Против течения
Женские половые пути не являются благоприятной средой для мужских половых клеток. Из примерно 100 миллионов сперматозоидов только несколько сотен попадают в фаллопиевы трубы. В них клетки движутся против потока жидкости (реотаксис), чтобы достичь яйцеклетки и оплодотворить ее. Поэтому подвижность и способность плыть в правильном направлении – ключевые характеристики сперматозоидов.
Используя естественный реотаксис, исследователи Атлантического университета Флориды разработали микрожидкостный чип для сортировки сперматозоидов, который быстро, недорого, легко и эффективно выделяет здоровые сперматозоиды из спермы. Важно отметить, что устройство собирает отсортированные клетки в отдельную камеру, сводя к минимуму засорение деформированными или мертвыми сперматозоидами.
Вспомогательные репродуктивные технологии, такие как экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО), внутриматочное оплодотворение и интрацитоплазматическая инъекция сперматозоидов (ИКСИ), для успешного исхода требуют здоровых сперматозоидов. Современные методы центрифугирования для сортировки сперматозоидов проводятся в несколько этапов, каждый на разном оборудовании, и занимают около двух часов. Эти методы повреждают сперматозоиды во время обработки, вызывают значительную фрагментацию ДНК и окислительный стресс.
Исследование, опубликованное в журнале Analyst Королевского химического общества, показало, что сперматозоиды, выделенные из камеры сбора в новом микрожидкостном чипе, демонстрировали значительно более высокую подвижность (почти в 2 раза), большее количество морфологически нормальных клеток и существенно более низкую фрагментацию ДНК, что является решающим параметром для процесса оплодотворения. Кроме того, чип предоставляет достаточное количество качественных клеток, необходимых для успешной интрацитоплазматической инъекции сперматозоидов.
Управлять новым чипом просто: сперма загружается в камеру ввода образца, качественные сперматозоиды начинают двигаться против потока жидкости к камере сбора, откуда их можно легко собрать. Таким образом, сортировка происходит в один этап в течение одного часа, а управлять процессом может сотрудник с минимальной подготовкой. Исследование также показало, что отбор на основе реотаксиса позволяет выделять в основном здоровые, подвижные и быстрые сперматозоиды.
Устройство состоит из недорогих материалов, а расход реагентов, используемых для сортировки сперматозоидов, составляет всего несколько миллилитров, поэтому коммерческая стоимость чипа будет менее 5 долларов.
Микрожидкостный чип состоит из четырех цилиндрических камер, соединенных между собой микроканалами. Четыре камеры – это камера впуска жидкости, камера сбора, камера ввода образца и камера сбора отходов. Канал между камерой сбора и вводом образца содержит дорожки для направления сперматозоидов. Напряжение сдвига внутри устройства создается потоком жидкости с помощью шприц-насоса. После ввода спермы функциональные сперматозоиды плывут к камере сбора, эффективно отделяясь от мертвых и слабо подвижных сперматозоидов.
Во всем мире примерно 48,5 миллиона пар страдают бесплодием. По данным Центров США по контролю и профилактике заболеваний, 12% женщин детородного возраста воспользовались услугами по лечению бесплодия. Расходы на лечение бесплодия могут варьировать от 5 до 73 тысяч долларов. В среднем пациентка проходит два цикла ЭКО, в результате чего общая стоимость этой процедуры, включая лекарства, составляет от 40 до 60 тысяч долларов. По оценкам, 85% расходов на ЭКО часто оплачиваются самими пациентами.
Статья S.Sharma et al. Selection of healthy sperm based on positive rheotaxis using a microfluidic device опубликована в журнале Analyst.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам EurekAlert: Device directs sperm to ‘go against the flow’ to help infertility.