The use and efficacy of DMSO-based and DMSO-free cryoprotectants in open and closed vitrification systems in ART laboratories
Creators: name: Καραβαγγέλη, Χρυσούλα Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: Συστήματα υαλοποίησης
Κρυοπροστατευτικά στην υποβοηθούμενη αναπαραγωγή
Διμεθυλοσουλφοξείδιο (DMSO)
Vitrification systems
Cryoprotectants in ART
Dimethyl sulfoxide (DMSO)

description: Over the years, cryopreservation has become an indispensable tool in the clinical practice of assisted reproductive technology (ART). Published protocols on vitrification of gametes and embryos diverge mainly regarding the extent of supplementation of dimethyl sulfoxide (DMSO) to the vitrification medium, and to the use of an open or closed vitrification system. Despite that most vitrification methods use DMSO-based vitrification solutions, there are currently increasing concerns about DMSO impact on ART. DMSO has been suggested to cause alterations in proteome, transcriptome and epigenome in animal models and has been implicated in potential deterioration of implantation ability and fetal development. The field is now moving towards DMSO-free methods to combat DMSO mediated reproductive toxicity and it investigates promising adds-on, which significantly downsize its amount in vitrification solutions. Open vitrification systems allow direct contact of gametes and embryos with liquid nitrogen, which benefits a high cooling rate and reduces chilling injury. Notwithstanding, this direct contact has provoked concerns over the possibility of cross-contamination. Closed tools avoid direct exposure to liquid nitrogen, preventing infectious agents and disease transfer, but they exhibit a decline in the cooling rate. Many studies have concluded that closed vitrification systems can be highly efficient, provided that warming rates are maintained high and there is an adequate rise of the exposure time to cryoprotectants. This MSc Thesis is a Review on the different cryoprotectants that are currently used in open and closed vitrification systems in ART laboratories. The aim is to meticulously report all available vitrification systems, present their advantages and disadvantages, and compare their efficacy. A critical review of the published literature using PubMed with particular emphasis on studies which include data on survival and implantation rates, comparing vitrification between DMSO-based and DMSO-free vitrification solutions, as well as between open and closed vitrification systems, was conducted.
description: Με την πάροδο των ετών, η κρυοσυντήρηση έχει καταστεί απαραίτητο εργαλείο στην κλινική πρακτική της Τεχνολογίας Υποβοηθούμενης Αναπαραγωγής (ART). Τα δημοσιευμένα πρωτόκολλα για την υαλοποίηση γαμετών και εμβρύων αποκλίνουν κυρίως όσον αφορά τον βαθμό συμπλήρωσης του διμεθυλοσουλφοξειδίου (DMSO) στο μέσο υαλοποίησης και τη χρήση ανοικτού ή κλειστού συστήματος υαλοποίησης. Παρά το γεγονός ότι οι περισσότερες μέθοδοι υαλοποίησης χρησιμοποιούν διαλύματα υαλοποίησης με βάση το DMSO, υπάρχουν αυξανόμενες ανησυχίες σχετικά με τις επιπτώσεις του στην ART. Έχει προταθεί ότι το DMSO προκαλεί μεταβολές στο πρωτέωμα, το μεταγράφημα και το επιγονιδίωμα σε ζωικά μοντέλα και έχει ενοχοποιηθεί για πιθανή επιδείνωση της ικανότητας εμφύτευσης και ανάπτυξης του εμβρύου. Ο κλάδος κινείται τώρα προς μεθόδους ελεύθερες DMSO, για την καταπολέμηση της αναπαραγωγικής τοξικότητας που προκαλείται από αυτό και διερευνά υποσχόμενα πρόσθετα, τα οποία μειώνουν σημαντικά την ποσότητά του στα διαλύματα υαλοποίησης. Τα ανοικτά συστήματα υαλοποίησης επιτρέπουν την άμεση επαφή των γαμετών και των εμβρύων με το υγρό άζωτο, γεγονός που ευνοεί τον υψηλό ρυθμό ψύξης και μειώνει τους τραυματισμούς που προκαλούνται από την ψύξη. Ωστόσο, αυτή η άμεση επαφή έχει προκαλέσει ανησυχίες σχετικά με την πιθανότητα διασταυρούμενης μόλυνσης. Τα κλειστά συστήματα αποφεύγουν την άμεση έκθεση στο υγρό άζωτο, αποτρέποντας τη μεταφορά μολυσματικών παραγόντων και ασθενειών, αλλά παρουσιάζουν μείωση του ρυθμού ψύξης. Πολλές μελέτες έχουν καταλήξει στο συμπέρασμα ότι τα κλειστά συστήματα υαλοποίησης μπορούν να είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικά, υπό την προϋπόθεση ότι οι ρυθμοί θέρμανσης διατηρούνται υψηλοί και υπάρχει επαρκής αύξηση του χρόνου έκθεσης σε κρυοπροστατευτικά μέσα. Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή αποτελεί μια ανασκόπηση των διαφόρων κρυοπροστατευτικών ουσιών που χρησιμοποιούνται σήμερα σε ανοικτά και κλειστά συστήματα υαλοποίησης στα εργαστήρια τεχνολογίας υποβοηθούμενης αναπαραγωγής. Στόχος είναι η σχολαστική αναφορά όλων των διαθέσιμων συστημάτων υαλοποίησης, η παρουσίαση των πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων τους και η σύγκριση της αποτελεσματικότητάς τους. Πραγματοποιήθηκε κριτική ανασκόπηση της δημοσιευμένης βιβλιογραφίας με τη χρήση του PubMed, με ιδιαίτερη έμφαση σε μελέτες που περιλαμβάνουν δεδομένα σχετικά με τα ποσοστά επιβίωσης και εμφύτευσης, συγκρίνοντας την υαλοποίηση μεταξύ διαλυμάτων υαλοποίησης με βάση το DMSO και αυτών χωρίς DMSO, καθώς και μεταξύ ανοικτών και κλειστών συστημάτων υαλοποίησης.