Artikel zur Langlebigkeit

Akustische Wellen trennen hochwertige Spermien, um den IVF-Erfolg zu verbessern

Akustische Wellen trennen hochwertige Spermien, um den IVF-Erfolg zu verbessern
  • Forscher entwickelten ein akustisches Wellensystem, das auf Fluiddynamik basiert, um hochwertige Spermien bei der IVF zu trennen. 

  • Das System sortiert Spermien mit normaler Kopfmorphologie und hoher DNA-Integrität aus, was zu einer Auswahl von Spermien mit verbesserter Beweglichkeit führt. 

  • Dieser Prozess könnte Menschen, die IVF zur Fortpflanzung nutzen, erheblich zugute kommen. 

Dieser Artikel wurde auf EurekAlert.org veröffentlicht:

Forscher der Monash University haben akustische Wellen und Fluiddynamik kombiniert, um einen neuen Ansatz zur Trennung hochwertiger Spermien bei der assistierten Reproduktion zu entwickeln – und so unfruchtbaren Paaren neue Möglichkeiten für die Gründung einer eigenen Familie zu eröffnen.

Dieser schnelle und automatisierte akustofluidische Prozess, der von einem Team der Fakultät für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik der Monash University entwickelt wurde, kann Spermien mit normaler Kopfmorphologie und hoher DNA-Integrität aus rohen Samenproben isolieren.

Das Gerät kann etwa 140 Spermien pro Sekunde verarbeiten und in weniger als 50 Minuten mehr als 60.000 hochwertige Spermien auswählen – eine klinisch relevante Anzahl an Spermien für die Durchführung von IVF (In-Vitro-Fertilisation) und ICSI (Intrazytoplasmatische Spermieninjektion).

Diese lebensverändernde Forschung, die in der führenden Mikrofluidik-Fachzeitschrift Lab on a Chip veröffentlicht wurde, wurde von der Doktorandin im zweiten Jahr, Frau Junyang Gai, geleitet. Die Arbeit wurde von Dr. Reza Nosrati und Professor Adrian Neild – Experten für Mikrofluidik aus der Fakultät für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik – betreut.

„Bei diesem Ansatz werden Spermien aus Rohsperma isoliert, indem ein akustisches Feld in einem 30°-Winkel zur Flussrichtung angelegt wird. Die akustischen Kräfte leiten und drücken hochwertige Spermien aus dem Hauptstrom über den Mikrokanal und isolieren sie in einem separaten Auslass die allgemeine Spermienpopulation in der Rohprobe“, sagte Frau Gai.

Durch die Anwendung von SSAW (stehende akustische Oberflächenwellen) bei 19,28 MHz und 1–2 W war die akustische Strahlungskraft groß genug, um den Widerstand zu überwinden und die beweglichen Spermien dazu zu bringen, über die Breite des Mikrokanals zu schwimmen, während andere Spermien und Trümmer dem Hauptstrom folgten Durchfluss, der vom Entsorgungsauslass gesammelt werden soll.

Dies ermöglichte einen kontinuierlichen, größenabhängigen Selektionsprozess mit hohem Durchsatz zur Isolierung hochwertiger Spermien.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die ausgewählte Spermienpopulation einen erheblich höheren Prozentsatz zunehmend beweglicher Spermien aufweist (83 Prozent) als sowohl die ursprüngliche Rohprobe (52 Prozent) als auch die verworfene Subpopulation von Spermien (36 Prozent)“, sagte Frau Gai sagte.

Das Ergebnis ist die Auswahl von Spermien mit einer um über 60 Prozent verbesserten progressiven Motilität (die Fähigkeit der Spermien, sich unabhängig zu bewegen) und gleichzeitig eine klinisch relevante Probe für IVF und ICSI bereitzustellen. Mit diesem Ansatz ausgewählte Spermien zeigen auch eine fast 40-prozentige Verbesserung der DNA-Integrität.

Dr. Nosrati sagt, dass die Erfolgsquote von vielen verschiedenen Parametern abhängt, letztlich aber von der Qualität der Spermien und Eizellen abhängt.

„Unser Prozess zielt darauf ab, bessere Spermien innerhalb eines schnelleren Zeitrahmens auszuwählen, sodass dies hoffentlich zu besseren Ergebnissen bei der assistierten Reproduktion führen kann. Wenn diese Methode vollständig getestet und umgesetzt wird, könnte diese Methode neue Fenster und Möglichkeiten für unfruchtbare Paare eröffnen, ein Kind zu bekommen“, sagte Dr sagte Nosrati.

„Wir hoffen, dass unser akustofluidisches Spermienauswahlverfahren durch weitere Tests neue Möglichkeiten eröffnen und der Branche der assistierten Reproduktion von Nutzen sein und dazu beitragen kann, die mit Unfruchtbarkeit verbundenen Ängste, Ängste und negativen Stereotypen zu beseitigen.“

Die Unfruchtbarkeitsrate ist in den letzten 50 Jahren gestiegen, jedes sechste Paar leidet unter Unfruchtbarkeit. Männliche Unfruchtbarkeit ist für etwa 30 Prozent der Fälle verantwortlich, wobei eine Kombination männlicher und weiblicher Faktoren weltweit für etwa die Hälfte der Fälle verantwortlich ist.

„Männliche Unfruchtbarkeit ist ein globales Fortpflanzungsproblem und es wurden mehrere klinische Ansätze entwickelt, um dieses Problem anzugehen. Ihre Wirksamkeit wird jedoch durch die arbeitsintensiven und zeitaufwändigen Spermienauswahlverfahren eingeschränkt“, sagte Dr. Nosrati.

„Die Vorbereitung oder Auswahl der Spermien ist ein wichtiger Schritt bei der assistierten Reproduktion, der unmittelbar vor der Befruchtung der Eizelle durchgeführt wird.

Der derzeitige klinische Prozess umfasst mehrere Wasch- und Zentrifugationsschritte sowie einen manuellen Auswahlschritt und dauert bis zu drei Stunden, was auch für die Spermien schädlich sein kann.“

Laut Professor Neild hat sich an der Methode der Spermienauswahl in den letzten 30 Jahren nicht viel geändert, da die Auswahl der Spermien hauptsächlich auf der Beweglichkeit basiert. Infolgedessen ist die Erfolgsquote der assistierten Reproduktionszyklen auf etwa 33 Prozent gesunken.

„Unser Ansatz berücksichtigt während des Auswahlprozesses neben der Beweglichkeit der Spermien auch die Größe und Morphologie der Spermien. Mit weiterer Forschung kann unser Ansatz hoffentlich die Ergebnisse der assistierten Reproduktion verbessern und die mit dem Behandlungszyklus verbundenen Kosten senken“, sagte Professor Neild.

Diese Studie wurde im Microfluidic Journal veröffentlicht Labor auf einem Chip im Oktober 2020. 



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