Исследователи говорят, что это первый метод сбора данных о подвижности сперматозоидов — ключевом предикторе успеха ЭКО — в трех измерениях и с течением времени. Они описывают свой метод в статье, опубликованной сегодня в журнале открытого доступа Biomedical Optics Express Оптического общества (OSA).В настоящее время концентрация и подвижность сперматозоидов в сперме оценивается либо путем субъективной визуальной оценки, либо с помощью процесса, известного как компьютерный анализ спермы (CASA).
Хотя последний предоставляет больше деталей и меньше ошибок, чем первый, CASA по-прежнему позволяет отслеживать и получать изображения только в двух измерениях. В своей новой технике команда исследователей из Италии и Бельгии объединила микроскопию и голографию — создание трехмерных изображений — для визуализации живых сперматозоидов не только в двух измерениях (положения x и y), но и в зависимости от их глубины ( z положение).И, «получая видео движущихся сперматозоидов в 3-D, мы добавляем четвертое измерение — время», — сказал ведущий автор Джузеппе Ди Каприо из Института микроэлектроники и микросистем Национального исследовательского совета (NRC) в Неаполе. Италия и Гарвардский университет в Кембридже, штат Массачусетс.
Чтобы создать новую систему слежения, исследователи сначала разделили лазерный свет на два луча. Они пропустили один луч через чашку, содержащую живые плавающие сперматозоиды, а затем рекомбинировали его после увеличения через микроскоп со вторым лучом.
«Наложенные лучи создают интерференционную картину, которую мы можем записать на камеру», — пояснил Ди Каприо. «Полученное изображение представляет собой голограмму, содержащую информацию относительно морфологии сперматозоидов и их положения в трехмерном пространстве. Просматривая прогрессивную серию этих голограмм в видео в реальном времени, мы можем наблюдать, как движутся сперматозоиды, и определять, на движение влияют любые отклонения в их форме и структуре ».
Ди Каприо говорит, что метод трехмерной визуализации, формально известный как цифровая голографическая микроскопия (DHM), дает данные о морфологии и подвижности сперматозоидов, согласующиеся с данными, полученными в предыдущих исследованиях, но с беспрецедентным преимуществом видения причинно-следственных связей между ними. .«Например, — сказал Ди Каприо, — мы обнаружили, что большинство наблюдаемых нами сперматозоидов плавают в одной плоскости, как и ожидалось. Однако с помощью более подробного анализа, предоставленного DHM, мы также смогли показать, что это« не- движение плоскости, которое, как мы полагаем, связано с более высоким потенциалом фертильности, не происходит при наличии морфологических аномалий, таких как сперматозоиды с деформированными головками или «изогнутыми хвостами» ».Теперь, когда эффективность отслеживания сперматозоидов с помощью DHM была продемонстрирована, Ди Каприо говорит, что международная исследовательская группа предпримет следующую попытку использовать свои возможности для определения спермы наилучшего качества для ЭКО.«В одном из будущих экспериментов мы хотим изучить сперматозоиды с вакуолями — закрытыми отсеками, заполненными водой, а также органическими и неорганическими молекулами, — которые лежат на поверхности клетки», — сказал он.
Используя DHM для оценки подвижности пораженных сперматозоидов, команда может определить, приводит ли наличие вакуолей к снижению фертильности.Ди Каприо говорит, что долгосрочная цель таких экспериментов и других, использующих новую систему отслеживания, состоит в том, чтобы использовать собранную информацию для разработки метода в масштабе микрочипа для сортировки хороших сперматозоидов от менее жизнеспособных.
Другими учреждениями, вовлеченными в это исследование, являются Национальный институт оптики NRC и Центр вспомогательного оплодотворения в Неаполе, а также Свободный университет Брюсселя в Бельгии.