COVID-19 REDLARA: LIvros (Reproducción Humana e Infertilidad)
Historia del Desarrolo de la Fertilizacion In Vitro
Iván Valencia Madera y Pablo Valencia Ll. INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES FERTILIZACIÓN IN VITRO DESARROLLO DE LA FIV Y TRANSFERENCIA DE EMBRIONES EN SU APLICACIÓN EN ESTERILIDAD MASCULINA CRIOPRESERVACIÓN DE EMBRIONES PROGRAMA DONACIÓN DE OVOCITOS Y EMBRIONES DIANÓSTICO GENÉTICO PREIMPLANTACIONAL Y PRECONCEPCIONAL CRONOLOGÍA DE LA HISTORIA DE LA FERTILIZACION IN VITRO REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Con el devenir de los años se ha producido un gran progreso en el área de la reproducción
asistida, especialmente desde el nacimiento de Louise Brown en Inglaterra en el año de
1978, primer bebé producto de la fusión extracorpórea de gametos y gracias a la
tenacidad y profesionalismo de los pioneros en esta técnica, los doctores Robert G
Edwards y Patrick Steptoe. El objetivo de este artículo es el de recordar la historia de los
avances en las técnicas de reproducción asistida como la fertilización in vitro
convencional, la inyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI) y el
congelamiento de embriones, entre otras, tanto en el ámbito mundial como en el Ecuador.
El fusionar un óvulo y un espermatozoide humanos fuera de la mujer y la transferencia
posterior del embrión resultante a un útero, es relativamente un hecho reciente y de
rápida evolución que se ha convertido en una nueva técnica para solucionar los
problemas de la pareja estéril. Los primeros reportes de una implantación exitosa y
embarazo posterior al uso de esta técnica en seres humanos se publicó durante la década
de los 70.1-3 Desde esa época hasta la fecha las técnicas conocidas como fertilización in
vitro (FIV), transferencia de embriones (TE), y transferencia intratubaria de gametos
(GIFT) han conducido a nuevos conocimientos sobre la interacción de los gametos y el
desarrollo embrionario temprano, así como el advenimiento de miles de embarazos
normales. Actualmente en países como Holanda, Reino Unido, Francia y Australia estas
técnicas son responsables del 1 al 2% de todos los nacimientos.
La historia de la FIV tiene sus orígenes en 1890 cuando Walter Heape4 transfirió
exitosamente embriones de conejo. Heape tomó dos embriones recuperados después de
lavar las trompas de una coneja fecundada horas antes y luego transfirió éstos embriones
a los trompas de una coneja de raza belga; después de algunos días nacieron 6 conejos
completamente sanos. Hubo en esa época varias dudas durante mucho tiempo sobre los
resultados exitosos de la FIV en animales, y no fue hasta que en 1959 por los
experimentos obtenidos por Chang en conejos, que se supo inequívocamente sobre la
realización de la FIV5.
Por los estudios de Heape, los científicos se mostraron más interesados en la posibilidad
de poder cultivar embriones en laboratorio, con lo que se perfeccionó el estudio del
desarrollo embrionario temprano. La mayoría de medios utilizados en esa época
utilizaban plasma sanguíneo, suero o fluidos biológicos no muy bien descritos. En 1949,
John Hammond Jr., descubrió un medio complejo que permitió que un embrión de ratón
2
de 8 células sobreviviera hasta blastocisto.6 Whitten7-8 demostró que con medios más
sencillos sé podia tener el mismo desarrollo.
Los intentos por lograr la FIV pasaron por varias etapas de investigación. Muchos
científicos exponían los óvulos recuperados de las trompas, útero o folículos de conejos,
ratones o hámsteres a espermatozoides provenientes del epidídimo o del eyaculado. Se
creía que el simple hecho de juntar al espermatozoide con el óvulo resultaba en
fertilización9. Claro que la presencia del espermatozoide dentro del óvulo, la salida del
segundo cuerpo polar y el clivaje son todos indicadores importantes de fertilización, pero
cada uno por su lado no son suficientes para distinguir una fertilización normal de otros
fenómenos10.
Lo que se creía que era un clivaje embrionario en los estudios anteriores, lo más
probable es que fue el producto del clivaje espontáneo de un óvulo no fertilizado9. En
1951 Chang y Austin descubrieron, de forma separada, el fenómeno de capacitación
espermática:11,12 cambios físicos por el que el espermatozoide debe pasar si es que quiere
adquirir la capacidad de penetrar al óvulo.
Después de este descubrimiento los científicos se volvieron conscientes de la dificultad
en la selección de criterios apropiados para la FIV y poder diferenciarlos de la activación
partenogenética del ovocito. En 1959 Chang superó esta barrera y logró el nacimiento de
unos conejos como resultado de la FIV, cambiando las técnicas utilizadas para obtener
fertilización en conejos con la técnica de transferencia de Heape5.
HUMANOS
Con el éxito alcanzado por Chang con la fertilización in vitro de conejos, los científicos
de los años 60 que trabajaban en laboratorios de animales tenían a su disposición ya
varios procedimientos: la colección y capacitación de espermatozoides, la recuperación
de óvulos maduros al lavar las trompas, la fertilización in vitro, el cultivo del embrión
resultante y la transferencia de este embrión a su madre genéticamente igual o a una
madre subrogada. Durante las décadas de 1960 y 1970, los investigadores se vieron
sometidos a una gran presión para encontrar nuevos métodos para tratar el factor tubario
severo de esterilidad en los seres humanos, debido en primer lugar a que la adopción de
niños en la mayoría de los países occidentales se complicó mucho principalmente por
dos motivos: la liberación del aborto y el aumento en los programas de apoyo social para
las madres solteras, situaciones que disminuyó el número de hijos no deseados. Y en
segundo término, porque los ginecólogos reconocieron que el éxito de la cirugía tubaria
para reparar su obstrucción era muy bajo.
3
Una difícil barrera para la FIV y TE en humanos era el poder colectar óvulos lo
suficientemente maduros para ser fertilizados en el laboratorio y se demostró que la
maduración ovocitaria en mujeres que se le administraba gonadotropina coriónica
humana (HCG) se desarrollaba de manera similar a un ciclo natural13. A finales de 1960
el laparoscopio se implementó para poder visualizar los órganos pélvicos. Patrick Steptoe
fue pionero en el uso ginecológico del laparoscopio y para finales de 1968 ya había
realizado más de 1,300 procedimientos14. Esta técnica comprobó ser ideal para la
recolección de ovocitos y con las modificaciones de Wood, del grupo de Melbourne, esta
técnica se consolidó aún mas15,16.
Otro adelanto técnico que permitió la recuperación de muchos óvulos maduros de la
mayoría de pacientes se conoce como hiperestimulación ovárica controlada y fue usada
por primera vez en animales a finales de 1920 y dentro de poco tiempo se convirtió en
una herramienta indispensable en la veterinaria. La hiperestimulación ovárica en mujeres
se describió por primera vez a finales de 1960 cuando se utilizó la hormona folículo
estimulante humana (FSH) para aumentar la producción de óvulos en pacientes con
posibles problemas citogenéticos13. Steptoe y Edwards usaron una técnica similar en
1970 usando gonadotropina postmenopaúsica humana17, y fueron ellos quienes en 1978
lograron el primer embarazo en seres humanos utilizando FIV, pero durante un ciclo
natural. Previo a éste gran acontecimiento el mismo equipo médico logró un embarazo
anterior pero resultó de localización ectópica. El grupo de Melbourne utilizó citrato de
clomifeno para inducir la ovulación, seguido de un refuerzo de HCG18. El uso de
medicamentos que estimulan la ovulación tiene la ventaja que pueden provocar la
maduración de muchos ovocitos a la vez, los cuales podían ser recolectados por
laparoscopía. Después del reporte inicial del desarrollo folicular múltiple para la FIV con
citrato de clomifeno (CC) y HCG18 se han descrito muchos protocolos de estimulación de
la ovulación. Estos incluyen CC solo25-27, HMG28,29, CC más HMG30, FSH
recombinante31,32 y el uso de análogos de la hormona liberadora de gonadotropinas
(GnRH)33,34. Los análogos de la GnRH han mejorado mucho las tasas de embarazo, han
reducido el número de muestras sanguíneas y prevenido el pico prematuro de LH
endógeno. Entre las desventajas de los ciclos estimulados se incluyen el riesgo de
embarazo múltiple y el síndrome de hiperestimulación ovárica. Pronto se hizo aparente
que este procedimiento aumentaba significativamente la oportunidad de lograr un
embarazo debido a que se podían desarrollar más embriones para ser transferidos.
Trounson y colaboradores en Australia informaron que si se transferían tres embriones la
tasa de embarazo por laparoscopia era de 40%, si se transferían dos embriones era de
28%, y si se transfería un embrión era del 12%12.
Durante el paso del tiempo la FIV y TE en humanos ha sufrido numerosas
modificaciones en comparación con las técnicas que se utilizaban en animales, éstas
incluyen: el refinamiento de los medios de cultivo para la fertilización y cultivo de
embriones, transferencia temprana de los embriones, reducción del número de
espermatozoides utilizados para lograr la fertilización y mejoras en el equipamiento por
ejemplo el uso de ultrasonido transvaginal para la recolección de ovocitos. El uso del
ultrasonido para la aspiración percutánea de los folículos para FIV fue descrito por
primera vez por Lenz en 198135. En los años siguientes se reportaron más estudios
4
exitosos sobre el uso de ultrasonido para la aspiración de folículos por vía transvaginal36-
38.
Además de su enorme utilidad para el tratamiento de la mayoría de parejas estériles, el
interés de la FIV y TE ha aumentado en otras áreas de investigación. El reporte realizado
por Short al Comité de Ética de los Estados Unidos describe aplicaciones de estas
técnicas para investigar anticoncepción, cáncer y explorar el origen de la evolución
humana20. Adicionalmente han estimulado la investigación para descubrir las causas e
incidencia del aborto espontáneo. Sin embargo, mientras que el área científica y clínica
de estas técnicas se han perfeccionado durante el tiempo, el debate ético entre las
sociedades también ha aumentado; las interrogantes se centran principalmente en los
aspectos morales y legales de la FIV y TE21 con opiniones encontradas entre grupos
religiosos y sociales22. Otro problema involucrado en el tratamiento de esterilidad es el
stress y la angustia que experimenta la pareja estéril23. Tanto estas parejas como los
miembros del grupo de una clínica de reproducción asistida son partícipes de esto y como
consecuencia de ello se requieren de grupos de soporte psicológico.
El establecimiento de clínicas de reproducción a nivel mundial ha aumentado; una parte
debido a que ha disminuído el miedo sobre posibles malformaciones congénitas causadas
por las técnicas de reproducción asistida: de los primeros 100 niños nacidos vivos con
éste procedimiento solo un niño tuvo un defecto, relacionado con una anormalidad
cardíaca24. De ahí en adelante más de 500.000 niños han nacido sin un incremento en el
índice de malformaciones congénitas en comparación con la población general. El primer
bebé probeta del Ecuador nació el 10 de Junio de 1992 en la ciudad de Quito luego de un
tratamiento de fertilización in vitro por factor masculino moderado y se realizó en el
Centro Médico de Fertilidad y Esterilidad (CEMEFES), en la actualidad única
Institución médica de la especialidad certificada y acreditada internacionalmente por la
Red Latinoamericana de Reproducción Asistida.
El descubrimiento de que se necesitan relativamente pocos espermatozoides para una
fertilización in vitro convencional, hizo posible que las muestras de semen con valores
bajos de concentración y motilidad puedan ser usada para fertilización in vitro, siempre y
cuando se obtenga un número suficiente de espermatozoides39. Estudios sobre el uso de
muestras de semen subóptimas en la FIV se llevaron a cabo especialmente por
Mahadevan y Trounson40. Para ayudar la penetración de un espermatozoide al ovocito, el
cumulus oophorus puede ser removido usando hialuronidasa y estimulando la motilidad
espermática41.
Se han desarrollado también pruebas de función espermáticas para poder determinar la
capacidad del espermatozoide de fusionarse con el oolema y penetrar la zona pelúcida42-
44. Estas pruebas dan cierta orientación sobre la disfunción específica de una muestra de
semen y su asociación con la esterilidad inexplicable y el factor masculino. Basados en
éstos resultados es posible decidir que método de micromanipulación puede ser el 5
tratamiento más efectivo. El semen de pacientes con factor masculino moderado puede
ser concentrado para lograr un número suficiente para la microfertilización y ayudar la
unión y penetración de la zona pelúcida, logrando tasas de fertilidad igual que en
pacientes con cuentas espermáticas normales45-48. Si la disfunción espermática está
asociada con una incapacidad del espermatozoide para unirse al ovocito y penetrar la
zona pelúcida42,49, se han desarrollado técnicas de micromanipulación espermática tales
como la disección parcial de zona (PZD)50, inyección espermática subzonal (SUZI)51 y la
inyección espermática intracitoplasmática (ICSI)52 para sobrepasar la zona pelúcida que
sería la mayor barrera que impide la fusión del ovocito y el espermatozoide.
Durante los últimos 10 años, las técnicas de micromanipulación de gametos se han
desarrollado increíblemente con objeto de disponer de más métodos para tratar a la pareja
estéril.48 La micromanipulación en humanos ha permitido la fertilización en aquellos
casos donde el uso repetido de la fertilización in vitro convencional ha fallado y sobre
todo en casos de factor masculino severo en los cuales no se obtienen resultados exitosos
con técnicas de inseminación convencionales. Yanagimachi53 sugiere que mientras el
espermatozoide sea capaz de participar en la producción de niños normales, éstos deben
ser considerados como fértiles a pesar de su morfología, motilidad o del procedimiento
que se use para lograr la fertilización. Con el desarrollo y uso de las técnicas de
micromanipulación, especialmente el ICSI, prácticamente todos los espermatozoides son
potencialmente capaces de participar en la formación de un cigoto. Van Steirteghem y
cols.54, han demostrado que el ICSI es mucho más efectivo que la inyección subzonal del
espermatozoide, obteniendo tasas de embarazo similares e inclusive superiores al de la
FIV con inseminación de semen normal. Esta técnica ha revolucionado el tratamiento de
la esterilidad masculina, incluyendo aquellos pacientes con un número muy escaso de
espermatozoides recuperados de biopsias por punción o por aspiración del epidídimo y/o
del testículo. El primer nacimiento de un niño ecuatoriano producto de la técnica de ICSI
lo obtuvo CEMEFES el 18 de Julio de 1997, siendo la indicación una azoospermia
obstructiva por lo cual se realizó paralelamente una aspiración percutánea del epidídimo.
La criopreservación de embriones en mamíferos se inició en 1972 por los estudios
experimentales de Wilmut35 y Whittingham y cols.56. Estos mostraron que el
enfriamiento lento de embriones de ratón en etapas tempranas de clivaje, a temperaturas
por debajo de cero grados centígrados en presencia de dimetil sulfóxido (DMSO) y su
calentamiento lento durante la fase de descongelamiento, resultaba en una buena
sobrevida embrionaria y posterior desarrollo a término. Los embriones humanos fueron
criopreservados satisfactoriamente por primera vez por Trounson y Mohr57 usando una
variación del método antes descrito y con ello se introdujo la criopreservación de
embriones en los programas de la FIV58,59. Con esta tecnología también se incrementa la
oportunidad de embarazo en pacientes que se someten a la FIV60,61 y es una opción que
toman la mayoría de pacientes en las que se recolectó muchos óvulos y se formaron más
embriones de los que se pueden transferir en un ciclo de la FIV. En nuestra Institución el 6
número promedio de embriones transferidos son 3, siendo el resto criopreservados para
su posterior transferencia, ya sea en ciclos sustitutivos o naturales.
Actualmente la criopreservación de embriones es un imperativo en las clínicas de
reproducción asistida y se basan en las técnicas de congelamiento lento usando como
crioprotector el DMSO y más comúnmente 1,2 propanediol. Esta alternativa también es
útil cuando la transferencia de embriones no es recomendable; por ejemplo en casos de
alguna enfermedad aguda durante el ciclo de la FIV, en caso de hemorragia uterina, y
para prevenir el síndrome de hiperestimulación ovárica. Por estas consideraciones
creemos que el programa de criopreservación embrionaria es esencial para una clínica de
la FIV y su ausencia le hace a una clínica incompleta y la confronta con serios problemas
como el destino de los embriones excedentes. El primer nacimiento en Ecuador
utilizando embriones congelados y descongelados lo consiguió CEMEFES el 20 de Mayo
de 1999 y fue producto del descongelamiento de embriones en una paciente que se
sometió a nuestro programa de óvulo donado y congeló sus embriones excedentes.
La donación de ovocitos y embriones, al contrario de lo que sucedió con la donación de
espermatozoides, solo fue posible después de la introducción de la técnica de fertilización
in vitro. El primer reporte en la literatura de un embarazo exitoso después de una
donación de ovocitos en mujeres que no eran capaces de concebir con sus propios óvulos
fue reportado por Lutjen y cols.62. Actualmente existen muchas variaciones en el uso
clínico de la donación de ovocitos; entre éstos se incluyen la fertilización con el semen
del esposo y de un donador, la transferencia a receptoras con o sin función ovárica y el
uso de la transferencia intratubaria de gametos63.
Las mujeres que requieren de la donación de óvulos se categorizan dentro de dos grupos
principales:
1. Mujeres sin función ovárica:
a. Menopausia prematura.
b. Agenesia de ovarios.
c. Ooforectomía bilateral.
d. Mujeres en edad reproductiva avanzada
2. Mujeres con función ovárica:
a. Riesgo de enfermedades genéticamente transmisibles.
b. Fallas con FIV convencional debido a anormalidades en los ovocitos o por pocos
ovocitos como en las malas respondedoras.
c. Inaccesibilidad ovárica para la recolección de ovocitos.
El primer nacimiento de óvulo donado en Ecuador se realizó en CEMEFES ocurrió el 26
de Enero de 1993 siendo su indicación una menopausia precoz en paciente de 30 años.7
Las técnicas de micromanipulación pueden ser utilizadas para tomar biopsias de células
de embriones en desarrollo o del cuerpo polar de ovocitos maduros no fertilizados, sin
que ésto afecte su potencial de desarrollo. La identificación de cuerpos polares
homocigotos o heterocigotos de ovocitos no fertilizados ha permitido el diagnóstico de
enfermedades autosómicas recesivas como la fibrosis quística64.
La identificación del sexo de los embriones en pacientes con enfermedades genéticas
ligadas a los cromosomas sexuales fue reportada por Handyside y cols.65. Ellos
realizaron la biopsia de blastómeras en embriones de 4 a 8 células permitiendo la
identificación de secuencias específicas en los cromosomas Y en embriones masculinos.
Además reportaron una mejoría en la tasa de implantación en embriones a los que se les
determinó el sexo, los cuales eran transferidos luego de confirmarse que eran embriones
femeninos, exentos de problemas ligados al cromosoma Y.
La técnica de hibridación con fluorescencia in vitro (FISH) también se ha utilizado para
la identificación de cromosomas. Estos cromosomas incluidos los sexuales pueden ser
identificados por FISH en un núcleo en interfase66. Usando un mínimo de tres a cuatro
células proporciona un diagnóstico preimplantacional muy seguro del sexo de los
embriones. Esta tecnología está avanzando a pasos agigantados y ofrece una alternativa
para las parejas con enfermedades genéticas de transmisión recesiva quienes están en
riesgo de engendrar hijos con anormalidades cromosómicas. Además, permite la
selección de los embriones cromosómicamente normales para ser transferidos en un ciclo
de la FIV.
Actualmente, está en discusión la clonación humana y el uso de embriones para poder
obtener stem cells o células totipontenciales para producir tejidos específicos a ser
utilizados en transplantes de órganos y tratar enfermedades como: Diabetes Mellitus tipo
I, Enfermedad de Alzheimer, entre otras.
1790 Primer reporte sobre un nacimiento mediante inseminación artificial homóloga
en la Gran Bretaña.
1890 Primer nacimiento utilizando inseminación heteróloga en los Estado Unidos.
1959 Primer FIV en animales (conejos) en EUA.
1968 Robert Edwards y Barry Bavister fertilizan el primer óvulo humano in vitro.
1968 Robert Edwards y Patrick Steptoe empiezan a trabajar en equipo.
1978 Nacimiento de Luisa Brown, primer niño producto de la FIV en ciclo natural.
1980 Primer nacimiento de un niño producto de FIV en ciclo estimulado en
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8
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Nakamura, Brasil. E.Lucena, Colombia. A. Costoya, Chile
1984 Primer nacimiento producto de la transferencia de un embrión a una madre
subrogada, California, EUA
1984 Nacimiento del primer niño producto de GIFT. RH. Asch, JP. Balmaceda. PC.
Wong, EUA.
1984 Primer nacimiento de un embrión donado en Australia.
1984 Primer nacimiento producto de un embrión congelado, Melbourne, Australia.
1984 Fundación del Centro Médico de Fertilidad y Esterilidad (CEMEFES)
Quito, Ecuador.
1992 Nacimiento del primer niño producto de la FIV en Quito- Ecuador,
Iván Valencia. (CEMEFES)
1993 Primer nacimiento de óvulo donado en Ecuador, Iván Valencia (CEMEFES)
1988 Celebración del nacimiento de 1.000 niños nacidos por FIV en el Bourne Hall,
Cambridge. Inglaterra.
1988 Fallecimiento de Patrick Steptoe, pionero de la FIV.
1992 Desarrollo de la ICSI (Intracytoplasmatic Sperm Inyection), Van Steirteghem
y Palermo Bélgica.
1997 Nacimiento del primer niño producto de la ICSI Quito, Ecuador,
Iván Valencia. (CEMEFES)
1999 Nacimiento del primer niño producto de la transferencia de embriones
congelados y descongelados, Quito, Ecuador, Iván Valencia. (CEMEFES
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Glossário revisado da Terminologia das Técnicas de Reprodução Assistida (TRA), 2009. Comintê Internacional para Monitorização da Tecnologia Reprodutoiva Assistida (ICMART) e Organização Mundial de Saúde (OMS)