Согласно недавнему исследованию, опубликованному в журнале «Science Advances», ученые из Тель-Авивского университета (TAU) разработали метод отслеживания высокоскоростных движущихся сперматозоидов с использованием технологии 3D – визуализации, – метод, который, как утверждают авторы исследования, может помочь в процессах экстракорпорального оплодотворения (ЭКО).

Благодаря новым достижениям врачи, специализирующиеся на фертильности, смогут выбирать самые здоровые и самые качественные сперматозоиды для инъекций, что, в сущности, увеличивает шансы женщины забеременеть и родить в результате искусственного оплодотворения. «Процедура ЭКО была изобретена, чтобы помочь с проблемами фертильности», – объясняет профессор Натан Шакед с кафедры биомедицинской инженерии факультета инженерных наук TAU, один из авторов исследования. «Самым распространенным типом ЭКО сегодня является внутрицитоплазматическая инъекция сперматозоидов (ICSI), которая включает отбор спермы клиническим эмбриологом и инъекцию в яйцеклетку женщины. С этой целью предпринимаются усилия для выбора сперматозоида, который с наибольшей вероятностью создаст здоровый эмбрион».

Выбор в пользу отслеживания быстро движущихся сперматозоидов был сделан потому, что во время естественного оплодотворения самый быстрый сперматозоид, проходящий через репродуктивную систему женщины к яйцеклетке, обычно «несет высококачественный генетический материал». «Но этот «естественный отбор» недоступен для эмбриолога, который отбирает сперму и вводит ее в яйцеклетку», – говорит профессор Шакед. «Сперматозоиды не только движутся быстро, они также 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 привести к повреждению эмбриона, так что это тоже запрещено.

При отсутствии более точных критериев сперматозоиды отбираются по внешним признакам и их подвижности при плавании в воде в чашке, 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 оптимальных сперматозоидов для процедуры оплодотворения».

Шакед вместе с докторантом TAU Гили Дардикман-Йоффе решили использовать технологию легкой компьютерной томографии (КТ) для идентификации и отслеживания сперматозоидов для ЭКО. «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 их показателем преломления. Это создает точную, высокодинамичную 3D-карту его содержимого без использования окрашивания клеток», отметил Шакед, добавив, что в стандартных компьютерных томографах устройство вращается вокруг объекта, чтобы получить точные показания, но естественный процесс вращения сперматозоидов, чтобы получить импульс, позволяет эмбриологам использовать метод наблюдения с одной точки и все же быть успешными. Используя эту технологию, исследователи смогли получить четкое четырехмерное изображение сперматозоида – трехмерное с точным разрешением менее половины микрона и скоростью, с которой он движется, вплоть до второй субмиллисекунды.

«Наша новая разработка обеспечивает комплексное решение многих известных проблем визуализации сперматозоидов», – говорит профессор Шакед. «Мы смогли создать изображение движущегося сперматозоида с высоким разрешением. Новая технология может значительно улучшить искусственный отбор сперматозоидов, потенциально увеличивая вероятность беременности и рождения здорового ребенка».

Исследователи TAU также намереваются использовать новые процессы для диагностики проблем фертильности у мужчин, и в будущем они надеются, что технология может быть использована для разработки биомиметических (воспроизводящих структурные особенности природных тканей или объектов) микророботов для переноса и введения лекарств по всему организму.

jpost.com