$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Optymalizacja nasienia i techniki przygotowania plemników odgrywają kluczową rolę w uzyskiwaniu frakcji komórkowych wzbogaconych o strukturalnie i funkcjonalnie lepsze plemniki, co jest kluczowym krokiem w technologii wspomaganego rozrodu przez człowieka1. Celem optymalizacji nasienia jest: (1) Zmniejszenie lub usunięcie prostaglandyn, komórek immunologicznych, przeciwciał przeciwplemnikowych, nieruchomych plemników niskiej jakości, bakterii i zanieczyszczeń w osoczu nasienia; (2) Zmniejsz lub wyeliminuj lepkość nasienia; oraz (3) Promuj kapacytację plemników i zwiększaj zdolność zapłodnienia. Idealna technika przygotowania nasienia powinna przywrócić wysoce funkcjonalną populację plemników, która zachowuje integralność DNA i nie wywołuje dysfunkcji poprzez produkcję reaktywnych form tlenu (ROS) przez plemniki i leukocyty2.
Obecnie najczęściej używaną technologią przygotowania nasienia jest metoda DGC. Zaletami tej metody są wysoki współczynnik odzysku3 oraz łatwa standaryzacja. W praktycznym zastosowaniu można go elastycznie dobierać w zależności od jakości próbki do metody gradientu o podwójnej gęstości 4, metody mini-DGC lub metody wirowania gradientowego jednowarstwowego5. Ta metoda może być stosowana do przygotowania wysokiej jakości nasienia o dobrej żywotności, wolnego od resztek komórkowych, zanieczyszczonych białych krwinek, komórek nierozrodczych i zdegenerowanych komórek rozrodczych. Jednak wadą tej metody jest to, że wymaga ona odwirowania, co może spowodować uszkodzenie DNA plemników6.
Metoda przedstawiona tutaj została zaadaptowana z oryginalnego badania przeprowadzonego przez Baldini et al.7, które skupiało się na poziomej migracji plemników w naczyniach iniekcyjnych. Ta zmodyfikowana metoda obejmuje poziomy pas w kształcie litery U w celu oddzielenia wysokiej jakości plemników o dużej żywotności. Zapobiega uszkodzeniom DNA spowodowanym wirowaniem i minimalizuje wpływ martwych plemników, resztek komórkowych i innych lepkich zanieczyszczeń podczas zabiegów docytoplazmatycznego wstrzykiwania plemników (ICSI).
Specyficzne podejście polega na użyciu pożywki do nawożenia w celu stworzenia pasa UHS w czaszy operacyjnej ICSI. Mikrokropelkę pożywki do nawożenia o pojemności 10 μl umieszcza się w lewym punkcie początkowym pasa UHS w celu przechowywania nasienia. Dwie dodatkowe kropelki buforowe pożywki nawozowej o pojemności 10 μl są umieszczane w odstępach w lewej środkowej części pasa UHS, a wszystkie kropelki są połączone pożywką nawozową. Po pokryciu zestawu olejem uprawowym, naczynie inkubuje się przez noc w temperaturze 37 °C z 6% CO2 w celu zrównoważenia. Następnie do mikrokropelki dodaje się 3 μl nasienia w punkcie początkowym po lewej stronie pasa UHS. Wysokiej jakości plemniki podpływają do toru po prawej stronie pasa UHS, ułatwiając ich pobranie za pomocą igły do wstrzykiwań ICSI. Martwe plemniki, szczątki komórek i inne lepkie zanieczyszczenia pozostają głównie w pierwotnym miejscu lub w kropelkach buforowych.
Mikroprzepływowy chip symuluje proces naturalnej selekcji w żeńskim układzie rozrodczym, umożliwiając optymalną izolację wysokiej jakości plemników z nasienia bez wirowania. Ma to kluczowe znaczenie dla poprawy ruchliwości plemników8, zmniejszenia wskaźnika fragmentacji DNA plemników9 i poprawy wyników ciąży10. Jednak produkcja takich urządzeń jest złożona, kosztowna i trudna do wdrożenia na szeroką skalę.
Protokół opisany tutaj oferuje nowatorską, prostą i wykonalną alternatywę. Wykorzystując charakterystykę ruchliwości plemników, metoda ta pozwala osiągnąć wyniki porównywalne z wynikami technologii mikroprzepływowej. Przygotowane plemniki charakteryzują się dużą witalnością, niskimi wskaźnikami fragmentacji DNA i doskonale nadają się do stosowania w ICSI.