임상 배아학자
임상 배아학자가 누구인지 또는 그들이 실험실에서 하루 종일 무엇을 하는지 궁금해 해본 적이 있습니까? 이 글의 목적은 실험실에서 임상 배아학자들의 과제와 기술을 간략하게 검토하는 것입니다. 그것은 체외 수정(IVF)이라고 불리는 그들이 사용하는 기술에 대해 이야기할 것입니다. 그것은 좋은 정자와 난모세포를 선택하고 일치시키기 위해 체외수정에서 사용하는 절차, 방법 및 장비를 소개합니다. 그리고 나서 그들이 배아를 만들고, 배아가 자랄 수 있는 좋은 환경을 준비하고, 가장 좋은 배아를 다시 여성의 몸으로 옮기고, 나머지를 어떻게 해야 할지 결정하기 위해 따르는 과정을 설명합니다. 이는 배아학자들에게 실험실에서 품질을 통제하고 유지하는 것이 다른 절차만큼 중요하다는 것을 나타냅니다. 임상 배아학자들의 결정과 기술은 절차의 모든 단계에서 매우 중요하며 정확성을 요구합니다.
연구실 업무에 관한 보고서
연구실은 이런 치료의 대부분이 일어나는 곳이기 때문에 시험관 시술에 있어서 가장 중요한 공간입니다. 모든 장비와 소모품, 주변 환경이 준비돼 있어야 합니다. 모든 것이 준비됐더라도, 높은 자격 요건을 갖추고 있는 경험 많은 연구원 없이는 진행할 수 없습니다. 이들을 임상 배아학자라고 부릅니다. 임상 배아학자들은 그들의 시간과 에너지 대부분을 생명체를 만드는데 쓰는 과학자입니다. 이들의 주된 목표는 불임 환자들이 아기를 갖도록 하는 것입니다. 이들은 연구실에서 미세한 장비를 작동하며 이산화탄소 인큐베이터를 점검하고 하나의 배양 시설 장비에서 다른 배양 시설 장비로 배아를 옮기는 등 세부적인 품질 관리로 하루 종일 바쁩니다. 일단 정자와 난모세포를 받고 나면, 배아학자들은 최고의 결과를 위해 최선의 노력을 합니다. 품질 좋은 정자와 난모 세포를 만나게 해 배아로 융합시킵니다. 그렇게 하기 위해서는, 특정한 절차와 규칙을 꼼꼼히 따라야 합니다.
난모세포 수집과 등급 설정
남임 전문의 의사가 난모세포를 채취하기 전, 배아학자들은 모든 것이 준비돼 있는지 확인합니다. 모든 상태는 어머니의 몸 상태와 거의 유사해야 합니다. 배아학자들은 방의 온도와 인큐베이터, 현미경의 단계까지 확인합니다. 또 난자와 배아를 위해 실내 빛은 어두워야 합니다. 모든 배양 용기와 시설 등 난모 세포를 위한 조치가 끝나야 합니다. 의사는 모낭액과 난모 세포를 추출하며 배아학자에게 검사관에 흡입된 것을 전달합니다. 현미경을 보며, 배아학자들은 즉시 액체를 검사합니다. 난자를 발견하면, 즉시 세척해 배양 용기로 옮깁니다. 그런 다음 후반 확인과 품질 평가를 위해 인큐베이터로 옮깁니다. 성숙한 난모세포는 수정될 때까지 2~8시간 인큐베이터에 보관됩니다. 미성숙한 난모세포는 수정을 위해 성숙하기까지 약 24-35시간이 더 필요합니다. (Jones, H., Jones, G., Hodgkin, & Rosenwaks, 1986)난모세포 평가는 부부가 어떤 방법으로 임신할지에 달려있습니다. 일반 임신이라면, 그들은 적혈구와 주변 광선(cumulus and corona radiata)으로 등급이 매겨집니다. 보통 성숙한 난자는 선명한 광선이 주위를 둘러싼 것과 같은 아름다운 태양을 닮았습니다. 수정 방법이 정자직접주입술(ICSI)이라면 난모세포를 둘러싼 적혈구나 코로나 없이 배아학자가 직접 난모세포를 검사합니다. 그렇게 하기 위해서는, 그들은 먼저 난모세포를 주변을 기계적으로 세척하고 다음 몇 초 동안 히알루로니디아라고 불리는 효소제로 그것들을 벗겨내 청소합니다. 하일루로니디아제(Hyaluronidase)는 일반적으로 난자와 결함하기 위해 정자의 머리에서 방출되는 효소입니다.이제 배아학자들은 현미경으로 난모세포에 대한 명확한 견해를 가지고 있기에, 등급을 매길 수 있습니다. 극성체가 부착된 구형 난모 세포는 성숙하다고 불리며, 2~8시간 내 수정이 가능합니다. 구형이지만 극체가 없는 난모 세포는 미성숙하다고 여겨지며 성숙하기 위해 24시간 인큐베이터 안에 있어야 합니다. 또한 난모세포가 부서지거나 구형형태와 극체를 가지지 않으면 비정상적인 것으로 간주되어 버려집니다.정자 준비와 등급 설정
정자 준비는 보통 남성 불임 전문 과학자들에 의해 이뤄지며 그들을 남성학전문가(andrologist)라고 부릅니다. 하지만, 그들이 없다면 배아학자가 그 역할을 충분히 수행할 수 있습니다. 정자 샘플은 세포와 파편으로부터 정자를 분리하는 기술로 처리됩니다. 남성 파트너가 사정할 수 없거나 사정한 정자가 없거나 매우 부족할 경우, 내과 의사가 정자 흡인술을 합니다. 배아학자들은 정자의 질과 양을 확인하고 수정에 적합한지 여부를 결정합니다. 그들은 정자의 외형이 정상인지 비정상인지와 운동성, 농도 등을 면밀히 검사합니다. 만약 정자의 양과 질이 정상이라면 그들은 전통적인 수정 방법이 고려될 것입니다. 그렇지 않으면, 정자는 난모세포에 직접 주입될 것입니다. 왜냐하면 정자 스스로 난모세포 안으로 침투할 수 없기 때문입니다.
수정
정자의 질과 양이 좋다면 전통적인 수정 방법이 선택될 것입니다. 그렇지 않다면 정자직접주입술(ICSI)이 시행됩니다. 전통적인 방법은 품질이 좋은 정자와 성숙한 난자를 결합하는 것을 말합니다. 2005년 스페로프(Speroff)와 프리츠(Fritz)는 "일반적으로, 각 난자는 5만~10만개 운동성 정자로 배양한다"고 제안했습니다. 따라서, 배아학자들은 배양 접시에서 약 12~18시간 동안 각 난자를 이 정도 양의 정자와 배양시킵니다. 이 기간 동안 정자가 난자에 침투해 서로 결합할 때 수정이 일어납니다. 정자의 양이 적다면 정자직접주입술(ICSI)을 시행합니다. 정자직접주입술은 시험관 아기 시술에서 아주 효과적이며 가드너, 웨이스먼, 하우엘스, 쇼햄의 2004년 보고서에서 "정자의 특징에 관계 없이, 정자직접주입술은 더 높은 수정률과 임신 성공률을 달성하며 남성으로 인한 불임을 치료하기에 가장 강력한 시술"이라고 밝혔습니다. 배아학자들은 정자 하나를 골라, 움직이지 못하게 만들고, 정자 머리가 난모세포에 먼저 삽입될 수 있도록 정자를 주사기 형태의 의학 장비인 피펫 테일(pipette tail)에 끌어다 놓습니다. 난모세포는 안정화해야 하며, 극체가 12시 또는 6시에 위치해 있어야 합니다. 그리고 나서 배아학자들은 난모세포의 3시 방향에 정자의 머리부터 주사해서 넣습니다. 주사 후, 이 난모세포는 12~18시간 인큐베이터에 둬야합니다. 18시간 이후, 배아학자들은 수정이 일어났는지 확인합니다. 수정의 결과는 접합체라고 불리는 수정란입니다. 이 시점에 접합체의 원핵 상태를 검사할 필요가 있습니다. 전통적인 수정 방법으로 만들어진 접합체는 코로나 세포층에 덮혀 있어, 난모세포를 시각적으로 평가하기 위해 그것을 제거해야 합니다. 그러나 정자직접주입술로 만들어진 접합체는 이미 깨끗합니다. 접합체가 정상이라면, 배아학자들은 접합체 내부 두개의 전핵체와 표면에 있는 두 개의 극성체를 확인할 수 있습니다. 두 개의 전핵 세포는 보통 2PNs이라고 불립니다. 배아학자들은 항상 전핵세포를 면밀히 검사하며 만약 3PNs을 확인한다면, 그들은 접합체가 정상이 아니라고 판단하고 그것을 폐기합니다. (Jone et al. 1986) 수정은 보통 24시간이 걸리고 첫번째 분열로 마무리됩니다. 이제 접합체를 배아라고 부릅니다.
배양과 배아 평가
배아학자들은 배아 배양을 위해 모든 것들이 준비돼 있는지 확인합니다. 그들은 마치 배아가 어머니 몸에서 분열하고 있다고 느낄 정도로 배양 환경을 만들어야 합니다. 배양 접시와 산성도, 배아 크기, 산소, 이산화탄소는 배아 배양을 위해 중요한 요소들입니다. (Gander et al., 2004) 일반적으로 배아는 수정이나 정자직접주입술 이후, 분열 활동을 하며 25~27 시간 (첫째날) 안에 세포 두 개로 나눠집니다. 48시간 안에 (둘째날) 그들은 세포 4~6개로 나눠집니다. 72시간 안에 (셋째날) 세포는 8개 이상으로 나눠집니다. 나흘째 상실배가 되며 5일차에 배반포에 도달합니다. 첫째날에서 사흘째 동안 등급 체계가 시험관 시술을 하는 클리닉마다 다를 수 있지만 주요 포인트는 각 날의 세포의 수와 할구의 크기, 세포질의 분절화 정도를 고려하는 것입니다. 균일한 크기의 할구와 최소한의 분절화는 배아의 품질이 더 좋다는 것을 의미합니다. 배아 이식이 사흘째에 진행되는 경우 이 등급은 매우 중요합니다. 배아학자들은 각 배아를 매일 유심히 관찰하고 검사합니다. 이식을 위한 가장 좋은 품질의 배아를 선택하기 위해서입니다.이식을 사흘째에 하지 않으면 배아가 배반포로 변하는 5일째로 갑니다. 일반적으로 배판포는 팽창 정도와 부화 상태, 내부 세포 덩어리(ICM)의 발달 및 영양막 형성에 따라 등급이 매겨집니다. 내부세포덩어리는 안이 조밀하게 완전히 채워진 배반포와 응집성 상피를 형성하는 영양외배엽이 있으면 좋은 배아로 간주됩니다. (Veeck and Zaninovic, 2003, p.104)배아 이식
이식하는 날, 배아학자들은 지정된 환자를 위한 최고 품질의 배아를 선택합니다. 환자가 올바른 위치를 취하고 있으면, 배아학자들은 도관을 이용해 배아를 흡인하고 이를 내과의사에게 전달해 여성의 자궁으로 이식합니다. 이식 절차가 완료되면, 도관을 세척하고 물질을 검사하기 위해 의사는 도관을 다시 배아학자에게 돌려줍니다. 이렇게 하면, 그들은 이식이 성공했는지 아닌지 여부를 확인할 수 있습니다. 만약 어떤 배아라도 도관을 통해 다시 돌아온다면, 의료진들은 그 절차를 다시 반복합니다.
동결 보존 및 해동
정자와 난자, 접합체, 배아를 동결 보존하거나 해동하는 것은 난자 채취로부터 더 많은 임신 기회를 얻을 수 있습니다. 대부분의 경우, 환자는 시험관 아기 시술 시 많은 배아를 갖게 되며 발생학자들은 동결 보존을 제안합니다. 동결한 배아는 환자가 향후 사용할 수 있습니다. 일부 클리닉에서는 접합체가 2PN을 가지고 있을 때 여분을 동결합니다. 몇몇 곳은 배반포를 동결합니다. 그러나 가드너(Gardner et al.)는 2004년 '배아를 동결하고 해동 후 이식할 수준이 되면 여성의 몸으로 이식합니다. 거의 모든 분열 단계 표본은 2세포에서 배반포까지 동결을 성공적으로 할 수 있습니다. 배아를 동결하는 것은 시간 때를 고려하지 않아도 되기 때문에 상당히 편리합니다.'라고 말했습니다. 정자를 동결하는 것은 일반적으로 남성학 전문가의 일이며 그들은 정자를 포함한 생식 능력이 있는 액체가 있는 정액을 얼립니다. 난자 동결은 배아 동결에 어려움이 있는 사람에게 큰 도움이 됩니다. 그러나 난모 세포의 고유한 생물학적 특성으로 인해 난모 세포를 동결하는 것은 쉽지 않습니다. 최근에는 유리화라고 하는 새로운 기술이 난자 동결에 큰 가능성을 보여주고 있습니다. 일부 난임 클리닉에서는 배아학자들이 이 기술을 사용하기 시작했고 꽤 긍정적인 결과를 얻었습니다. 이 기술을 최적화하려면 더 많은 연구가 필요합니다.착상전 유전자 검사
착상전 유전자 검사(PGT)는 배아를 여성에 몸에 이식하기 전 난모세포나 배아를 검사하는 것을 말합니다. 이 검사는 유전적 이상을 가진 아이를 출산할 가능성이 있는 부부에게 도움이 됩니다. 이 검사를 통해 배아의 성별을 알 수 있습니다. 만약 부부가 관심이 있다면 배아학자들은 나중 검사를 위해 배아에서 하나 이상의 세포를 떼어냅니다. 이 과정은 매우 민감하며 배아학자들은 배아를 손상시키지 않고 세포를 제거하기 위해 미세조작에 매우 능숙해야 합니다. 이후 세포의 염색체 분석이 진행되고 그 결과가 배아학자에게 전달됩니다. 만약 배아에서 이상이 발견되면 배아학자들은 부부에게 알리고 그 배아를 버릴지 말지 결정합니다.품질 통제
배아학자들의 가장 중요한 업무 중 하나는 연구실의 품질을 통제하고 유지하는 것입니다. 커팅, 프리처드, 클라크, 마틴 (Cutting, Pritchard, Clarke, and Martin)에 따르면, 연구실의 높은 전문성을 유지하기 위해서는 배아학자들이 철저한 품질 관리 시스템을 확립해야 합니다. 예를 들어, 모든 장비를 점검하고 정기적으로 유지보수를 해야합니다. 환풍구는 정기적으로 청소해야 하며, 인큐베이터의 온도, 이산화탄소, 물받이 수준 및 알람을 설정하고 점검해야 합니다. 메이어 등 (Mayer et al.)에 따르면, "일반적인 품질관리의 예로, 일일 차트에 냉장고의 온도를 기록하는 것입니다. 이러한 측정값은 이전에 정의된 허용 한계 범위와 비교됩니다." (도입 섹션, 단락. 1) 모든 물질은 독성이 없어야 하므로 배아학자들은 그것을 사용하기 전에 모든 것들을 검사해야 합니다. 대부분 연구실에서는 실험쥐를 이용해 분석을 합니다. 대부분의 의학용품, 용액, 배양접시, 도관 등과 같이 생식세포에 사용되는 것과 배아와 접촉하는 모든 물질을 검사해야 합니다. 두 개의 쥐 배아는 인간과 같은 방식으로 배양하며 그 결과를 모니터합니다. 배아학자들은 쥐의 배아가 두 개의 세포 단계로부터 배반포로 발전하는 과정을 관찰합니다. 쥐의 배아가 배반포에 도달하지 않으면 그 장비에 문제가 있다고 판단하고, 해당 회사로 반송합니다.결론
전 세계 난임 환자들은 반드시 아기를 갖겠다는 희망으로 난임 클리닉을 찾습니다. 시험관 아기 시술의 기본이 되는 과정을 배아학자들이 연구실에서 수행합니다. 배아학자들은 매우 민감한 기술을 사용해야 하기 때문에 부지런합니다. 그들은 난자 채취와 정자 준비, 배아와 배아 등급 설정, 수정, 배양, 이동, 동결 및 해동, 착상전 유전자 검사, 그리고 품질 관리 등을 합니다. 그들은 모든 절차를 차근차근 따라야 합니다. 모든 단계는 도전이며 만족스러운 결과를 얻기 위해 고도의 자격을 갖춘 배아학자들이 필요합니다.참고 문헌
1.Cutting, R. C., Pritchard, J., Clarke, H. S., & Martin, K. L. (2004). Establishing quality control in the new IVF laboratory. Human Fertility, 7(2): 119-125.2.Gardner, D. K., Weissman, A., Howles, C. M., & Shoham, Z. (Eds.). (2004). Textbook of assisted reproductive techniques: Laboratory and clinical perspectives (2th ed.). Landon, New York: Taylor & Francis.3.Jones, H. W., Jr., Jones, G. S., Hodgkin, G. D., Rosenwaks, Z. (Eds.). (1986). In vitro fertilization. Norfolk: Williams & Wilkins.4.Mayer, J.F., Jones, E.L., Lacy, D.D., Nehchiri, F., Muasher, S. J., Gibbons, W. E., & Oehniger, S. C. (2003). Total quality improvement in the IVF laboratory: Choosing indicators of quality. Reproductive BioMedicine Online, 7 (6), 695-699. Retrieved from http://www.rbmonline.com/article5.Speroff, L., Fritz, M. A. (2005). Clinical gynecologic endocrinology and infertility (7th ed.). Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins.6.Veeck, L. L., Zaninovic, N. (2003). An atlas of human blastocysts. New York, London: The Parthenon Publishing Group.아지타 헨가메 나자리 (Dr. Azita Hengameh Nazari) 박사
병원위치