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Crioconservazione: evoluzione e stato dell’arte

Nei programmi di procreazione medicalmente assistita (PMA) sta crescendo l’importanza della crioconservazione di gameti (ovociti e spermatozoi) ed embrioni. I vantaggi di questa tecnica sono molti: la possibilità di utilizzare materiale in cicli futuri (evitando la ripetizione di una stimolazione ovarica), la salvaguardia della fertilità in casi di trattamenti oncologici, un minor rischio di gravidanze multiple e soprattutto la riduzione del rischio di sindrome da iperstimolazione ovarica.

Le prime gravidanze ottenute da embrioni congelati si hanno già a metà degli anni ’80; da allora le tecniche di crioconservazione si sono significativamente evolute.

La crioconservazione resta però un evento traumatico per il materiale biologico e questo dipende dalla forma e dalle dimensioni delle cellule congelate e dalla capacità dell’acqua contenuta all’interno di entrare e uscire attraverso la membrana che protegge la cellula. Il processo più delicato che può danneggiare il materiale durante il congelamento è la trasformazione dell’acqua in cristalli di ghiaccio che possono rompere le strutture all’interno della cellula.

Gli spermatozoi, grazie al piccolo volume cellulare e alla struttura compatta, subiscono poche variazioni durante il processo di crioconservazione e risultano meno sensibili alle basse temperature. Per questo motivo le tecniche di crioconservazione del seme hanno subito minori variazioni nel tempo rispetto alle tecniche di congelamento di ovociti ed embrioni. Al contrario la cellula uovo presenta una struttura più delicata, infatti il rapporto superficie/volume e la struttura interna la rendono molto più sensibile al processo di crioconservazione.

In questi ultimi anni sono state studiate diverse tecniche per ottimizzare il congelamento di ovociti ed embrioni umani. Per minimizzare i danni causati dalla formazione di ghiaccio è necessario rimuovere l’acqua dall’interno della cellula; a tale scopo si utilizzano sostanze dette “crioprotettori”, che penetrano nella cellula sostituendosi all’acqua e minimizzando la formazione di cristalli di ghiaccio.

Inoltre, sono state studiate varie tecniche per ottimizzare la concentrazione dei crioprotettori, i tempi di esposizione a queste sostanze e la velocità di congelamento.

Il primo protocollo applicato a partire dagli anni ’70 viene definito “congelamento lento”; questa tecnica si basa su un raffreddamento molto lento del materiale (circa 2 °C al minuto) fino al raggiungimento del congelamento in azoto liquido a –196 °C. I tempi sufficientemente lunghi di questa procedura garantiscono che quasi tutta l’acqua presente nella cellula venga rimossa, minimizzando i danni dovuti alla formazione di cristalli di ghiaccio. Per 20 anni è stato usato questo protocollo di congelamento lento, ma attualmente è stata messa a punto una nuova tecnica chiamata “vitrificazione”. In questa nuova metodologia le cellule vengono messe a diretto contatto con un crioprotettore ad alta concentrazione e portate molto velocemente alla temperatura di congelamento (circa 1500 °C al minuto). La vitrificazione permette di “solidificare” le cellule in una forma simile al vetro, senza la formazione di cristalli di ghiaccio.

L’affermarsi della vitrificazione negli ultimi decenni ha permesso di raccogliere numerosi dati relativi al tasso di sopravvivenza e alla qualità del materiale scongelato. Questi dati hanno messo in evidenza la superiorità della tecnica di vitrificazione rispetto al congelamento lento, non solo per quanto riguarda la crioconservazione di ovociti, ma anche di embrioni e blastocisti.

Dott.ssa Alessia Biale – ASST Fatebenefratelli Sacco, P.O. Macedonio Melloni, Centro Endocrinologia, Sterilità, Procreazione Medicalmente Assistita, Clinica Ostetrica e Ginecologica, Università degli Studi di Milano

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