Results from the first clinical pilot study using maternal spindle transfer indicate that the technique may have value as a treatment for challenging types of infertility and reveal potential limitations when the method is used for avoidance of mitochondrial disorders

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The results from the first clinical pilot study of maternal spindle transfer (MST) were published online in the journal, Fertility and Sterility, as an ahead of print version of the article. The project was carried out in Greece, at the Institute of Life-IASO IVF Center, and involved a multidisciplinary team of scientists from internationally renowned institutions: Embryotools (Science Park, Barcelona, Spain); Juno Genetics (UK); the University of Oxford (UK); Oregon Health & Science University (US). The exploratory study provides the first insights into safety and efficacy of maternal spindle transfer in humans, when applied in a context of infertility treatment. The study resulted in the birth of six children to patients with a long history of previous failed in vitro fertilization attempts. The article additionally reveals important information concerning the potential use of MST to reduce the risk of disease transmission in patients carrying pathogenic mitochondrial DNA (mtDNA) mutations.

The egg is the most important element during the first few days of life. Not only does it carry the genetic contribution (DNA) from the mother, but it also contains stores of materials (e.g., RNA, protein, energy supplies and organelles) in its cytoplasm vital for the developing embryo. Poor egg quality is a significant factor contributing to female infertility, for which no effective treatments have been developed. The problem is characterized by repeated failure of eggs to fertilize and/or impaired embryo development. Currently, the only strategy available for patients that produce poor quality eggs is to undergo in vitro fertilization (IVF) treatments using donated eggs or embryos. This approach can help patients achieve a pregnancy, but excludes them from a genetic contribution to their child.

Maternal spindle transfer is an advanced laboratory technique that belongs to the family of methods known collectively as mitochondrial replacement therapies (MRTs). These techniques were originally proposed to avoid the transmission of mitochondrial diseases and their application for this clinical purpose is already permitted in some countries, such as the UK and Australia. The method involves the replacement of the patient’s egg cytoplasm with cytoplasm taken from young donated egg, while retaining the patient’s nuclear genetic material. Accumulating evidence suggests that this process can overcome some problems related to a failure of an egg to support fertilization and embryonic development, while also allowing patients to produce genetically related offspring.

This exploratory pilot study was conducted in Greece after receiving approval from the National Authority of Assisted Reproduction. The research team aimed to explore, for the first time, the clinical feasibility of the maternal spindle transfer technique in a context of infertility treatment. The pilot study started in 2018 and was limited to a cohort of 25 infertile couples that were carefully selected based on their long history of unsuccessful IVF treatments, associated with poor egg quality. The patients had undergone between 3 and 11 previous IVF attempts (average 6.4 per patient) without success. The outcomes monitored in the study included the usual measures of IVF success, as well as other parameters specifically related to the technique, and pediatric follow-up to evaluate the general health of children born following the procedure.

The data obtained during the study is unique, suggesting that the maternal spindle transfer technique might have the potential to help a class of infertile patients that has been extremely difficult to treat with conventional methods. Together, the patients included in the study had undergone a total of 159 previous IVF treatments, in which 423 mature eggs had been collected, but no pregnancies had ever been achieved. A total of 28 maternal spindle transfer attempts were carried out, resulting in the birth of six babies. The health and developmental status of the children (some now close to 4 years old) is unremarkable, providing some reassurance about the safety of the method.

The scientific team monitored the amount of DNA from mitochondria (mtDNA) transferred into the donor egg along with the patient’s spindle and showed that more than 99% of the mtDNA in the embryos produced was from the egg donor. However, in one child born following the procedure the mitochondria from the patient expanded dramatically during development, and by the time of birth had come to represent about 50% of the total in the cells of the child. This is the first time this phenomenon, known as ‘reversal’ has been reported in human embryos. While none of the patients in the study were carriers of mitochondrial disease, the possibility that the small number of mitochondria, unavoidably transferred to the donor oocyte along with the patient’s DNA, could proliferate disproportionately has implications for the use of MRTs to prevent the transmission such disorders. The severity of mtDNA disorders is linked to the proportion of mitochondria derived from the affected patient. The resurgence of a patient’s mitochondria, after they were initially reduced to a tiny population, suggests that some of these treatments might be less than 100% effective.

While the data obtained is encouraging, potentially creating a new therapy for types of infertility that were previously untreatable, the researchers are keen to stress that this was a pilot study, and as such was limited in size and scope. A definitive assessment of the clinical value of the technique must await future larger, controlled and randomized trials.

Article identification: DOI:

Authors: Nuno Costa-Borges, PhD; Eros Nikitos, MSc; Katharina Späth, PhD; Irene Miguel-Escalada, PhD; Hong Ma, PhD; Klaus Rink, PhD; Clement Coudereau, PhD; Hayley Darby; Amy Koski, MSc; Crystal Van Dyken, PhD; Enric Mestres, PhD; Evmorfia Papakyriakou, MSc; Dominique De Ziegler, MD; George Kontopoulos, MD; Themistoklis Mantzavinos, MD; Ioannis Vasilopoulos, MD; Stylianos Grigorakis, MD; Thomas Prokopakis, MD; Konstantinos Dimitropoulos, MD; Panagiotis Polyzos, MD; Nikolaοs Vlachos, MD; Konstantinos Kostaras, MD; Shoukhrat Mitalipov, PhD; Gloria Calderón, PhD; Panagiotis Psathas, MD; Dagan Wells*, PhD.

Dr. Nuno Costa-Borges
Embryotools, Barcelona, Spain

Prof. Dagan Wells
Juno Genetics / University of Oxford

Dr. Shoukhart Mitalipov
Oregon Health & Science University

Dr. Panagiotis Psathas
Institute of Life-IASO IVF Center

Quinto bebé nacido en Grecia utilizando el método de transferencia del huso materno como parte de una prueba piloto realizada por el equipo científico del Institute of Life y Embryotools

Un quinto bebé nació utilizando el método de transferencia de huso materno, como parte de la prueba piloto realizada por el equipo científico del Institut of Life and Embryotools en Grecia, el 14 de octubre de 2020, en el Hospital IASO (Atenas). En el contexto de esta prueba piloto, este método ya ha dado lugar al nacimiento de 4 bebés más, de mujeres con importantes problemas de fertilidad y un historial grave de múltiples fracasos de FIV.

El quinto bebé nació de una madre griega de 33 años, que se había sometido a nueve ciclos de FIV fallidos en el pasado. Debido a la mala calidad de sus ovocitos, ninguno de sus ovocitos fertilizados alcanzó la etapa de blastocisto.

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Estrategias para el rejuvenecimiento de ovocitos: ¿en qué medida?

La infertilidad atribuida a factores tanto masculinos como femeninos afecta a millones de parejas en todo el mundo. Aunque las tecnologías de reproducción asistida (ART) pueden evitar algunos de estos problemas de fertilidad, la eficacia de los tratamientos depende en gran medida de la calidad de los ovocitos utilizados. Con frecuencia, los ovocitos de pacientes de edad avanzada o con otros trastornos de fertilidad (por ejemplo, síndrome de ovario poliquístico, endometriosis) no se fertilizan, producen embriones que interrumpen su desarrollo durante las primeras etapas o se convierten en blastocistos con anomalías cromosómicas. El uso de ovocitos de donante puede representar un enfoque efectivo para mejorar las posibilidades de éxito de un tratamiento de FIV en estos pacientes, sin embargo, los niños resultantes no están genéticamente relacionados con la madre y, por lo tanto, es deseable desarrollar otras alternativas.

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Cuarto bebé nacido en 14 meses utilizando el método de transferencia del huso materno como parte de un ensayo piloto realizado por el equipo científico del Institute of Life y Embryotools

En los 14 meses posteriores al nacimiento del primer bebé, nacieron tres bebés más utilizando el método de transferencia del huso materno, como parte de la prueba piloto realizada por el equipo científico del Institute of Life y Embryotools en Grecia.

Este cuarto bebé nació a las 10:40 a.m. del 20 de junio de 2020, en el Hospital IASO, de madre griega con una larga historia de múltiples fracasos de FIV. Tanto la madre como el bebé gozan de muy buena salud.

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Criopreservación de ovocitos y embriones en tiempos de COVID-19: ¿La cura puede ser peor que la enfermedad? Evaluación de riesgos en el laboratorio de FIV



Nuno Costa-Borges, Ph.D.1, Mònica Acacio, M.Sc.1, Ivette Vanrell, M.Sc.1, Gloria Calderón, Ph.D.1

1Embryotools, Parc Cientific de Barcelona

Consider This:

Since the state of alarm was decreed in Spain due to the COVID-19 pandemic, we have gone through an initial skepticism phase that was then followed by the temporary cessation of all activities in the IVF laboratories, similarly to what happened in most European countries. During this period, the different national and international Scientific Societies have prepared guidelines with instructions for reproductive centers, which have been prepared on the basis of the available knowledge about the virus (1-3). These recommendations have been updated regularly and contributed to the evaluation of the possible risks of transmission of SARS-CoV-2 to reproductive cells and have helped IVF centers to implement preventive measures. Similarly, governmental agencies such as FDA in the US that regulate use of donor gametes or embryos provided additional guidance for cases where heterologous material is used (4). However, recommendations of additional screening and testing of donors has been quite minimal. Now that many centers are returning to normal activities, there are still doubts in regard to specific laboratory procedures. In particular, one of the most unsettled questions is the potential risk of cross-contamination with SARS-CoV-2 during cryopreservation procedures or the storage of the reproductive cells in liquid or vapor phase nitrogen tanks. In this regard, we consider that it is important to evaluate carefully the pros and cons of each of the measures proposed to avoid unnecessary risks.

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La transferencia del huso materno supera la detención del desarrollo embrionario causada por defectos ooplásmicos en ratones


El potencial de desarrollo de los embriones tempranos está dictado principalmente por la calidad del ovocito. Aquí, exploramos la utilidad de la técnica de transferencia del huso materno (MST) como un enfoque reproductivo para mejorar la competencia en el desarrollo de los ovocitos. Nuestros experimentos de prueba de concepto muestran que el reemplazo de todo el citoplasma de los ovocitos de una cepa de ratón sensible supera la detención masiva del desarrollo embrionario característica de los ovocitos no manipulados. El análisis genético confirmó una transferencia mínima de ADNmt después de MST. Los ratones resultantes mostraron niveles bajos de heteroplasmia en múltiples órganos a la edad adulta, histología normal y fertilidad. Los ratones fueron seguidos durante cinco generaciones (F5), revelando que la heteroplasmia se redujo en ratones F2 y no se pudo detectar en las generaciones posteriores.

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Nace el primer potro en España con una técnica que mejora la eficiencia reproductiva y preservación genética de animales de élite

Nace el primer potro en España con una técnica que mejora la eficiencia reproductiva y preservación genética de animales de élite

  • Acaba de nacer en Cataluña el primer caballo concebido gracias una combinación de dos técnicas de fecundación in vitro que mejoran la fertilidad y permiten la preservación genética de animales de élite: la aspiración folicular (OPU) y la inyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI).
  • Este nacimiento marca el futuro de la reproducción asistida equina en nuestro país y ha sido posible gracias a un proyecto realizado íntegramente en España por el centro Embryotools –desde su sede en el Parc Científic de Barcelona– y la empresa CREA Veterinaris de Taradell.
  • La técnica de ICSI nació en 1992 para el tratamiento de varones con problemas de fertilidad y hoy es un procedimiento de rutina en los laboratorios de reproducción humana asistida. Sin embargo, en caballos, existen muy pocos laboratorios (unos 5 en todo el mundo) que han logrado resultados exitosos.
  • En 2009 el equipo de Embryotools clonó con éxito los primeros animales en España y en 2012, los científicos del centro fueron los primeros en Europa en obtener el nacimiento de caballos sanos previa selección embrionaria de sexo.

Barcelona, 29 de mayo de 2020. Embryotools –con sede en el Parc Científic de Barcelona (PCB)– y CREA Veterinaris han logrado el primer nacimiento en España combinando las técnicas de aspiración folicular (OPU) e inyección intracitoplasmática de espermatozoides (o ICSI, según sus siglas en inglés). El potro ha nacido en la madrugada del 22 de mayo en una finca de Viladrau, al norte de Cataluña, después de 11 meses de gestación normal.

Este nacimiento, que marca un hito en la reproducción asistida equina en España, ha sido posible gracias a un proyecto de colaboración entre el centro Embryotools –pionero en reproducción asistida humana y animal– y la empresa CREA Veterinaris de Taradell (Barcelona) –con más de 25 años de experiencia en reproducción asistida equina– con la participación de la sevillana Embriones Equinos, un referente como proveedora de yeguas madres.

“La técnica de ICSI surgió en 1992 para el tratamiento del varón con problemas de fertilidad y actualmente es una técnica de rutina en los laboratorios de reproducción humana asistida. Sin embargo, en caballos, aún existen muy pocos laboratorios (alrededor de 5 en todo el mundo) que han logrado resultados exitosos. Por la especificidad del ovocito equino hemos tenido que modificar el procedimiento y utilizar un sistema de microinyección de espermatozoides con un sistema Piezo para poder conseguir mejores resultados, además de adaptar el sistema de cultivo in vitro”, explica la Dra. Gloria Calderón, directora de Embryotools.

El proceso presentó otras dificultades intrínsecas a la especie equina. “La primera es que las yeguas no responden a los tratamientos de superovulación, por lo que no podemos obtener varios óvulos maduros. La segunda, es que la recuperación de óvulos por OPU, guiada por ecografía, no es sencilla. Aunque la yegua resiste muy bien este procedimiento, es una tarea que requiere veterinarios experimentados y mucho entrenamiento”, apunta el Dr. Guillem Formiguera, co-director de CREA veterinaris.

“Los óvulos se obtuvieron en el centro de reproducción que CREA Veterinaris tiene en Viladrau, en el norte de Cataluña. Posteriormente se enviaron al laboratorio de Embryotools, donde se maduraron in vitro y se fecundaron mediante Piezo-ICSI. Los embriones resultantes de ese proceso fueron cultivados durante ocho días y enviados de vuelta a la finca para ser transferidos a las madres receptoras”, añade el Dr. Nuno Costa-Borges, director científico de Embryotools.

Una nueva era de la reproducción asistida en caballos

Una de las grandes ventajas de la técnica OPU-ICSI es que se necesita simplemente un espermatozoide por óvulo, mientras que en una inseminación convencional son necesarios varios millones de espermatozoides para que uno de ellos supere las barreras del óvulo, penetrarlo y generar un embrión.

La mayoría de las yeguas tienen su ciclo reproductivo durante la primavera y el verano (estación de cría), en los meses de mayor luz, y solamente algunas son reproductivamente activas durante el invierno. En este sentido, otro dato importante, afirma la Dra. Sara Valls co-directora de CREA Veterinaris es que “con esta técnica los ciclos reproductivos se pueden extender a momentos en los cuales las yeguas no ciclan regularmente y guardar los embriones vitrificados para transferirlos más tarde, como se hace con embriones resultantes de programas de inseminación in vivo”.

Esta técnica permite también obtener embriones de yeguas que tienen problemas de fertilidad y, en lugar de un embrión por ciclo, se pueden obtener hasta cinco por yegua cada 14 días. “Si bien tenemos una gran eficiencia con el programa de transferencia de embriones generados por inseminación in vivo, vimos que con esta técnica podríamos obtener embriones de sementales o de yeguas con problemas de fertilidad que no lográbamos con métodos tradicionales, por lo que hicimos una colaboración con Embryotools para poder disponer de este servicio. Actualmente el ICSI muestra tal eficiencia que incluso se puede utilizar para producir embriones de hembras sanas, y maximizar así el uso del semen”, comenta el Dr. Formiguera.

Además de potenciar la calidad genética en las ganaderías –ya que permite obtener potros de las mejores yeguas– este método evita el desgaste por gestación de las hembras que participan en concursos ecuestres. La técnica puede aplicarse a cualquier raza equina, pero el sector con mayor demanda será el de los criadores de caballos de alto valor genético, que ahora tendrán la posibilidad de hacerlo en España, sin necesidad de recurrir a este servicio en el extranjero. Este procedimiento de FVI tiene también un gran potencial en los programas de mejora del caballo de pura raza española y de animales de élite. Actualmente estas técnicas se están usando con un aumento anual de la demanda en la cría del caballo deportivo en Europa y en menor medida, pero también creciendo, en otro tipo de razas como el pura raza árabe, cuarto de milla, etc. Los científicos creen que esta técnica tiene potencial también para recuperar especies salvajes o en vías de extinción.

  • Sobre Embryotools

Con más de 30 años de experiencia en embriología clínica y reproducción asistida humana y animal Embryotools es un centro líder en este ámbito en el mercado nacional e internacional. Sus fundadores son dos científicos: Gloria Calderón y Nuno Costa-Borges, ambos embriólogos, motivados por la innovación y la excelencia y apasionados por la mejora de las técnicas de reproducción asistida.

La Dra. Calderón formó parte del equipo que consiguió en 1984 el primer embarazo por fecundación in vitro en España, y el Dr. Costa-Borges, del que logró los primeros animales clonados con éxito en España en 2009. Recientemente, en 2019, han logrado el primer niño del mundo mediante una técnica de reemplazo mitocondrial en ovocitos con mala calidad ovocitaria.

La actividad de Embryotools se diversifica en cuatro grandes áreas de negocio: Servicios de Control de Calidad para testar todo tipo de materiales, medios de cultivo o productos usados en los laboratorios de FIV; un Centro de Formación para compartir su experiencia y conocimientos con profesionales que buscan la excelencia; Servicios de Consultoría y Asesoría Científica y Clínica independientes y un Centro de Reproducción Animal, donde aplican las técnicas más innovadoras para mejorar el rendimiento reproductivo de animales de élite.   ________________________________________________________________________________________ Más información: Azucena Berea • Responsable de Prensa • Parc Científic de Barcelona • Tel. 93 403 46 62 •

Patients recruiting phase for the clinical pilot trial on maternal spindle transfer conducted by Embryotools and the Institute of Life is now concluded

Patients recruiting phase for the clinical pilot trial on maternal spindle transfer conducted by Embryotools and the Institute of Life is now concluded

Embryotools and the Institute of Life communicate that a total of 25 patients have been successfully recruited to participate in the first registered pilot trial that is being conducted by Embryotools and the Institute of Life in Greece. The pilot trial has been approved in accordance to the terms and conditions of the Greek Law 3305/2005 and registered in a primary clinical trial registry (ISRCTN) recognized by WHO and ICMJE.

The 25 patients have been selected following the strict inclusion criteria defined in the framework of this clinical research project, which aims to evaluate the effectiveness and safety of the maternal spindle transfer technique as a means to treat infertility problems associated to cytoplasmic dysfunctions in oocytes – which manifest by a “massive” embryo development arrest in IVF cycles with conventional techniques – as well as to prevent the transmission of mitochondrial diseases.

Embryotools and the Institute of Life will like to express their gratefulness to all patients that contacted us and manifested their support and interest in participating in this project. The project is expected to be concluded within the next months and results will be made public after the acceptance of the publications in specialized peer-reviewed journals.

Ensayan con éxito una nueva técnica para evitar transmisión de enfermedades
BARCELONA, 07/11/2017 22:02 (EUROPA PRESS)La American Society for Reproductive Medicine (ASRM) ha premiado una investigación del centro Embryotools –con sede en el Parc Científic de Barcelona (PCB)– por la…

Barcelona, 25 oct (EFE).- El centro de investigación sobre embriones Embryotools, situado en el Parque Científico de Barcelona, ha finalizado con éxito los primeros ensayos de una innovadora técnica de reproducción asistida, denominada Transferencia de Huso Materno, que evita la transmisión de enfermedades mitocondriales.

La nueva técnica se engloba en las técnicas conocidas como de ‘tres padres’ (“three parents baby”), que científicos punteros de todo el mundo están estudiando para evitar la transmisión de enfermedades hereditarias.