$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Sperma-optimalisatie en spermatozoa-bereidingstechnieken spelen een cruciale rol bij het verkrijgen van celfracties verrijkt met structureel en functioneel superieure spermatozoa, wat een belangrijke stap is in de door de mens geassisteerde voortplantingstechnologie1. Het doel van sperma-optimalisatie is: (1) Prostaglandinen, immuunactieve cellen, anti-sperma-antilichamen, immobiel sperma van lage kwaliteit, bacteriën en puin in het zaadplasma te verminderen of te verwijderen; (2) Verminder of elimineer de viscositeit van sperma; en (3) Bevorder de capaciteit van het sperma en verbeter het bevruchtingsvermogen. Een ideale techniek voor het bereiden van sperma zou een zeer functionele spermapopulatie moeten herstellen die de DNA-integriteit behoudt en geen disfunctie veroorzaakt door de productie van reactieve zuurstofspecies (ROS) door sperma en leukocyten2.
De meest gebruikte technologie voor het bereiden van sperma is momenteel de DGC-methode. De voordelen van deze methode zijn het hoge herstelpercentage3 en de gemakkelijke standaardisatie. In de praktijk kan het flexibel worden geselecteerd op basis van de kwaliteit van het monster voor de dubbele-dichtheidsgradiëntmethode4, de mini-DGC-methode of de enkellaagse gradiëntcentrifugatiemethode5. Deze methode kan worden gebruikt om sperma van hoge kwaliteit te bereiden met een goede vitaliteit, vrij van celresten, besmette witte bloedcellen, niet-kiemcellen en gedegenereerde kiemcellen. Het nadeel van deze methode is echter dat er centrifugatie nodig is, wat schade aan het DNA van het sperma kan veroorzaken6.
De hier gepresenteerde methode is een bewerking van de oorspronkelijke studie van Baldini et al.7, die zich richtte op horizontale spermamigratie in injectieschaaltjes. Deze aangepaste methode omvat een U-vormige horizontale baan om sperma van hoge kwaliteit met een sterke vitaliteit te scheiden. Het vermijdt DNA-schade veroorzaakt door centrifugatie en minimaliseert de invloed van dood sperma, celresten en andere stroperige onzuiverheden tijdens intracytoplasmatische sperma-injectieprocedures (ICSI).
De specifieke aanpak omvat het gebruik van een bemestingsmedium om een UHS-baan te creëren in de ICSI-operatieschotel. Een microdruppel van 10 μL bevruchtingsmedium wordt op het linker startpunt van de UHS-baan geplaatst om het sperma vast te houden. Twee extra bufferdruppels van het bemestingsmedium van 10 μl bevinden zich met tussenpozen in het linker middelste gedeelte van de UHS-baan en alle druppels zijn verbonden door het bemestingsmedium. Na het afdekken van de opstelling met teeltolie, wordt de schaal een nacht geïncubeerd bij 37 °C met 6% CO2 voor evenwicht. Vervolgens wordt 3 μL sperma toegevoegd aan de microdruppel bij het startpunt aan de linkerkant van de UHS-baan. Sperma van hoge kwaliteit zwemt naar de baan aan de rechterkant van de UHS-baan, waardoor ze gemakkelijker kunnen worden verzameld met de ICSI-injectienaald. Dood sperma, celresten en andere stroperige onzuiverheden blijven voornamelijk op de oorspronkelijke locatie of in de bufferdruppels.
De microfluïdische chip simuleert het natuurlijke selectieproces in het vrouwelijke voortplantingsstelsel, waardoor hoogwaardige sperma uit sperma optimaal kan worden geïsoleerd zonder centrifugatie. Dit is van cruciaal belang voor het verbeteren van de beweeglijkheid van het sperma8, het verminderen van de DNA-fragmentatie-index van het sperma9 en het verbeteren van zwangerschapsresultaten10. De fabricage van dergelijke apparaten is echter complex, kostbaar en uitdagend om op grote schaal te implementeren.
Het hierin beschreven protocol biedt een nieuw, eenvoudig en haalbaar alternatief. Door gebruik te maken van de beweeglijkheidskenmerken van het sperma, bereikt deze methode resultaten die vergelijkbaar zijn met die van microfluïdische technologie. Het geprepareerde sperma vertoont een sterke vitaliteit, lage DNA-fragmentatie-indices en is zeer geschikt voor gebruik in ICSI.