คุณภาพของตัวอ่อนหมายถึง ความสามารถของตัวอ่อนในการพัฒนาไปสู่เป้าหมายได้อย่างประสบความสำเร็จ ทั้งในด้านการทำให้เกิดอัตราการตั้งครรภ์ สูง และ/หรือการทำให้ทารกมีสุขภาพดีการประเมินคุณภาพของตัวอ่อนคือ การประเมินคุณภาพของตัวอ่อนโดยการพิจารณาคุณสมบัติและ/หรือการวัดปริมาณของพารามิเตอร์ต่างๆ การประเมินคุณภาพของตัวอ่อนนี้เป็นแนวทางในการเลือกตัวอ่อนสำหรับการทำเด็กหลอด ทดลอง

โดยทั่วไป การวิเคราะห์ลักษณะตัวอ่อนเพื่อทำนายอัตราการตั้งครรภ์จะเน้นไปที่ลักษณะทางกายภาพและตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ ระยะสั้น เช่น การแสดงออกของRNAและโปรตีนโดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณรอบๆ ตัวอ่อนเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายใดๆ ต่อตัวอ่อน ในทางกลับกัน การวิเคราะห์ลักษณะตัวอ่อนเพื่อทำนายสุขภาพจะเน้นไปที่จีโนม มากกว่า และในกรณีที่มีความเสี่ยงต่อความผิดปกติทางพันธุกรรมมักจะเกี่ยวข้องกับการเก็บตัวอย่างเซลล์จากตัวอ่อนเพื่อการ วินิจฉัยทางพันธุกรรมก่อนการฝังตัว

คุณภาพของตัวอ่อนส่วนใหญ่จะถูกประเมินด้วยกล้องจุลทรรศน์ในช่วงเวลาที่กำหนดโดยใช้ระบบการให้คะแนนทางสัณฐานวิทยา ซึ่งแสดงให้เห็นว่าช่วยเพิ่มอัตราการตั้งครรภ์ได้ อย่างมีนัยสำคัญ ^{[ 1 ]}การประเมินลักษณะทางสัณฐานวิทยาเป็นวิธีการที่ไม่รุกรานที่เชื่อถือได้ซึ่งให้ข้อมูลที่มีค่าในการทำนายผลลัพธ์ของการทำ IVF/การฉีดอสุจิเข้าสู่ไซโตพลาสซึม (ICSI) ได้ถูกนำมาใช้บ่อยครั้งเป็นระบบการให้คะแนนคุณภาพของตัวอ่อน พารามิเตอร์สำหรับการประเมินในวันที่ 2-3:

จำนวนเซลล์และจังหวะการแบ่งตัว : จำนวนเซลล์ที่เหมาะสมคือ 4 เซลล์ในวันที่ 2 และ 8 เซลล์ในวันที่ 3 (คุณภาพ A) หากมี 9-10 เซลล์ในวันที่ 3 ถือเป็นคุณภาพ B, มากกว่าหรือเท่ากับ 10 เซลล์ถือเป็นคุณภาพ C (ต่ำกว่าเกณฑ์) และน้อยกว่าหรือเท่ากับ 4 เซลล์ถือเป็นคุณภาพ D (ฝังตัวได้ไม่ดี) อัตราการแบ่งตัวปกติคือจำนวนเซลล์เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทุกๆ 24 ชั่วโมง อัตราที่สูงกว่านี้บ่งชี้ถึงความผิดปกติของโครโมโซม และอัตราที่ต่ำกว่านี้อาจนำไปสู่การหยุดชะงักของการเจริญเติบโตของตัวอ่อน (ตัวอ่อนกำลังจะตาย)

การแตกตัวเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย : เกิดขึ้นเนื่องจากการตาย ของเซลล์ (apoptosis ) และสามารถวัดปริมาณได้โดยคิดเป็นเปอร์เซ็นต์ของปริมาตรทั้งหมดของตัวอ่อนที่ถูกครอบครองโดยชิ้นส่วนที่แตกตัวเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย ชิ้นส่วนเหล่านี้คือ ส่วนของ ไซโตพลาซึมที่ไม่มีนิวเคลียส

ความสมมาตรและขนาดของเซลล์ : โดยปกติแล้ว เซลล์บลาสโตเมียร์ทั้งหมดจะมีขนาดเท่ากันหรือใกล้เคียงกันในตัวอ่อนที่มี 2, 4 หรือ 8 เซลล์ ในขณะที่ตัวอ่อนที่เหลือ ความหลากหลายของขนาดเซลล์ถือเป็นเรื่องปกติ หากจำนวนเซลล์ไม่สมดุล แต่เซลล์ทั้งหมดมีขนาดเท่ากัน จะถือว่าไม่สมมาตร ตัวอ่อนที่มีเซลล์บลาสโตเมียร์ขนาดใหญ่เพียงเซลล์เดียวถือว่าผิดปกติและมีความเสี่ยงสูงต่อภาวะโพลีพลอยด์

การมีนิวเคลียสหลายอัน : การพบเซลล์บลาสโตเมียร์ที่มีนิวเคลียสหลายอันในวันที่ 2 และวันที่ 3 สัมพันธ์กับอัตราการฝังตัวที่ต่ำลง ตัวอ่อนเหล่านี้มักเป็นแบบโมเสกหรือมีความผิดปกติของจำนวนโครโมโซม โดยความผิดปกติในวันที่ 2 จะพบได้บ่อยกว่าในวันที่ 3

ลักษณะไซโตพลาสซึม : การมีเวสิเคิลในวันที่ 3 ถือเป็นสัญญาณของการกระตุ้นจีโนมของตัวอ่อน และดังนั้นจึงเป็นการพยากรณ์โรคที่ดี การมีแวคิวโอลเป็นสัญญาณของการพยากรณ์โรคที่ไม่ดี^{[ 2 ]}

กล้องจุลทรรศน์แบบไทม์แลปส์เป็นการขยายขอบเขตของกล้องจุลทรรศน์ที่ใช้ศึกษาสัณฐานวิทยาของตัวอ่อนในช่วงเวลาต่างๆ นับตั้งแต่ปี 2014 การใช้กล้องจุลทรรศน์แบบไทม์แลปส์เพื่อประเมินคุณภาพของตัวอ่อนได้ก้าวจากขั้นการทดลองไปสู่สิ่งที่มีหลักฐานเพียงพอสำหรับการใช้งานทางคลินิกในวงกว้าง^{[ 3 ] [ 4 ]}การศึกษาโดยใช้เครื่องฟักไข่แบบไทม์แลปส์ EmbryoScope ได้ใช้ตัวบ่งชี้หลายอย่างสำหรับคุณภาพของตัวอ่อน เช่น การแบ่งตัวโดยตรงจาก 1 เซลล์เป็น 3 เซลล์^{[ 5 ]}รวมถึงการเริ่มต้นของการอัดแน่นและการเริ่มต้นของบลาสตูลา^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}นอกจากนี้ไซโกตสองนิวเคลียส (2PN) ที่เปลี่ยนผ่านสถานะ 1PN หรือ 3PN มีแนวโน้มที่จะพัฒนาเป็นตัวอ่อนที่มีคุณภาพต่ำกว่าไซโกตที่คงสถานะ 2PN ตลอดเวลา^{[ 9 ]}

การวิเคราะห์ระดับโมเลกุลสามารถทำได้โดยการนำเซลล์หนึ่งเซลล์จากตัวอ่อน การวิเคราะห์อาจแตกต่างกันไปในขอบเขตตั้งแต่ไบโอมาร์กเกอร์ เป้าหมายเดียวไปจนถึง จีโนมทั้งหมด ท รานสคริปโตมโปรตีโอมและเมตาโบโลมผลลัพธ์อาจใช้ในการให้คะแนนตัวอ่อนโดยการเปรียบเทียบรูปแบบกับรูปแบบที่เคยพบในตัวอ่อนที่ตั้งครรภ์สำเร็จและไม่สำเร็จ: ^{[ 10 ]}

ในการประเมินทรานสคริปโตม การศึกษา โปรไฟล์การแสดงออกของยีนในตัวอ่อนมนุษย์มีข้อจำกัดเนื่องจากปัญหาทางกฎหมายและจริยธรรม^{[ 10 ]}

การวิเคราะห์การแสดงออกของยีนในเซลล์คิวมาลัสที่ล้อมรอบไข่และตัวอ่อนระยะแรก หรือในเซลล์กรานูโลซาถือเป็นทางเลือกที่ไม่ต้องเก็บตัวอย่างจากตัวอ่อนโดยตรง^{[ 10 ]}การวิเคราะห์เซลล์คิวมาลัสสามารถให้ข้อมูลที่มีค่าเกี่ยวกับประสิทธิภาพของ โปรโตคอล การกระตุ้นรังไข่และอาจทำนายความผิดปกติของโครโมโซมในไข่ การพัฒนาของตัวอ่อน และผลลัพธ์ของการตั้งครรภ์ได้โดยอ้อม โดยไม่ต้องทำการผ่าตัดใดๆ ในตัวอ่อนโดยตรง^{[ 10 ]}

นอกจากนี้ ยัง สามารถเก็บตัวอย่าง ไมโครอาร์เอ็นเอ (miRNA) และดีเอ็นเออิสระจากเซลล์ (cfDNA) จากบริเวณใกล้เคียงตัวอ่อน ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้ระดับทรานสคริปโตมของคุณภาพตัวอ่อนได้^{[ 11 ]}

การวิเคราะห์โปรไฟล์โปรตีนของตัวอ่อนสามารถประเมินได้โดยอ้อมจากการสุ่มตัวอย่างโปรตีนที่พบในบริเวณใกล้เคียงกับตัวอ่อน ซึ่งเป็นวิธีการวิเคราะห์โปรไฟล์ตัวอ่อนแบบไม่รุกราน^{[ 10 ]}ตัวอย่างของโปรตีนที่เป็นตัวบ่งชี้ที่ประเมินในการวิเคราะห์โปรไฟล์ดังกล่าว ได้แก่CXCL13และปัจจัยกระตุ้นการสร้างโคโลนีของแกรนูโลไซต์-มาโครฟาจโดยปริมาณโปรตีนที่ต่ำกว่าจะสัมพันธ์กับอัตราการฝังตัวที่สูงกว่า^{[ 10 ]}การมีอยู่ของHLA-G ที่ละลายได้ อาจถูกพิจารณาเป็นพารามิเตอร์อีกอย่างหนึ่ง หากต้องเลือกตัวอ่อนที่มีคุณภาพที่มองเห็นได้เท่ากัน^{[ 1 ]}

โอกาสอีกระดับหนึ่งสามารถบรรลุได้โดยการประเมินโปรไฟล์ของตัวอ่อนให้เหมาะสมกับสถานะของมารดา เช่น สุขภาพหรือสถานะภูมิคุ้มกัน ซึ่งอาจมีรายละเอียดเพิ่มเติมโดยการสร้างโปรไฟล์ที่คล้ายคลึงกันของจีโนม ทรานสคริปโตม โปรตีโอเม และเมตาโบโลมของมารดา ตัวอย่างของโปรตีนสองชนิดที่อาจรวมอยู่ในโปรไฟล์ของมารดา ได้แก่สแตทมินและแอนเน็กซิน A2 ที่ได้ จาก เยื่อบุโพรง มดลูกซึ่งการควบคุมระดับลงและการควบคุมระดับขึ้นตามลำดับนั้นเกี่ยวข้องกับอัตราการฝังตัวที่ประสบความสำเร็จที่สูงขึ้น^{[ 10 ]}

การทบทวนอย่างเป็นระบบและการวิเคราะห์เชิงเมตาของการทดลองแบบสุ่มที่มีการควบคุม ที่มีอยู่ พบว่าไม่มีหลักฐานว่า PGP มีผลดีเมื่อวัดจากอัตราการเกิดมีชีวิต^{[ 12 ]}ในทางตรงกันข้าม สำหรับผู้หญิงที่มีอายุมาก PGP จะลดอัตราการเกิดมีชีวิตลงอย่างมีนัยสำคัญ^{[ 12 ]}ข้อเสียทางเทคนิค เช่น การรุกรานของการตรวจชิ้นเนื้อ และภาวะโมเสกของโครโมโซม เป็นปัจจัยหลักที่ทำให้ PGP ไม่ได้ผล^{[ 12 ]}

^{ข้อเสียที่สำคัญของการทำโปรไฟล์จีโนมสำหรับคุณภาพของตัวอ่อนคือผลลัพธ์โดยทั่วไปขึ้นอยู่กับการ ประเมิน}เซลล์เพียงเซลล์เดียว PGP มีข้อจำกัดโดยธรรมชาติเนื่องจากเซลล์ที่ทดสอบอาจไม่เป็นตัวแทนของตัวอ่อนเนื่องจากภาวะโมเสก [ ^{12 ]}

เมื่อใช้กับสตรีที่มีอายุมากในการตั้งครรภ์และผู้ป่วยที่มีภาวะ IVF ล้มเหลวซ้ำหลายครั้ง การตรวจ PGP ส่วนใหญ่จะดำเนินการเพื่อคัดกรองหาความผิดปกติของโครโมโซม เช่น แอนยูพลอยดี (aneuploidy) การย้ายตำแหน่งแบบสลับกัน (reciprocal translocation) และการย้ายตำแหน่งแบบ โรเบิร์ตโซเนียน (Robertsonian translocation) และในบางกรณีอาจตรวจหาความผิดปกติอื่นๆ เช่น การ ผกผันหรือการขาดหายของโครโมโซม หลักการเบื้องหลังคือ เนื่องจากเป็นที่ทราบกันดีว่าความผิดปกติของจำนวนโครโมโซมเป็นสาเหตุหลักของการแท้งบุตร และตัวอ่อนของมนุษย์จำนวนมากมีแอนยูพลอยดี การเลือกแทนที่ตัวอ่อนที่มียูพลอยดีจึงควรเพิ่มโอกาสในการรักษา IVF ให้ประสบความสำเร็จ วิธีการวิเคราะห์โครโมโซมอย่างครอบคลุม ได้แก่ การเปรียบเทียบจีโนมด้วยอาร์เรย์ (array-comparative genomic hybridization : aCGH) ปฏิกิริยาPCR เชิงปริมาณและอาร์เรย์ SNP ^{[ 10 ]}เมื่อรวมกับการตรวจชิ้นเนื้อบลาสโตเมียร์เดี่ยวในตัวอ่อนวันที่ 3 aCGH มีความแม่นยำสูง โดยมีตัวอ่อนที่ทดสอบ 2.9% ที่ไม่มีผลลัพธ์ และมีอัตราความผิดพลาดต่ำ (1.9%) ^{[ 10 ]}ไม่มีหลักฐานว่าการทดสอบตัวอ่อนเพื่อหาจำนวนโครโมโซมที่ผิดปกติจะเพิ่มจำนวนการเกิดมีชีวิต^{[ 13 ]}

นอกจากการคัดกรองความผิดปกติเฉพาะแล้ว ยังมีการพัฒนาเทคนิคที่สามารถให้ลำดับจีโนมได้ครบถ้วนซึ่งการทำโปรไฟล์ทางพันธุกรรมสามารถให้คะแนนรูปแบบ DNA โดยการเปรียบเทียบกับรูปแบบที่เคยพบในตัวอ่อนในครรภ์ที่ประสบความสำเร็จหรือไม่ประสบความสำเร็จ^{[ 10 ]}

วิธีการหลักที่ใช้ในปัจจุบันในการทำนายสุขภาพของบุคคลที่เกิดจากตัวอ่อนคือการวินิจฉัยทางพันธุกรรมก่อนการฝังตัว (เรียกอีกอย่างว่าการคัดกรองทางพันธุกรรมก่อน การฝังตัว การกำหนด ลักษณะทางพันธุกรรมก่อนการฝังตัวหรือ PGP) เพื่อตรวจสอบว่าบุคคลนั้นจะได้รับโรคเฉพาะเจาะจงหรือไม่ ในทางกลับกัน การทบทวนอย่างเป็นระบบและการวิเคราะห์เมตาของการทดลองแบบสุ่มที่มีการควบคุม ที่มีอยู่ พบว่าไม่มีหลักฐานของผลดีของ PGP เมื่อวัดจากอัตราการเกิดมีชีวิต^{[ 12 ]}ในทางตรงกันข้าม สำหรับผู้หญิงที่มีอายุมาก PGP จะลดอัตราการเกิดมีชีวิตลงอย่างมีนัยสำคัญ^{[ 12 ]}ข้อเสียทางเทคนิค เช่น การรุกรานของการตรวจชิ้นเนื้อ และภาวะโมเสกของโครโมโซม เป็นปัจจัยพื้นฐานหลักที่ทำให้ PGP ไม่ได้ผล^{[ 12 ]}