiben damit nur solange wie nötig außerhalb des Inkubators. Die Wahrscheinlichkeit für eine erfolgreiche Befruchtung steigt.

Mehr Informationen zu ZEISS Mikroskopen in der künstlichen Befruchtung

Die künstliche Befruchtung ist ein Überbegriff für verschiedene medizinische Methoden, die eine Schwangerschaft herbeiführen.

Die gängigste Methode ist die Insemination, bei der das Sperma des Mannes mit medizinischen Instrumenten in die Gebärmutter der Frau eingeführt wird.

Eine weitere Möglichkeit ist die von Robert Edwards und Patrick Steptoe entwickelte In-vitro-Fertilisation (IVF) – die Befruchtung im Reagenzglas. Diese findet außerhalb des Körpers der Frau in einer Glasschale statt – deswegen in-vitro (Lateinisch: “im Glas”). Die Eizelle wird noch vor dem Eisprung aus dem Eierstock entnommen. Anschließend wird sie mit einer Nährlösung und den Spermien des Mannes vermischt. Die Umgebungsbedingungen aktivieren den Samen – ein notwendiger Schritt für die künstliche Befruchtung.

Die ICSI ist eine Weiterentwicklung der IVF-Behandlung; der Unterschied besteht in der Methode der Befruchtung. Liegt die Hauptursache der Unfruchtbarkeit beim Mann, ist dieses Verfahren häufig die einzige Chance auf ein leibliches Kind. Bei dieser Methode wird ein einzelnes Spermium mit einer sehr feinen Pipette unter dem Mikroskop direkt in die Eizelle injiziert. Die hormonelle Stimulation, die Entnahme der reifen Eizellen und das spätere Einsetzen der Embryos in die Gebärmutter sind wie bei einer klassischen IVF.

Nach der Befruchtung beginnt die Eizelle sich zu teilen. Zweieinhalb Tage und einige Zellteilungen später wird dieser noch winzige Embryo mit einer dünnen Nadel in die Gebärmutter der Frau eingepflanzt. Hier verdoppelt er seine Zellen weiter bis er ein bestimmtes Stadium (Blastula) erreicht hat. Dann vereinigt sich der Embryo mit dem Gewebe der Mutter und wächst weiter – genau wie ein natürlich gezeugtes Kind.

Tags: Lichtmikroskopie

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *