培養液的發展
廖佩芬/崔冠濠
培養液是提供胚胎在體外發育及代謝的重要物質來源。培養液用於臨床上,最早不是用於人類胚胎的培養,而是藉由體細胞培養的培養液去改良、應用。自西元1800年後期由Bernard提出器官和組織在體外置於穩定的固定溶液中仍有活性開始,之後就陸續有許多學者提出相關的研究報告。如:
Ringer:將兩棲動物的心臟在體外可置於鹽類溶液中,廣泛使用在外科治療上。
Rockefeller Carrel:將組織培養於Tyrode’s溶液。
Robert Edwards:用Tyrode’s溶液,首先使人類卵子在體外受精成功。這位學者在人工生殖技術上有極大的貢獻,因此穫得2010年醫學、生理諾貝爾獎。
直至1980年中期對人類胚胎培養方面才有了長足的進步,進而有了兩種培養液發表。
Menezo et al----B2培養液
Quinn et al------HTF(Human Tubal Fluid)人類輸卵管液培養液
上述兩種培養液是以Adult somatic cell(成人體細胞)所需之營養為根基,但早期胚胎生理代謝所需的營養是根據後來的研究發現與成人體細胞培養有所不同,由Barry Barister和Henry Leese、Kate Hardy三位學者研究指出早期胚胎活化後在Maternal genetic(母系基因)控制下以glucose(糖)為主要代謝物質,而不是Pyruvate-lactate。
據以上研究發現,之後有兩位學者改良早期HTF培養液的配製,使得植入分裂時期胚胎的懷孕率大大提昇。
如:
Quinn---QB11培養液:
Inorganic phosphate,glucose,amino acid去除
Pool et al---P-1培養液:
Inorganic phosphate,glucose去除,但含amino acid taurine
雖然改良後的培養液提昇分裂期胚胎的懷孕率,但對於囊胚期的胚胎似乎沒有早期的培養液好。依據Devid Gardner學者在鼠胚的研究發現,鼠胚在發育過程所需的營養隨階段的不同而有所改變,在人類生殖的論文中也指出人類在月經週期中輸卵管與子宮中的代謝物質濃度確實因週期的不同而有所改變,因此陸續發展出連續性不同階段的兩階段培養液,以符合胚胎生長因階段不同所需的營養物質的改變。
如:
Gardner et al----G1,G2培養液
美國----Quinn’s系列培養液
歐洲----Medi-Cult系列培養液
澳洲---K-SM系列培養液
如此的兩階段連續性培養液的問世,大大的改變了胚胎培養的成功率與試管嬰兒的懷孕率,可謂革命性的改變。
近年來也注意到尚有cabohydrates(碳水化合物),glycosaminoglycans等macromolecular 物質,這些物質是否增進胚胎培養狀況尚待研究。目前單一階段連續性的培養液也已能有效的將胚胎培養至囊胚期,但未能增進試管嬰兒懷孕率。未來單一階段培養液是否能像兩階段連續性的培養液一樣發展成熟,在臨床上能廣泛應用,符合胚胎不同時期的營養所需將是未來研究的方向,畢竟單一階段培養液在使用上會比兩階段培養液更為便利。