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Le tecniche di ottimizzazione dello sperma e di preparazione degli spermatozoi svolgono un ruolo cruciale nell'ottenimento di frazioni cellulari arricchite con spermatozoi strutturalmente e funzionalmente superiori, che è un passo fondamentale nella tecnologia di riproduzione assistita dall'uomo1. Lo scopo dell'ottimizzazione dello sperma è: (1) Ridurre o rimuovere le prostaglandine, le cellule immunoattive, gli anticorpi anti-sperma, gli spermatozoi immobili di bassa qualità, i batteri e i detriti nel plasma seminale; (2) Ridurre o eliminare la viscosità dello sperma; e (3) Promuovere la capacitazione degli spermatozoi e migliorare la capacità di fecondazione. Una tecnica ideale di preparazione degli spermatozoi dovrebbe recuperare una popolazione di spermatozoi altamente funzionale che preservi l'integrità del DNA e non induca disfunzioni attraverso la produzione di specie reattive dell'ossigeno (ROS) da parte di spermatozoi e leucociti2.
La tecnologia di preparazione dello sperma più utilizzata attualmente è il metodo DGC. I vantaggi di questo metodo sono l'alto tasso di recupero3 e la facile standardizzazione. Nell'uso pratico, può essere selezionato in modo flessibile in base alla qualità del campione per il metodo del gradiente a doppia densità4, il metodo mini-DGC o il metodo di centrifugazione a gradiente a strato singolo5. Questo metodo può essere utilizzato per preparare spermatozoi di alta qualità con una buona vitalità, privi di detriti cellulari, globuli bianchi contaminati, cellule non germinali e cellule germinali degenerate. Tuttavia, lo svantaggio di questo metodo è che richiede la centrifugazione, che può causare danni al DNA spermatico6.
Il metodo qui presentato è stato adattato dallo studio originale di Baldini et al.7, che si è concentrato sulla migrazione orizzontale degli spermatozoi nelle piastre per iniezione. Questo metodo modificato incorpora una corsia orizzontale a forma di U per separare gli spermatozoi di alta qualità con una forte vitalità. Evita i danni al DNA causati dalla centrifugazione e riduce al minimo l'influenza di spermatozoi morti, detriti cellulari e altre impurità viscose durante le procedure di iniezione intracitoplasmatica di spermatozoi (ICSI).
L'approccio specifico prevede l'utilizzo di un mezzo di fertilizzazione per creare una corsia UHS nel piatto operatorio ICSI. Una microgoccia di terreno di fertilizzazione da 10 μl viene posta al punto di partenza sinistro della corsia UHS per trattenere lo sperma. Due ulteriori goccioline tampone del terreno di fertilizzazione da 10 μl sono posizionate a intervalli nella sezione centrale sinistra della corsia UHS e tutte le goccioline sono collegate dal mezzo di fertilizzazione. Dopo aver coperto l'impianto con olio di coltivazione, la capsula viene incubata per una notte a 37 °C con il 6% di CO2 per l'equilibrio. Successivamente, 3 μL di sperma vengono aggiunti alla microgocciolina nel punto di partenza sul lato sinistro della corsia UHS. Gli spermatozoi di alta qualità nuotano fino alla pista sul lato destro della corsia UHS, facilitando la loro raccolta con l'ago per iniezione ICSI. Gli spermatozoi morti, i detriti cellulari e altre impurità viscose rimangono principalmente nella posizione originale o nelle goccioline tampone.
Il chip microfluidico simula il processo di selezione naturale nel tratto riproduttivo femminile, consentendo l'isolamento ottimale di spermatozoi di alta qualità dallo sperma senza centrifugazione. Questo è fondamentale per migliorare la motilità degli spermatozoi8, ridurre l'indice di frammentazione del DNA spermatico9 e migliorare gli esiti della gravidanza10. Tuttavia, la fabbricazione di tali dispositivi è complessa, costosa e impegnativa da implementare su larga scala.
Il protocollo qui descritto offre un'alternativa nuova, semplice e fattibile. Sfruttando le caratteristiche di motilità degli spermatozoi, questo metodo consente di ottenere risultati paragonabili a quelli della tecnologia microfluidica. Gli spermatozoi preparati mostrano una forte vitalità, bassi indici di frammentazione del DNA e sono adatti per l'uso nell'ICSI.