Time-Lapse-Embryokultur: Können Kameras helfen, den besten Embryo auszuwählen?

Bei einer künstlichen Befruchtung zählt jeder Entwicklungsschritt. Nach der Befruchtung einer Eizelle beobachten Embryologinnen und Embryologen im Labor, wie sich die entstehenden Embryonen entwickeln. Moderne Inkubatoren mit integrierten Kameras ermöglichen inzwischen einen kontinuierlichen Blick auf diesen Prozess. Die sogenannte Time-Lapse-Technologie soll helfen, die Entwicklung genauer zu beurteilen und den Embryo auszuwählen, der die besten Chancen auf eine Schwangerschaft bietet. Doch bringt diese Technik tatsächlich bessere Ergebnisse?

Wie funktioniert die Time-Lapse-Technologie?

Bei einer künstlichen Befruchtung, auch In-vitro-Fertilisation (IVF) genannt, werden Eizellen außerhalb des Körpers befruchtet. Anschließend entwickeln sich die befruchteten Eizellen in einem speziellen Brutschrank, dem Inkubator, weiter. In den folgenden Tagen beobachten Fachkräfte, ob und wie sich die Embryonen teilen und weiterentwickeln. Bei herkömmlichen Verfahren werden die Embryonen zu bestimmten Zeitpunkten unter dem Mikroskop untersucht. Dafür müssen sie in der Regel kurz aus dem Inkubator genommen werden.

Die Time-Lapse-Technologie funktioniert anders. In den Inkubator ist eine Kamera integriert, die in regelmäßigen Abständen Bilder der Embryonen aufnimmt. Aus den Einzelaufnahmen entstehen Zeitraffersequenzen, mit denen sich die Entwicklung über mehrere Tage nachvollziehen lässt. Die Embryonen können dabei unter stabilen Kulturbedingungen verbleiben, während das Labor ihre Entwicklung verfolgt. So lässt sich beispielsweise erkennen, wann sich eine Zelle erstmals teilt, wie schnell weitere Zellteilungen erfolgen und ob bestimmte Entwicklungsauffälligkeiten auftreten.

Warum der Entwicklungsverlauf bei der Auswahl helfen könnte

Bei der Auswahl eines Embryos kommt es nicht allein darauf an, wie er zu einem bestimmten Zeitpunkt aussieht. Auch der zeitliche Ablauf seiner Entwicklung kann Hinweise auf seine Qualität geben. Fachleute sprechen in diesem Zusammenhang von Morphokinetik. Gemeint sind sowohl die sichtbaren Eigenschaften eines Embryos als auch der zeitliche Verlauf seiner Entwicklung. Bestimmte Teilungsmuster können mit der Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Einnistung und einer späteren Schwangerschaft zusammenhängen.

Die kontinuierliche Beobachtung liefert deshalb zusätzliche Informationen, die bei einzelnen Mikroskopaufnahmen möglicherweise nicht vollständig erkennbar sind. Spezielle Auswertungsprogramme können diese Daten ergänzend analysieren und Embryonen anhand bestimmter Merkmale einordnen. Wichtig ist jedoch: Die Technik kann Entwicklungsmuster sichtbar machen, aber nicht mit Sicherheit vorhersagen, welcher Embryo zu einer Geburt führen wird. Auch ein äußerlich gut entwickelter Embryo führt nicht zwangsläufig zu einer Schwangerschaft.

Was sagt die wissenschaftliche Forschung?

Ob die zusätzliche Überwachung tatsächlich die Erfolgsaussichten einer Kinderwunschbehandlung verbessert, wurde inzwischen in mehreren Studien untersucht. Eine systematische Übersichtsarbeit mit Meta-Analyse, die 2023 im Journal of Obstetrics and Gynaecology Research veröffentlicht wurde, wertete 14 randomisierte kontrollierte Studien aus. Die Forschenden verglichen die Auswahl von Embryonen mithilfe der Time-Lapse-Technologie mit herkömmlichen Auswahlverfahren. Das Ergebnis fiel differenziert aus: Bei einem Vergleich zeigte sich zwar eine höhere Einnistungsrate, ein überzeugender Vorteil bei der Lebendgeburtenrate ließ sich jedoch nicht nachweisen. Auch für andere wichtige Behandlungsergebnisse ergab sich insgesamt kein konsistenter Nutzen.

Besonders aufschlussreich ist eine große, 2024 im Fachjournal The Lancet veröffentlichte Untersuchung. In dieser multizentrischen, randomisierten Studie wurden 1.575 Personen beziehungsweise Behandlungsteilnehmende an sieben Kinderwunschzentren im Vereinigten Königreich und in Hongkong drei Gruppen zugeteilt. Verglichen wurden ein Time-Lapse-System mit kontinuierlicher Überwachung und softwaregestützter Embryonenauswahl, ein System mit ungestörter Embryokultur ohne Time-Lapse-gestützte Auswahl und die herkömmliche Behandlung.

Die Lebendgeburtenrate lag bei 33,7 Prozent in der Gruppe mit Time-Lapse-Überwachung und Embryonenauswahl, bei 36,6 Prozent in der Gruppe mit ungestörter Kultur ohne diese zusätzliche Auswahl und bei 33,0 Prozent in der Kontrollgruppe mit herkömmlicher Behandlung. Der Unterschied zwischen den Gruppen war statistisch nicht signifikant. Die Ergebnisse sprechen somit dagegen, dass Time-Lapse-Systeme die Wahrscheinlichkeit einer Lebendgeburt grundsätzlich erhöhen. Zugleich zeigt die Untersuchung, wie wichtig es ist, die Kameratechnik selbst von möglichen Vorteilen einer stabileren Kulturumgebung zu unterscheiden.

Bedeutet das, dass die Technik keinen Nutzen hat?

Nicht unbedingt. Die Ergebnisse bedeuten vor allem, dass ein zusätzlicher klinischer Vorteil bislang nicht überzeugend nachgewiesen wurde. Die Technologie kann weiterhin praktische Vorteile für die Arbeit im Labor bieten. Durch die kontinuierliche Dokumentation können Embryologinnen und Embryologen Entwicklungsverläufe detaillierter nachvollziehen. Die Bilder ermöglichen außerdem eine nachträgliche Betrachtung bestimmter Entwicklungsschritte, ohne sich ausschließlich auf einzelne Beobachtungszeitpunkte verlassen zu müssen.

Auch für die Qualitätssicherung und die wissenschaftliche Erforschung der Embryonalentwicklung können solche Daten wertvoll sein. Ob diese zusätzlichen Informationen im Einzelfall die Auswahlentscheidung verbessern, hängt jedoch von verschiedenen Faktoren ab, etwa vom verwendeten System, den Auswertungskriterien und der Erfahrung des Laborteams.

Die europäische Fachgesellschaft für Reproduktionsmedizin und Embryologie (ESHRE) hat deshalb Empfehlungen für den fachgerechten Einsatz der Time-Lapse-Technologie veröffentlicht. Diese befassen sich unter anderem mit der praktischen Anwendung und der Bewertung der verfügbaren wissenschaftlichen Erkenntnisse. Ein zusätzlicher klinischer Nutzen, beispielsweise eine höhere Erfolgsrate bei Kinderwunschbehandlungen, muss weiterhin durch aussagekräftige Studien belegt werden.

Kann künstliche Intelligenz den besten Embryo erkennen?

Ein weiterer Entwicklungsschritt ist der Einsatz künstlicher Intelligenz. Spezielle Algorithmen können große Mengen an Bildmaterial analysieren und nach Mustern suchen, die mit bestimmten Behandlungsergebnissen zusammenhängen.

Die Hoffnung dahinter: Wenn Computer Entwicklungsmerkmale zuverlässiger oder objektiver erfassen, könnte die Auswahl von Embryonen langfristig verbessert werden. Solche Systeme könnten Fachkräfte bei ihrer Entscheidung unterstützen und zusätzliche Informationen liefern.

Allerdings hängt die Aussagekraft der Programme von der Qualität der Trainingsdaten, den verwendeten Kriterien und der Übertragbarkeit auf unterschiedliche Patientengruppen und Labore ab. Ein Algorithmus, der in einer bestimmten Umgebung gute Ergebnisse erzielt, funktioniert nicht automatisch überall gleich gut.

Auch bei KI-gestützten Verfahren gilt deshalb, dass eine bessere technische Analyse nicht zwangsläufig zu mehr Schwangerschaften oder Lebendgeburten führt. Dafür sind aussagekräftige klinische Studien erforderlich.

Was bedeutet das für Paare mit Kinderwunsch?

Für Paare, die eine IVF oder eine intrazytoplasmatische Spermieninjektion (ICSI) planen, kann Time-Lapse-Technologie zunächst vielversprechend klingen. Die Vorstellung, die Entwicklung der Embryonen kontinuierlich beobachten zu können, vermittelt den Eindruck einer besonders präzisen Auswahl.

Die bisherigen Forschungsergebnisse zeigen jedoch, dass sich daraus nicht automatisch eine höhere Chance auf ein Baby ergibt. Deshalb sollte die Technik nicht allein mit dem Versprechen einer höheren Erfolgsrate bewertet werden.

Wer sich in einem Kinderwunschzentrum über Time-Lapse-Systeme informiert, kann gezielt nachfragen, welchen konkreten Nutzen das Verfahren in der jeweiligen Klinik bietet, ob zusätzliche Kosten entstehen und ob für das verwendete System ein Vorteil bei der Lebendgeburtenrate nachgewiesen wurde.

Dabei ist auch wichtig, zwischen der kontinuierlichen Beobachtung unter möglichst stabilen Kulturbedingungen und der softwaregestützten Auswahl von Embryonen zu unterscheiden. Diese beiden Aspekte können unterschiedliche Vorteile haben und sollten nicht pauschal gleichgesetzt werden.

Moderne Technik mit offenen Fragen

Die Time-Lapse-Technologie ermöglicht einen detaillierten Einblick in die ersten Entwicklungstage eines menschlichen Embryos. Sie liefert zusätzliche Informationen, unterstützt die Dokumentation im Labor und eröffnet neue Möglichkeiten für die Forschung.  Die bisher aussagekräftigsten klinischen Daten zeigen allerdings keinen gesicherten Anstieg der Lebendgeburtenrate durch den Einsatz der Technik. Ob bestimmte Patientengruppen oder spezielle Anwendungen künftig doch profitieren könnten, muss weiter untersucht werden.

Für Paare mit Kinderwunsch bleibt deshalb entscheidend, dass moderne Technik nicht mit einer garantierten höheren Erfolgschance verwechselt wird. Bei der Auswahl eines Kinderwunschzentrums sind die Qualität des Labors, eine individuelle medizinische Beratung und transparente Informationen über die Erfolgsaussichten mindestens ebenso wichtig wie die eingesetzten Geräte. Die Time-Lapse-Technologie ist damit ein interessantes Werkzeug der modernen Reproduktionsmedizin – aber bislang kein wissenschaftlich gesicherter Weg, um die Chance auf ein Baby grundsätzlich zu erhöhen.