IVF kültür sıvısının pre implant genetik tanı amaçlı genomik ve metabolomik analizi
Genomic and metabolomic analyses of IVF culture medium for preimplantation genetic diagnosis
Yazar: İBRAHİM ORÇUN OLCAY
Danışman: PROF. DR. AYSEL ÖZPINAR ; PROF. DR. MUSTAFA CENGİZ YAKICIER
Acıbadem Mehmet Ali Aydınlar Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya ve Moleküler Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Genetik = Genetics
Dizin: Anöploidi = Aneuploidy ; Embriyo = Embryo ; Embriyo kültür teknikleri = Embryo culture techniques ; Fertilizasyon-in vitro = Fertilization-in vitro ; Genetik = Genetics ; Genetik teknikler = Genetic technics ; Teşhis testleri = Diagnostic tests

Özet:
Üremeye yardımcı tedavilerde (ÜYTE) başarısızlığın en önemli nedenleri yetersiz
embriyo seçim metodları ve artan anne yaşına bağlı olarak artan embriyonik 
anöploidilerdir. Günümüzde bu anomalilerin PGT-A yöntemi ile embriyo transferi 
öncesi tespiti mümkündür fakat analiz için gerekli olan embriyo biyopsisi beraberinde 
ek riskler ve maliyet getirebilmektedir. Bu çalışmada amaç, girişimsel olmayan şekilde 
ve embriyoya ait kullanılmış kültür ortamlarının (SCM) genomik ve metabolomik 
incelenmesi temeline dayalı, etkin ve düşük maliyetli bir test yaklaşımı geliştirmektir. 
Çalışmaya Nisan 2019 – Nisan 2022 tarihleri arasında Bahçeci Umut Tüp Bebek 
Merkezinde tedavi gören ve PGT-A uygulanan 149 hastaya ait 392 TE biyopsisi 
yapılmış embriyo ve SCM örneği dahil edilmiştir. Bunların arasından 22 SCM örneği 
(11 öploid ve 11 anöploid) genomik niPGT-A analizi amaçlı olarak NGS tekniği ile, 
49 SCM örneği (17 öploid ve 32 anöploid) metabolomik niPGT-A analizi amaçlı 
olarak LC-MS/MS tekniği ile analiz edilmiştir. Genomik PGT-A amaçlı incelenen 22 
örneğin 11'inde hücresiz DNA başarılı bir şekilde çoğaltılabilmiş ve 4 örneğin tam, 4 
örneğin ise kısmı olarak TE biyopsi sonucuyla uyumluluk gösterdiği tespit edilmiştir. 
Çalışmanın metabolomik niPGT-A kolunda tirozin aminoasit konsantrasyonunun 
öploidi/anöploidi açısından istatistiksel olarak anlamlı şekilde ayrıştırıcı olduğu, 
Treonin, lizin, histidin, glisin ve asparajin amino asitlerinin monozomik embriyolarda 
scm'deki miktarları istatiksel olarak yüksek bulunmuştur (p<0.05). Ayrıca yine 
monozomik embriyolarda scm'deki glutamin miktarı istatiksel olarak düşük 
bulunmuştur (p<0.05). Fenilalanin, valin, methiyonin, arjinin, lösin, aspartik asit, 
hidroksiprolin ve sitrülin amino asit miktarlarının monozomi ve trizomi ile ilişkili 
olduğu istatiksel olarak gösterilmiştir (p<0.05). Bu çalışmada elde edilen sonuçlar 
embriyoların metabolomik niPGT-A yaklaşımı kullanılarak anöploidi tanısı koymada 
yardımcı olabileceğini göstermekle birlikte genomik niPGT-A tanısı koymak için ek 
çalışmalara ihtiyaç olduğunu göstermektedir.
Anahtar Sözcükler: IVF, embriyo kültürü, girişimsel olmayan PGT-A, öploid, 
anöplodi.

Abstract:
The most important reasons for failure in assisted reproductive technologies (ART)
treatments are inadequate embryo selection methods and increasing embryonic 
aneuploidies due to increasing maternal age. Today, it is possible to detect these 
anomalies before embryo transfer with PGT-A method, but embryo biopsy required 
for analysis may bring additional risks and costs. The aim of this study is to develop 
an efficient and low-cost testing approach based on genomic and metabolomic 
examination of embryonic used culture media (SCM) non-invasively. In the study, 392 
TE biopsied embryos and SCM samples of 149 patients who were treated at Bahçeci 
Umut IVF Center and underwent PGT-A between April 2019 and April 2022 were 
included. Among them, 22 SCM samples (11 euploid and 11 aneuploid) were analyzed 
by NGS technique for genomic niPGT-A analysis, 49 SCM samples (17 euploid and 
32 aneuploid) were analyzed by LC-MS/MS technique for metabolomic niPGT-A 
analysis. Cell-free DNA was successfully amplified in 11 of 22 samples examined for 
genomic PGT-A, and it was found that 4 samples were compatible with the TE biopsy 
result as complete and 4 samples partially. In the metabolomic niPGT-A arm of the 
study, the tyrosine amino acid concentration was statistically significantly different in 
terms of euploidy/aneuploidy, and the amounts of threonine, lysine, histidine, glycine 
and asparagine amino acids in scm in monosomic embryos were found to be 
statistically high (p<0.05). In addition, the amount of glutamine in scm was found to 
be statistically low in monosomic embryos (p<0.05). It has been shown statistically 
that the amino acid amounts of phenylalanine, valine, methionine, arginine, leucine, 
aspartic acid, hydroxyproline and citrulline are associated with monosomy and trisomy 
(p<0.05). The results obtained in this study show that embryos can be helpful in
diagnosing aneuploidy using the metabolomic niPGT-A approach, but further studies 
are needed to diagnose genomic niPGT-A.
Keywords: IVF, embryo culture, non-invasive PGT-A, euploid, aneuploidy.