Modelos preditivos e validação de marcadores da qualidade oocitária utilizando células do Cumulus Oophorus humano : o case OsteraTest®

Abstract

A infertilidade afeta 8 milhões de brasileiros e 186 milhões de pessoas no mundo inteiro. A capacidade reprodutiva das mulheres decai rapidamente a partir dos 35 anos, fazendo com que o comportamento da sociedade moderna, onde as pessoas cada vez mais adiam o momento de ter filhos, aumentem a busca por tratamentos de reprodução assistida a cada ano. Porém, a taxa de sucesso destes tratamentos não ultrapassa 30% nas melhores clínicas e é bastante insatisfatório. Se fazem necessárias ferramentas que auxiliem a otimizar os ciclos de fertilização in vitro, na busca por uma gravidez de sucesso em menos tentativas. O desenvolvimento do embrião inicial se da primariamente pela capacidade do gameta feminino, e portanto a busca por identificadores da qualidade oocitária são muito desejados pelas clínicas de reprodução humana. Nos ovários, os oócitos são envoltos por uma cápsula biológica de células somáticas, chamadas cumulus oophorus, que não só fazem a proteção do gameta, mas também participam ativamente da sua maturação e desenvolvimento, sendo sua fonte de metabolitos e sinais que orquestram o processo ovulatório. Tanto o cumulus quanto o oócito são sensíveis às alterações sistêmicas das mulheres, alterando seu funcionamento conforme as condições da paciente. In vitro, a sinergia cumulus-oócito é diretamente afetada pelas condições de cultivo. No momento da injeção intracitoplasmática do espermatozoide, na fertilização in vitro, as células do cumulus são retiradas e descartadas. Assim, além de ser um material rico em informação biológica sobre as condições do oócito, as células do cumulus se tornam um material de descarte, facilmente coletado, que pode trazer uma representação da saúde de cada gameta feminino individualmente. As células do cumulus são muito estudadas como fonte de biomarcadores da qualidade oocitária. Este trabalho analisou diferentes componentes do metabolismo, dos processos celulares e das defesas antioxidantes das células do cumulus e outros tipos celulares do folículo ovariano, em diferentes cenários in vitro e in vivo, relacionando os padrões observados com as características clinicas das pacientes e com a qualidade de cada oócito respectivo ao folículo analisado, buscando identificar possíveis marcadores prognósticos da qualidade oocitária e pontos-chave que orquestram o desenvolvimento adequado do oócito durante sua maturação. Destas análises surgiu o OsteraTest®, uma ferramenta preditiva com 72% de acurácia ao predizer, antes mesmo da fertilização, o potencial de desenvolvimento de um embrião de alta qualidade para ser transferido ao útero materno. O OsteraTest® impulsionou o desenvolvimento da startup Ostera, que explora a tecnologia autoral desenvolvida. Esta tese descreve o caminho percorrido entre a pesquisa básica e os frutos destes estudos na forma de uma ferramenta inovadora e tecnológica, que se originou na academia e hoje beneficia pacientes das clínicas de reprodução assistida. Os demais frutos das pesquisas aqui descritas abrem possibilidades de novas tecnologias, como por exemplo a modificação da composição dos meios de cultivo, e da continuação da elucidação dos processos biológicos do folículo ovariano e da fertilidade feminina, contribuindo para o campo da reprodução assistida.

Infertility affects 8 million Brazilians and 186 million people worldwide. The reproductive capacity of women declines rapidly from the age of 35, making the behavior of modern society, with people more and more delaying the moment of having children, increase the search for assisted reproduction treatments every year. However, the success rate of these treatments does not exceed 30% in the best clinics and is quite unsatisfactory. Tools are needed to help optimize In Vitro Fertilization cycles, in the search for a successful pregnancy in fewer attempts. The development of the early embryo is primarily due to the capacity of the female gamete, and therefore the search for oocyte quality identifiers is very desired by human reproduction clinics. In the ovaries, oocytes are surrounded by a biological capsule of somatic cells, called cumulus oophorus, which not only protect the gamete, but also actively participate in its maturation and development, being its source of metabolites and signals that orchestrate the ovulatory process. Both the cumulus and the oocyte are sensitive to systemic changes in women, altering their functioning according to the patient's conditions. In vitro, cumulusoocyte synergy is directly affected by culture conditions. At the time of intracytoplasmic sperm injection, in in vitro fertilization, cumulus cells are removed and discarded. Thus, in addition to being a material rich in biological information about the conditions of the oocyte, cumulus cells become an easily collected waste material that can provide a representation of the health of each female gamete individually. Cumulus cells are therefore extensively studied as a source of oocyte quality biomarkers. This work analyzed different components of metabolism, cellular processes and antioxidant defenses of cumulus cells and other ovarian follicle cell types, in different in vitro and in vivo scenarios, relating the patterns observed with the clinical characteristics of the patients and with the quality of each oocyte respective to the analyzed follicle, seeking to identify possible prognostic markers of oocyte quality and key points that orchestrate the proper development of the oocyte during its maturation. From these analyzes came the OsteraTest, a predictive tool with 72% accuracy in predicting, even before fertilization, the development potential of a high-quality embryo when transferred to the maternal uterus. OsteraTest boosted the development of the Ostera startup, which explores the proprietary technology developed. This thesis describes the path taken between basic research and the results of these studies in the form of an innovative and technological tool, which originated in the academy and today benefits patients from assisted reproduction clinics. The other results of the research described here opens possibilities for new technologies and the continuation of the elucidation of the biological processes of the ovarian follicle and female fertility, contributing to the field of assisted reproduction.