Израильские ученые с помощью 3D-визуализации выбирают лучшую сперму для ЭКО. Исследование было проведено в Тель-Авивском университете, а его результаты опубликованы в журнале Science Advances.

Метод трехмерной визуализации позволил ученым идентифицировать самые быстрые сперматозоиды. А значит, врачи, производящие процедуру ЭКО, смогут выбирать сперму высокого качества для инъекции в яйцеклетку. Это потенциально увеличит шансы женщины, обратившейся за ЭКО, забеременеть и родить здорового ребенка.

«Процедура ЭКО была изобретена, чтобы помочь женщинам, у которых есть проблемы с фертильностью, — объясняет профессор кафедры биомедицинской инженерии инженерного факультета ТАУ Натан Шакед. — Самым распространенным типом ЭКО на сегодняшний день является внутрицитоплазматическая инъекция сперматозоидов, включающая в себя отбор спермы клиническим эмбриологом и инъекцию в яйцеклетку женщины. С этой целью нужно выбрать сперматозоид с наибольшей вероятностью создания здорового эмбриона».

При естественном оплодотворении в организме женщины самая быстрая сперма, достигающая яйцеклетку, должна содержать высококачественный генетический материал. Поступательное движение позволяет этой «лучшей» сперме преодолеть «полосу препятствий» на пути репродуктивной системы женщины.

«Но этот “естественный отбор” недоступен для эмбриолога, который отбирает сперму и вводит ее в яйцеклетку, — говорит профессор Шакед. — Сперматозоиды не только движутся быстро, они в основном прозрачны при регулярной световой микроскопии, а окрашивание клеток не допускается при ЭКО человека. Существующая технология визуализации, которая может исследовать качество генетического материала сперматозоидов, может вызвать эмбриональное повреждение, что естественно запрещено. При отсутствии более точных критериев сперматозоиды отбираются в основном по внешним признакам и их подвижности при плавании в воде в пробирке, что сильно отличается от естественной среды организма женщины. В нашем исследовании мы стремились разработать совершенно новый тип технологии визуализации, который обеспечивал бы как можно больше информации об отдельных сперматозоидах, не требовал окрашивания клеток для усиления контраста и имел потенциал для обеспечения возможности выбора оптимальной спермы в процедуры оплодотворения», — добавляет Шакед.

Исследователи выбрали технологию компьютерной томографии (КТ) для задачи визуализации сперматозоидов.

«В стандартной КТ устройство вращается вокруг объекта и посылает рентгеновские лучи, создающей несколько проекций, в конечном итоге, создавая трехмерное изображение тела, — говорит профессор Шакед. В случае спермы, вместо того, чтобы вращать устройство вокруг этого крошечной клетки, мы полагались на естественную особенность самого сперматозоида: его головка постоянно вращается во время движения вперед. Мы использовали слабый свет (а не рентген), который не повреждает клетку. Мы записали голограмму сперматозоида во время его сверхбыстрого движения и определили различные внутренние компоненты в соответствии с их показателем преломления. Это создает точную, высокодинамичную трехмерную карту содержимого спермы без использования окрашивания клеток».

Используя эту технику, исследователи получили четкое и точное КТ-изображение спермы с очень высоким разрешением в четырех измерениях: в трех измерениях в пространстве с разрешением менее половины микрона и точное время измерения. Новая технология может значительно улучшить отбор сперматозоидов in vitro, потенциально увеличивая вероятность беременности и рождения здорового ребенка.

«Чтобы помочь диагностировать проблемы с фертильностью у мужчин, мы намерены использовать нашу новую технику, чтобы пролить свет на взаимосвязь между трехмерным движением, структурой и содержимым сперматозоида и его способностью оплодотворять яйцеклетку и обеспечить жизнеспособную беременность», — заключает профессор Шакед.