Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Τελ Αβίβ (TAU) ανέπτυξαν μία ασφαλή και ακριβέστατη μέθοδο απεικόνισης 4D για τον εντοπισμό των σπερματοζωαρίων που κινούνται πιο γρήγορα.

Η νέα τεχνολογία θα μπορούσε να δώσει τη δυνατότητα να επιλέγεται στην εξωσωματική γονιμοποίηση το πιο υγιές σπερματοζωάριο για να εγχυθεί στο ωάριο και ίσως έτσι να αυξηθούν οι πιθανότητες μίας γυναίκας να μείνει έγκυος και να γεννήσει ένα υγιές μωρό.

“Το πιο συνηθισμένο είδος εξωσωματικής γονιμοποίησης σήμερα είναι η μικρογονιμοποίηση ωαρίου ή αλλιώς ενδοκυτταροπλασματική έγχυση σπερματοζωαρίου (ICSI), κατά την οποία επιλέγεται από κλινικό εμβρυολόγο το σπερματοζωάριο που θα εγχυθεί στο ωάριο. Για αυτό, γίνεται προσπάθεια να επιλεγεί το σπερματοζωάριο που είναι πιο πιθανό να δημιουργήσει ένα υγιές έμβυο”, είπε ο επικεφαλής της έρευνας καθηγητής Shaked.

Στη φυσική σύλληψη στο σώμα της γυναίκας, το πιο γρήγορο σπερματοζωάριο που θα πλησιάσει πρώτο το ωάριο, θεωρείται ότι έχει υψηλής ποιότητας γενετικό υλικό.

Η προοδευτική κίνηση επιτρέπει στο “καλύτερο” σπερματοζωάριο να ξεπεράσει τα εμπόδια που συναντά στην πορεία του στο αναπαραγωγικό σύστημα της γυναίκας.

Αυτή η “φυσική επιλογή” δεν υπάρχει στην περίπτωση της εξωσωματικής γονιμοποίησης, καθώς ο εμβρυολόγος είναι εκείνος που επιλέγει ένα σπερματοζωάριο και το εγχέει στο ωάριο.

Τα σπερματοζωάρια όχι μόνο κινούνται γρήγορα, αλλά είναι και διαφανή κάτω από το φως του μικροσκοπίου. Η χρήση χρωστικών ουσιών για την καλύτερη μελέτη των σπερματοζωαρίων, δεν επιτρέπεται στην εξωσωματική γονιμοποίηση, καθώς οι περισσότερες χρωστικές θα σκότωναν το σπερματοζωάριο. Οι τεχνολογίες που επιτρέπουν να εξεταστεί η ποιότητα του γενετικού υλικού ενός σπερματοζωρίου, απαγορεύονται για ανθρώπινη χρήση, καθότι μπορούν να προκαλέσουν βλάβες στο έμβρυο.

Ελλείψει ακριβέστερων κριτηρίων, τα σπερματοζωάρια επιλέγονται κυρίως με βάση τα εξωτερικά χαρακτηριστικά και την κινητικότητά τους, καθώς κολυμπούν σε υγρό σε ένα τριβλίο, το οποίο είναι πολύ διαφορετικό από το φυσικό περιβάλλον του σώματος μιας γυναίκας.

“Στην έρευνά μας, θελήσαμε να αναπτύξουμε ένα εντελώς νέο είδος τεχνολογίας απεικόνισης, που θα παρείχε όσο το δυνατόν περισσότερες πληροφορίες σχετικά με μεμονωμένα σπερματοζωάρια, χωρίς να απαιτείται χρώση των κυττάρων για να ενισχυθεί η αντίθεση και το οποίο έχει ταυτοχρόνως τη δυνατότητα να μας δίνει τη δυνατότητα να επιλέγουμε το καλύτερο σπερματοζωάριο στις θεραπείες γονιμοποίησης”, είπε ο επικεφαλής της έρευνας.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τεχνολογία αξονικής τομογραφίας (CT) για την απεικόνιση των σπερματοζωαρίων.

“Κατά την αξονική τομογραφία, η συσκευή περιστρέφεται γύρω από το αντικείμενο και στέλνει ακτίνες Χ, δημιουργώντας τελικά μια τρισδιάστατη εικόνα του σώματος”, λέει ο καθηγητής Shaked.

“Στην περίπτωση του σπερματοζωαρίου, αντί να περιστρέψουμε τη συσκευή γύρω από το μικροσκοπικό αυτό αντικείμενο, βασιστήκαμε σε ένα φυσικό χαρακτηριστικό του ίδιου του σπερματοζωαρίου: η κεφαλή του περιστρέφεται συνεχώς κατά τη διάρκεια της κίνησης προς τα εμπρός. Χρησιμοποιήσαμε ασθενές φως (και όχι ακτίνες Χ) , το οποίο δεν καταστρέφει το κύτταρο. Καταγράψαμε ένα ολόγραμμα του σπερματοζωαρίου κατά τη διάρκεια της εξαιρετικά γρήγορης κίνησης και εντοπίσαμε διάφορα τμήματα στο εσωτερικό του, με βάση τον δείκτη διάθλασής τους. Με αυτόν τον τρόπο δημιουργήθηκε ένας ακριβής τρισδιάστατος χάρτης του περιεχομένου του, χωρίς να γίνει κυτταρική χρώση”.

Με αυτή την τεχνική, οι ερευνητές κατάφεραν να απεικονίσουν το σπερματοζωάριο σε πολύ υψηλή ανάλυση, σε τέσσερις διαστάσεις: τρεις διαστάσεις με ανάλυση μικρότερη από μισό μικρόμετρο (ένα μικρόμετρο ισούται με το ένα εκατομμυριοστό του μέτρου) και την τέταρτη διάσταση, που είναι ο χρόνος (κίνηση σε κάθε μιλιδευτερόλεπτο).

“Η εξέλιξη αυτή παρέχει μία οκληρωμένη λύση σε πολλά προβλήματα απεικόνισης των σπερματοζωαρίων“, είπε ο καθηγητής Shaked. “Καταφέραμε να δημιουργήσουμε απεικόνιση υψηλής ανάλυσης της κεφαλής του σπερματοζωαρίου την ώρα που κινείται γρήγορα, χωρίς να χρειάζεται χρώση που θα μπορούσε να βλάψει το έμβρυο. Η νέα τεχνολογία μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την επιλογή των σπερματοζωαρίων στο εργαστήριο, αυξάνοντας ενδεχομένως την πιθανότητα επίτευξης εγκυμοσύνης και γέννησης ενός υγιούς μωρού.

“Για να συμβάλλουμε στη διάγνωση προβλημάτων γονιμότητας των ανδρών, σκοπεύουμε να χρησιμοποιήσουμε τη νέα μας τεχνική για αναλύσουμε τη σχέση μεταξύ της τρισδιάστατης κίνησης, της δομής και του περιεχομένου του σπερματοζωαρίου, αλλά και της ικανότητάς του να γονιμοποιεί ένα ωάριο και να δημιουργεί μια βιώσιμη εγκυμοσύνη”, κατέληξε ο καθηγητής Shaked.

“Πιστεύουμε ότι αυτές οι δυνατότητες απεικόνισης θα έχουν και άλλες εφαρμογές στην ιατρική, όπως η ανάπτυξη αποτελεσματικών βιομιμητικών μικρο-ρομπότ για τη μεταφορά φαρμάκων μέσα στο σώμα.”

Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα: http://www.eng.tau.ac.il/~omni/ScienceAdvances2020.pdf

https://advances.sciencemag.org/content/6/15/eaay7619