체외 수정

3. 적응증

3. 1. 여성 요인

3. 2. 남성 요인

3. 3. 기타 요인

4. 시술 과정

이론적으로 체외 수정은 자연적인 배란을 통해 얻어진 난자와 정자를 체외에서 수정하여 자궁으로 이식시켜주는 것이다. 그러나, 추가적인 기술이 없다면 임신의 가능성은 극도로 낮다. 아래에 설명하는 기술들은 체외 수정을 통한 임신의 가능성을 증가시켜주는 방법으로 다량의 난자를 얻을 수 있는 난자 과배란과 난자와 정자의 준비과정 등을 설명하고 있다.

=== 과배란 유도 ===

체외 수정의 성공률을 높이기 위해 여러 개의 난자를 얻고자 여포 자극 호르몬(FSH)를 주입하는 과배란 유도제를 사용한다. 이 방법을 사용하면 보통 10~14일 안에 다수의 난자를 얻을 수 있다. 여성의 나이, 난소 기능 등을 고려하여 개인 맞춤형 프로토콜을 적용하며, 초음파 검사와 호르몬 검사를 통해 난포의 성장과 배란 시기를 조절한다.

=== 난자 채취 ===

난자는 질 초음파를 보면서 채취하며, 수면 마취 하에 진행되므로 통증은 거의 없다. 실험실에서 식별된 난자는 주변 세포들을 제거하고 수정을 위한 준비를 한다. 성공적인 임신을 위한 상태가 가장 좋고 건강한 난자를 실험실에서 준비한다. 그동안 정자는 비활성화된 세포와 정액을 제거함으로써 수정을 위해 준비된다. 만약 정액이 정자 기부자인 남성에 의해 제공되면 냉동되고 그 이후에 체외수정을 하게 될 시에 사용을 위해 해동될 것이다.

=== 정자 채취 및 처리 ===

남편의 정액을 채취하여 비활성화된 세포와 정액을 제거하고, 건강한 정자를 선별한다. 만약 정자가 정자 기부자에 의해 제공되면, 냉동 보관 후 해동하여 사용한다. 정자 상태가 좋지 않은 경우, 미세수정(ICSI)을 통해 난자 내로 직접 정자를 주입한다. 무정자증의 경우, 고환 조직에서 정자를 채취하여 사용하기도 한다 (TESE).

=== 체외 수정 및 배양 ===

채취한 난자와 정자는 체외에서 수정시킨다. 정자와 난자는 75,000:1의 비율로 배양기에서 약 18시간 동안 함께 배양된다. 대부분의 경우 난자는 그 시기에 수정되고 수정된 난자는 두 개의 전핵을 보여준다. 정자의 수가 적거나 운동성이 적을 때는, 하나의 정자를 난자에 직접 주입하는 기술을 사용하기도 한다. 수정된 배아는 특별한 성장 배양기에서 6~8개의 세포들로 이루어질 때까지 약 48시간 동안 유지된다.

=== 배아 이식 ===

건강한 배아를 선별하여 자궁 내막에 이식한다. 배아는 세포의 양, 성장의 균등성, 그리고 분열의 정도에 있어서 각각 다르게 성장한다. 이식하는 배아의 수는 여성의 나이, 배아의 상태, 과거 시술 이력 및 기타 건강 진단적 요인 등을 고려하여 결정한다. 캐나다, 영국, 오스트레일리아(호주), 뉴질랜드와 같은 나라에서는 예외적인 상황이 아니면 최대한 두 개의 배아만 이식한다. 대한민국에서는 다태 임신을 예방하기 위해 배아 이식 개수를 제한하는 추세이다.

4. 1. 과배란 유도

4. 2. 난자 채취

4. 3. 정자 채취 및 처리

4. 4. 체외 수정 및 배양

4. 5. 배아 이식

4. 6. 임신 확인

5. 합병증 및 부작용

체외 수정(IVF)의 위험은 절차를 통해 발생하고, 과정의 특정 단계에 의존하여 발생한다. 난자를 자극하는 동안 과잉자극증후군(hyperstimulation syndrome)이 발생할 수도 있다. 이것은 난소를 부풀어오르게 하거나 고통 받도록 하는 결과를 낳고, 환자들의 30%에서 이러한 형태의 형성이 발생한다. 보통의 경우는 난소가 팽창하고 유체는 복부 구멍에 축척되며 가슴 통증, 가스, 메스꺼움이나 식욕이 줄어드는 증상이 있을 수 있다. 심한 경우에는 갑자기 과도한 복부 통증, 메스꺼움 구토가 발생하게 된다. Egg retrieval 동안 작은 출혈과 감염의 가능성이 존재하고, 장과 방광 뿐만 아니라 호흡, 흉부 감염, 약에 대한 알레르기 반응, 신경 손상(aproscopy)과 같은 주변 구조물의 손상이 생기게 된다. 배아가 전송되는 동안, 하나 이상의 배아가 여러번의 임신이 되는 위험이 존재하는데, 불임 부부에게는 좋은 소식이지만 태아와 엄마에게 배아가 미성숙 된 상태로 전달되는 것과 같은 위험이 노출 될 수 있다. 또한, 자궁 외 임신(Ectopic pregnancy)과 같은 경우도 일어날 수 있다. 자궁 외 임신은 수정란이 난관, 난소, 자궁을 지지하는 여러 인대, 복강, 자궁경부 등에 착상되는 임신을 말한다.
난소 과자극 증후군 (OHSS)난소 과자극 증후군(OHSS)은 난소 자극의 또 다른 위험으로, 특히 최종 난모세포의 성숙을 유도할 때 인간 융모성 생식선 자극호르몬(hCG)를 사용했을 경우에 발생한다. 과배란 유도로 인해 난소가 과도하게 자극되면 복수, 복부 팽만, 호흡 곤란 등의 증상이 나타날 수 있으며, 심한 경우 입원 치료가 필요할 수 있다.
다태 임신체외 수정(IVF)의 주요 어려움은 다태 임신의 위험이 존재한다는 것이다. 이것은 여러 배아를 이식하는 행위와 직접적인 관계가 있다. 다태 임신은 임신 손실, 산과 관련 합병증, 조산, 신생아 사망률 증가와 관련이 있으며, 임신성 고혈압, 임신성 당뇨 등의 위험을 증가시킨다. 이러한 위험을 줄이기 위해 영국, 벨기에 등 일부 국가에서는 이식하는 배아의 수를 엄격하게 제한하고 있지만, 보편적으로 이러한 제한을 따르지는 않는다. 자궁에서 배아의 자연 분할이 일어나 일란성 쌍둥이가 될 가능성도 있지만, 이는 매우 드물다.

5. 1. 난소 과자극 증후군 (OHSS)

5. 2. 다태 임신

5. 3. 자궁 외 임신

5. 4. 기타

6. 윤리적 문제

6. 1. 잉여 배아 처리

6. 2. 대리모

6. 3. 출생 전 유전자 검사

7. 성공률

8. 대한민국의 현황 및 정책

9. 성 선택 (참고: 일본어, 영어 문서 내용)

10. 무척추동물 및 척추동물의 체외 수정 (참고: 영어, 일본어 문서 내용)

많은 수생 무척추동물과 척추동물(어류, 양서류)은 체외 수정을 통해 번식한다.^[4][1][6] 이들의 체외 수정은 종종 외부 환경(물살, 온도 등)의 영향을 받는다.^[3][7] 일부 종은 짝짓기 행동을 통해 수정 효율을 높이기도 한다.^[18][20][21]

저서 고착 동물은 외부 수정을 통해 무척추동물의 대부분을 차지하며 정자와 난자를 함께 가져오기 위해 주변 물의 움직임에 의존한다. 외부 수정을 하는 다른 무척추동물은 성게와 같은 유기체로, 노출된 해안의 얕은 굴에 갇혀 있다. 서핑 구역의 난류 흐름은 또한 배우자의 수송을 생성한다.^[3] 난류의 유일한 딜레마는 과도한 혼합으로 인한 정자와 난자의 희석 가능성이다. 빠른 혼합은 수정 확률을 낮출 수 있다.^[3] 고착 성체 단계 동물은 일반적으로 같은 시간에 배우자를 생성하며, 이는 수주에서 외부 수정을 위한 동기화된 배우자 방출이라고도 한다. 이것은 이러한 유기체가 공유하는 이동성의 부족 때문에 도움이 된다.^[8]

산호는 그레이트 배리어 리프에서 "대량 산란"으로 유명하며, 10월 보름달이 뜬 다음 주에 발생한다. 이 대량 생식 이벤트는 리프를 형성하는 산호에 의해 주어지며, 저녁 해질녘부터 자정까지 한 번에 동기화된 배우자 방출을 수행한다. 이 시간 동안 최대 130종의 종이 배우자를 방출한다.^[11][12] 성게 등은 집단 방란, 방정 현상을 보이기도 한다.^[7][13][14]

무미류는 개구리와 두꺼비처럼 꼬리가 없는 양서류이다.^[16] 수컷은 호수나 연못 근처에 모여서 호출소를 설치한다. 암컷은 그 지역에 접근하여 모든 다른 수컷의 소리를 듣고 나서 자신이 선택한 짝에게로 이동한다. 이것이 무미류의 성 선택이다.^[17] 교미는 수컷 무미류가 암컷의 등에 올라탈 때 발생한다. 그런 다음 물 근처로 이동하여 정자와 난자를 동시에 방출한다.^[18]

유미목에는 꼬리가 있는 양서류인 모든 도롱뇽과 영원이 포함된다.^[15] 이 중 체외 수정을 하는 유일한 하위 그룹은 크립토브란쿠스과 (대형 도롱뇽) 세이렌과, 히노비우스과이다.^[20] 암컷은 돌이나 나뭇가지에 난낭을 방출하고, 수컷은 나중에 알 위를 맴돌며 정자를 방출한다. 수컷은 알을 매우 보호하는 것으로 보이며, 정자 경쟁을 줄이기 위해 정자 방출 후에도 알 위를 계속 맴돌 수 있다.^[20]

연어, 대구, 송어, 시냇물고기는 모두 외부에서 수정하는 물고기의 예시이다. 암컷은 알 (난괴)을 방출하고, 수컷은 이리 (정자를 포함한 정액)을 물속으로 방출하며, 여기서 서로 섞여 수정이 이루어진다.^[21] 물고기는 다회생식을 할 수 있으며, 한 번 이상 산란하지만, 일생생식으로 알려진 죽기 전에 한 번만 산란하는 종류도 있다. 다회생식 물고기 내에서, 그들은 일반적으로 외부 수정에 부모의 보살핌을 제공하지 않는다.^[22]

일반적으로 체외 수정은 체내 수정보다 하등한 것으로 생각하기 쉽지만, 실제로는 편형동물 등 하등하다고 여겨지는 분류군에도 체내 수정이 꽤 있으며, 몇몇 군에서는 양쪽이 뒤섞여 있다. 척추동물에서도 어류, 양서류가 주로 체외 수정, 그 이상은 체내 수정이라고 말하고 싶지만, 실제로는 양서류에도 체내 수정이 있으며, 더 나아가 연골어류에서 체내 수정이 많은 등 꽤 뒤섞여 있다.

11. 체외 수정 관련 추가 기술

체외 수정을 위해 사용된 기술들은 단순 체외 수정만을 위한 것이 아닌 다양한 활용처가 있을 수 있다.

11. 1. 미세 조작 (Micromanipulation)

11. 2. 보조 부화술 (Assisted Hatching)

11. 3. 배아 동결 보존 (Embryo Cryopreservation)

11. 4. 난자 동결 보존 (Oocyte Cryopreservation)

11. 5. 착상 전 유전 진단 (Preimplantation Genetic Diagnosis, PGD)

11. 6. 착상 전 유전 선별 (Preimplantation Genetic Screening, PGS)

참조

_[1] 논문 Ovarian fluid allows directional cryptic female choice despite external fertilization
_[2] 논문 Molecular phylogeny and evolution of internal fertilization in South American seasonal cynopoeciline killifishes
_[3] 논문 Consequences of Surf-Zone Turbulence for Settlement and External Fertilization
_[4] 논문 Northern refugia and recent expansion in the North Sea: The case of the wrasse ''Symphodus melops'' (Linnaeus, 1758)
_[5] 논문 Experimentally Induced Autotetraploidy and Allotetraploidy in Two Japanese Pond Frogs
_[6] 논문 Sperm chemotaxis promotes individual fertilization success in sea urchins
_[7] 논문 Fertilization in a sea urchin is not only a water column process: Effects of water flow on fertilization near a spawing female
_[8] 논문 Synchronized breeding events in sympatric marine invertebrates: Role of behavior and fine temporal windows in maintaining reproductive isolation
_[9] 논문 Toward a synthetic understanding of the role of phenology in ecology and evolution
_[10] 논문 Mast Seeding in Perennial Plants: Why, How, Where?
_[11] 학회발표 Proceedings of the Fifth International Coral Reef Congress
_[12] 논문 Mass Spawning in Tropical Reef Corals
_[13] 논문 In situ measures of spawning synchrony and fertilization success in an intertidal, free-spawning invertebrate
_[14] 논문 Physical Properties of Gametes in Three Sea Urchin Species http://jeb.biologist[...]
_[15] 논문 Sperm motility of externally fertilizing fish and amphibians
_[16] 서적 Mate Choice Cambridge University Press
_[17] 논문 Turgid female toads give males the slip: A new mechanism of female mate choice in the Anura
_[18] 논문 Male pursuit of higher reproductive success drives female polyandry in the Omei treefrog
_[19] 논문 Sperm competition selects for increased testes mass in Australian frogs
_[20] 서적 Reproductive Biology and Phylogeny of Urodela Taylor & Francis
_[21] 논문 Sperm competition in a fish with external fertilization: The contribution of sperm number, speed and length
_[22] 논문 Fish reproduction assortment: a wonderful diversity 2014-03-01
_[23] 논문 Motility of fish spermatozoa: From external signaling to flagella response