Исследователи Тель-Авивского университета (ТАУ) разработали безопасный и точный метод 3D-визуализации для распознавания сперматозоидов, движущихся с высокой скоростью. Исследование, результаты которого были опубликованы в журнале Science Advances 10 апреля 2020 года, было проведено профессором кафедры биомедицинской инженерии Натаном Шакедом совместно с докторантом ТАУ Гили Дардикман-Йоффе.
Новая технология может предоставить врачам возможность выбирать сперму высочайшего качества для инъекции в яйцеклетку во время проведения ЭКО, что потенциально увеличивает вероятность наступления беременности и рождения здорового ребенка.
«Процедура ЭКО была изобретена, чтобы помочь решить проблему бесплодия. Самым распространенным типом ЭКО на сегодняшний день является интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида в яйцеклетку (ИКСИ). При ИКСИ эмбриолог отбирает лучший сперматозоид, который с наибольшей вероятностью создаст здоровый эмбрион, и вводит его в яйцеклетку», - объясняет профессор Шакед.
При естественном оплодотворении в теле женщины самый быстрый сперматозоид, который достигает яйцеклетки, должен содержать высококачественный генетический материал. Быстрое продвижение позволяет этому «лучшему» сперматозоиду преодолеть « полосу препятствий» репродуктивной системы женщины.
Но такой «естественный отбор» недоступен для эмбриолога, который отбирает сперму и вводит ее в яйцеклетку: сперматозоиды не только движутся быстро, они также в основном прозрачны при световой микроскопии, а окрашивание клеток не допускается при ЭКО. Существующая технология визуализации, при помощи которой проверяют качество генетического материала сперматозоидов, может вызвать эмбриональные повреждения, так что она тоже запрещена. При отсутствии более точных критериев сперматозоиды отбираются в основном по внешним признакам и их подвижности при плавании в воде, что сильно отличается от естественной среды женского организма.
Исследователи выбрали технологию компьютерной томографии (КТ) для уникальной задачи по визуализации сперматозоидов. «Во время стандартной компьютерной томографии устройство вращается вокруг объекта и посылает рентгеновские лучи, которые производят несколько проекций, в конечном итоге создавая трехмерное изображение тела», - говорит профессор Шакед. «В случае со спермой, вместо того, чтобы вращать устройство вокруг этого крошечного предмета, мы положились на естественную особенность самого сперматозоида: его головка постоянно вращается во время движения вперед. Мы использовали слабый свет (а не рентгеновские лучи), который не повреждает клетку. Мы записали голограмму сперматозоида во время сверхбыстрого движения и определили различные внутренние компоненты в соответствии с показателем преломления. Это создает точную, высокодинамичную трехмерную карту содержимого сперматозоида без использования окрашивания клеток». Используя эту технику, исследователи получили четкое и точное КТ-изображение спермы с очень высоким разрешением в четырех измерениях.
«Наша новая разработка обеспечивает комплексное решение многих известных проблем визуализации спермы. Мы смогли создать изображение с высоким разрешением головки сперматозоида во время быстрого движения, не прибегая к окрашиванию клетки, что может привести к повреждению эмбриона. Новая технология может значительно улучшить отбор сперматозоидов, потенциально увеличивая вероятность наступления беременности и рождения здорового ребенка» , - говорит профессор Шакед.
Комментирует эмбриолог клиники «ЭКО» Панков Алексей Викторович: «Абсолютно согласен с израильскими коллегами: если описанная технология позволит использовать сперматозоиды с максимальным потенциалом нормального оплодотворения яйцеклеток и без негативного влияния применяемого метода - она, действительно, очень перспективна. На сегодняшний день большинство методов диагностики «нормальности» сперматозоидов невозможно использовать при ИКСИ в программах ЭКО, поскольку они отрицательно сказываются на жизнеспособности материала.»
