2. Fates of embryo after transfer
RSA
Boomsma, C.M. et al., Hum Reprod 2009
3. Definition of RSA (I)
• Traditionally, ≥ 3 clinical pregnancy losses before 20
weeks from the last menstrual period
- occurs in about 1/300 pregnancies.
Novak 15th ed., WILCOX et al, 1988
• Risk of subsequent pregnancy loss
– 24% after 2 clinical losses
– 30% after 3 losses
– 40~50% after 4 losses
Novak 15th ed., Regan
et al, 1989
4. Definition of RSA (II)
• In 2008, the American Society for
Reproductive Medicine (ASRM) defined
RPL by two or more failed pregnancies,
and pregnancy must be clinical
: documented by ultrasound or histopathologic
examination
5. Indications of clinical
investigation
• Clinical investigation may be initiated after
2 consecutive SA
especially,
• when fetal heart activity is identified
• when the women is older than 35 years old
• when the couple has had difficulty conceiving
-1% of pregnant women
Novak 15th ed., Alberman et al, 1988
6. Risk for subsequent pregnancy loss
40 -50%
30%
24%
Pregnancy loss risk
More than 4
previous losses
3 previous losses
2 previous losses
50- 60%
70%
76%
Probability of live birth
Regan et al., 1989
7. Etiology of RSA
Genetic factor
2-5%
Unexplained
Including
non-APA
thrombophilia
50%
Genetic
Translocation 60.3%
Anatomic factor
10-15%
Anatomic
Synechia 64.3%
Ut. Septum 14.3%
Unexplained
Autoimmune
20%
Endocrine
factors
17-20%
N = 881
(2005. 1.1 - 2009. 12. 31)
Infections
0.5 -5%
Endocrine
Hyperthyroidism 71.4%
Ford HB et al. Rev Obstet Gynecol 2009
Infection
Ureaplasma 89.5%
50% of RSA classified as unexplained
Allo-immune etiology?
8. Diagnosis & management protocol of RSA
History taking
Routine lab
Genetic evaluation
• Karyotyping of abortus
• Parental karyotyping
Genital infection
Cervical culture
Chlamydia
U. Urealyticum
Mycoplasma
Antibiotics
Ultrasonographic scanning / pelvic exam
PGD
Uterine anomaly?
HSG, MRI
Ovulatory dysfunction?
LH/FSH, E2, PRL, TSH, T3/ freeT4
Uterine anomaly (Septated uterus) Normal
Hysteroscopy
or
Laparoscopy
Surgery
Immunologic evaluation
Allo-immune study
NK number (CD
16,56)
NK cytolytic activity
Hormone therapy
Prednisolone (PDS)
Low molecular weight heparin (LMWH)
IVIG
Auto-immune study
ACA (IgG/IgM)
LAC
Antithyroid Ab
11. Karyotyping of the abortus in RSA
• 41% of miscarriages are aneuploid in recurrent
miscarriage.
Ogasawara. et al., Fertil Steril 2000
12. Karyotyping of the abortus
• The prognosis is better after an aneuploid
abortion than a euploidy miscarriage.
• 15% of patients will have repeat aneuploidy.
: can be offered pre-implantation genetic screening
(PGS).
- Howard et al., IMAJ 2008
13. Parental karyotyping
• The value of parental karyotyping is limited in
recurrent miscarriage.
• Seeks balanced translocations and inversions rather
than the more common numerical aberrations such as
trisomy.
• Parental karyotypic aberrations have been found in
3–10% of couples with recurrent miscarriage.
: PGD is indicated
- Howard et al., IMAJ 2008
14. Treatment options by the results of
karyotyping in RSA
Normal
Abnormal
Other RSA work up
1st numerical
abnormalities
Numerical abnormalities
• Trisomy
• Monosomy
• Polyploidy
Structural abnormalities
• Deletion
• Addition
• Inversion
• Translocation
Repeated numerical
abnormalities
Parental Karyotyping
• High dose folic acid
: 5mg/day
• Timed intercourse
Normal
Abnormal
PGD, PGS
15. Prevention of repeated
aneuploidy pregnancy
1. Supplement of high dose folic acid
2. Timed intercourse
3. Prenatal Genetic Screening (PGS)
17. Folic acid supplementation in
RSA patients
• Abnormal folate and methyl metabolism can lead to DNA
hypo-methylation, instability, abnormal segregation and
aneuploidy.
Res. 2004
- Fenech M. Mutat Res 2001, Wang X, Mutat
• Genomic instability is minimized when the plasma folate level
exceeds about 34 nmol/l and the Hcy level is less than 7.5
μmol/l.
• These levels can only be achieved when folic acid intake is
above 5mg per day.
- Fenech M. Mutat Res 2001
18. MTHFR gene mutation and folic
acid supplement
• MTHFR (methylenetetrahydrofoloate reductase)
gene
C677T
A1298C
• MTHFR gene mutation
heterozygous MTHFR carriers
- activate folate at 60-70%
homozygous carriers
- activate folate at 10%
• Activated folic acid or high dose folic acid supplement
are recommended
21. Timed intercourse for prevention of
repeated aneuploidy
• Prevention of delayed fertilization
Secondary oocyte remains in MII metaphase in the
fallopian tube until it is fertilized.
Ageing or over-ripeness of these cells could lead to a
higher incidence of spindle defects and so increase the chance
of non-disjunction.
Chromosomal errors increase with delayed fertilization,
although it is difficult to distinguish this from the maternal
age effect.
Ishikawa H et al., Hum Reprod 1995
22. IVF-PGD, PGS
생리 2 일
7
초음
파
12
배아이식
14
과배란 유
도
OPU
17
배아
배양
26 일
주
β-hCG
16
양수
천자
PCR
FISH
수
정
PCR
FISH
24. Preimplantation Genetic Screening (PGS)
By FISH
The first techniques used for PGS were polar body biopsy or
cleavage-stage blastomere biopsy followed by fluorescence in
situ hybridization (FISH) analysis -> first-generation PGS
Initial studies with first-generation PGS suggested that
implantation rates increased and loss rates decreased.
However, other studies, including several randomized
controlled trials (RCTs), showed no benefit or, worse, a
negative impact on implantation, pregnancy, or loss rates.
25. PGS in RSA
Aneuploidy Screening
Patients
87
Cycles
148
Age
36.9 ± 4.2 (26 ~ 46)
Biopsied embryos
1,413 (9.5 ± 4.0)
Diagnosed embryos
1,316 (8.9 ± 3.8)
(93.5%)
Normal or balanced
262 (2.4 ± 1.9)
(19.9%)
ET Cycles
No. of transferred embryos
Delivery rate/ET
Abortion rate
129
(87.2%)
314
(2.1 ± 1.4)
15.5% (23.0% per patient)
10.3%
27. Euploid embryo
46, XY
Euploid embryo
46, XX
Aneuploid embryo
47, XY, +7
Aneuploid embryo
45, XY, -16
arr 20q13.32-q.ter x 1
arr CGH 22q11.1-q.ter x 1
27
28. An ideal technique would allow for the simultaneous analysis
of all 24 chromosomes (autosomes 1–22, X, and Y) and less
prone to technical issues that could lead to errors and
misdiagnosis than earlier FISH methods.
The first comprehensive analysis technique appearing after
FISH was comparative genomic hybridization (CGH), but it
was challenging to put into clinical practice because it needed
at least three full days for the analysis to be completed.
Finally, the advent of vitrification, which permitted the safe
cryopreservation of biopsied embryos, allowed all the
components for second-generation PGS to be assembled:
complete chromosome screening (via CGH); less damaging
embryo biopsy (at the blastocyst stage); and enough time to
carry out the test (afforded by vitrification).
29. CGH was later displaced by more automated techniques,
such as aCGH, single-nucleotide polymorphism (SNP) arrays,
and quantitative fluorescent polymerase chain reaction
(qPCR).
Of these techniques, aCGH and qPCR have been shown in
RCTs to improve pregnancy rates.
35. Genetic cause of RSA
Genetic factor
2-5%
Unexplained
Including
non-APA
thrombophilia
50%
Parental chromosomal
Anatomic factor
10-15%
abnormality
Autoimmune
20%
Endocrine
factors
17-20%
Balanced translocation – most common
Infections
0.5 -5%
Monosomy – X chromosome
Inversions - not inv (9)
Insertions
Mosaicism
Single gene defects
Neither family history nor a history of prior term births is sufficient to rule
out a potential parental chromosomal abnormality
40. Overall pregnancy outcomes of PGD for Robertsonian translocation carriers
Female carrier
Male carrier
Total
Patients
46
16
62
Cycles
94
26
120
Mean female age
31.2 ± 2.9
32.8 ± 5.4
31.5 ± 2.6
Retrieved oocytes
1,067
400
2,007
Injected oocytes
1,310
346
1,656
1,035 (79.0)
254 (73.4)
1,289 (77.8)
Frozen zygotes
98
21
119
Thawed zygotes/embryos
161
45
206
1,048
263
1,311
995
252
1,247
Fertilized oocytes (%)
Biopsied embryos
Diagnosed embryos
Transferrable embryos (%)
246 (24.7)
Unbalanced embryos (%)
749
ET cycles
a
b
85 (33.7)
167
a
b
331 (26.5)
916
89
24
113
221 (2.4 ± 1.2)
63 (2.4 ± 1.3)
284 (2.4 ± 1.2)
37 (41.1)
12 (50.0)
49 (43.4)
10 (11.2)
2 (8.3)
12 (10.6)
14 (15.7)
8 (33.3)
22 (19.5)
8 (9.0)
0
8 (7.1)
3 (3.3)
2 (8.3)
5 (4.4)
Termination of pregnancy
1
0
1
Stillbirth
1
0
1
Transferred embryos
Positive β-hCG (%)
c
Biochemical pregnancies (%)
Deliveries (%)
a
Miscarriages (%)
a
Follow-up loss (%)
a
c
a
P<0.001; b P<0.005
Percent per embryo transfer
a
41. Summary
• Benefits of high dose folic acid
• Efficacy of timed intercourse
• MTHFR gene mutation needs activated or high
dose folic acid
• CGH in patients with repeated aneuploidy
• PGD in patients with inheritable chromosome
abnormalities
안녕하세요?
제일병원 양광문입니다.
저는 오늘 면역학적 원인의 불임 및 습관성 유산의 치료에 시도 되고 있는 약물요법에 대해 말씀 드리도록 하겠습니다.
강의 전 참고로 말씀 드리면 오늘 강의 할 면역학적 요인에 대한 검사 및 치료에 대해 보험심사평가원 즉 심평원에서 보험 또는 인정급여로 인정하는 검사 및 치료는 APA 등 극히 일부에 국한되어 있음을 알아 두셨으면 합니다.
2009년에 human reproduction에 보고 된 내용입니다.
체외수정 과정을 통해 179개의 embryo를 자궁 내 이식한 결과
약 1/2이 착상 되며 착상 된 배아 중 절반이 정상 임신으로 진행 되며 약 15%는 임상적 유산의 과정을 겪게 됩니다.
이러한 경우와 같이 반복적으로 착상이 되지 않는 경우 착상부전 즉, repeated implantation failure, 그리고 자연 유산이 반복적으로 일어나는 경우 습관성 유산 즉, recurrent spontaneous abortion으로 불리게 됩니다.
습관성 유산은 임신 20주 이전 3회 이상의 임신 소실로 정의 되어 왔으며 이 정의에 의하면 약 300 임신 당 하나의 확률로 일어나게 됩니다.
통계에 의하면 2회의 유산 경력이 있는 환자가 임신 후 특별한 치료를 받지 않은 경우 해당 임신의 유산 확률은 약 24%,
3회 이상의 경우 30%, 4회 이상의 경우 40-50% 정로로 보고 되고 있습니다.
습관성 유산은 정의 자체에 대해서도 많은 논란이 있는데요, 즉 2회 이상 또는 4회 이상 그리고 생화학적 임신의 포함 여부 등에 의견이 분분하였습니다.
하지만 2008년 ASRM에서는 습관성 유산을 2회 이상의 자연유산으로 정의함이 타당하며 반드시 초음파 혹은 조직학 검사 상 임신이 확진 된 경우에 국한한다고 정의 하였습니다.
습관성 유산을 3회 이상의 자연유산으로 정의 하고 3회 이상의 자연유산 시 적절한 처치가 필요함이 일반적인 개념이었지만
심장 박동이 보인 후 유산 된 경험이 있는 경우
35세 이상의 고령 임신이 유산 된 경우
그리고 난임 환자 등의 경우와 같이 임신이 어렵게 이루어진 경우 등은
2회의 연속 유산 시 원인에 대한 진단과 적절한 치료가 필요함을 강조 하고 있습니다.
본 그림은 습관성 유산의 원인을 간단하게 요약한 것으로서,
유전적 원인이 2-5%
자궁기형 등 해부학적 원인이 10-15%
자가면역에 의한 경우가 20%
감염에 의한 경우가 0.5-5%
호르몬 이상이 17-20%로 보고 되는 반면
절반 이상의 경우 에서 그 원인을 모른다고 보고하고 있습니다
부부 중 한명의 염색체 이상에 의한 습관성 유산의 치료는 PGD가 유일한 방법이며 그 과정은 과배란 유도 후 난자를 채취 수정 시킨 다음 PCR 혹은 FISH의 방법으로 정상 핵형을 가진 수정란을 선별하고 이식 시키는 방법입니다.
지금부터는 유전적 원인의 습관성 유산의 원인에 대해 알아보겠습니다.
습관성 유산의 원인이 되는 부부의 염색체 이상에는
Balanced translocation – most common
Monosomy – X chromosome
Inversions - not inv (9)
Insertions
Mosaicism
Single gene defects 등이 있으며 이 중 가장 많은 원인을 차지 하는 것이 balanced translocation입니다.
부부 중 하나의 염색체 이상에 의한 습관성 유산은 family hx. 없이 해당 부부 중 한쪽 혹은 양쪽에 나타날 수 있으며 이전에 정상적인 아이를 분만한
경험이 있다고 해도 염색체의 이상을 배제할 수 없기 때문에 이러한 경우라도 반드시 염색체 검사를 실시 해야 합니다.
유전자의 절대량은 정상인 Balanced Translocation은 두가지가 있습니다.
그 중 Reciprocal translocation은 염색체의 long, short arm의 일부가 원래의 자리가 아닌 비정상적인 자리에 위치한 염색체의 구조적 이상으로 수정란의 발생 과정 중 그림과 같은 비 정상적 감수 분열 시 특정 염색체의 양적 증가 또는 감소의 결과가 보여 태어난 아기는 유산이 되는 기전으로 발생합니다.
부부 중 한쪽이 Reciprocal translocation carrier 인 경우 태아의 유산 확률은 산술적으로 50%의 확률을 가집니다.
반면 감수분열이 그림과 같이 정상적으로 이루어 진 경우 태아는 정상 또는 balanced carrier가 되는데 이런 결과 가 나올 확률은 각각 25%입니다.
Balanced translocation의 또다른 종류는 Robertsonian translocation이며 이는 centromere를 중심으로 long arm이 통째로 비 정상적인 자리에 위치하는 경우로 주로 13, 14, 15, 21, 22 chromosome에서 볼수 있습니다.
부부 중 한명이 Robertsonian translocation carrier 인 경우 산술 상 태아의 핵형은 정상의 확률이 1/6, carrier의 확률이 1/6 이며 2/3에서 비정상 핵형을 보이는 것으로 알려져 있습니다.
이해를 돕기 위해 저희 병원에서 translocation에 의한 습관성 유산 환자의 PGD 결과를 보여 드리겠습니다.
이 도표는 reciprocal translocation의 PGD 결과로 전체 65명 환자의 1508개의 수정란을 착상 전 유전자 검사를 시행한 결과 18.7%의 정상 또는 carrier의 핵형을 가진 수정란을 획득할 수 있었으며 유산률은 4.3%의 결과를 보였습니다.
이 도표는 Robertsonian translocation의 PGD 결과로 전체 62명 환자의 1247개의 수정란을 착상 전 유전자 검사를 시행한 결과 26.5%의 정상 또는 carrier의 핵형을 가진 수정란을 획득할 수 있었으며 유산률은 7.1%의 결과를 보였습니다.