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Este protocolo describe un método para el cribado de espermatozoides de alta calidad con un bajo índice de fragmentación del ADN mediante la utilización de las características de motilidad de los espermatozoides y la tigmotaxis. El método emplea un carril de natación horizontal en forma de U, lo que permite que los espermatozoides de alta calidad lleguen al lado opuesto a través de gotas tampón, mientras que los espermatozoides muertos, los restos de células y las impurezas se excluyen.
El semen humano es una mezcla compleja que comprende espermatozoides progresivamente móviles, espermatozoides no progresivamente móviles, espermatozoides inmóviles, restos celulares y plasma seminal viscoso. Los espermatozoides de alta calidad se refieren a espermatozoides progresivamente móviles con morfología normal, que a menudo exhiben un índice de fragmentación del ADN (DFI) más bajo y un mayor potencial de fertilización. La preparación de esperma de alta calidad es un paso crítico en la tecnología de reproducción asistida por humanos. El método tradicional de preparación de espermatozoides, la centrifugación en gradiente de densidad discontinua (DGC), requiere mucho tiempo y mano de obra. La centrifugación repetida puede dañar el ADN de los espermatozoides, afectando así a la posterior fecundación y al desarrollo embrionario. Este estudio presenta un método de natación horizontal en forma de U (UHS) para preparar espermatozoides de inyección intracitoplasmática (ICSI), que elimina significativamente los efectos perjudiciales de la centrifugación en el ADN de los espermatozoides. El método UHS consiste en crear un carril UHS utilizando un medio de fertilización dentro de una placa operativa ICSI. Se coloca una microgota de medio de fertilización de 10 μL en el punto de inicio en el lado izquierdo del carril UHS para contener el semen. Dos gotas tampón adicionales de 10 μL de medio de fertilización se colocan a intervalos a lo largo de la sección central izquierda del carril, con todas las gotas conectadas por el medio de fertilización. A continuación, la placa se cubre con aceite de cultivo y se incuba durante la noche a 37 °C con un 6% deCO2 para equilibrarse. Posteriormente, se añaden 3 μL de semen a la microgota en el punto de partida. Los espermatozoides de alta calidad nadan hacia el lado derecho del carril UHS, lo que facilita su succión en la aguja de inyección ICSI. Los espermatozoides muertos, los restos de células y otras impurezas viscosas permanecen en gran medida en el punto inicial o en las gotas tampón. Procesamos simultáneamente 21 muestras de semen utilizando las técnicas UHS y DGC y comparamos su DFI. Los resultados demostraron que el DFI en el grupo DGC fue del 5,5% ± del 3,2%, mientras que el DFI en el grupo UHS fue del 1,7% ± del 1,1%. La diferencia entre los dos grupos fue estadísticamente significativa (P < 0,05).
Las técnicas de optimización del semen y preparación de espermatozoides juegan un papel crucial en la obtención de fracciones celulares enriquecidas con espermatozoides estructural y funcionalmente superiores, lo cual es un paso clave en la tecnología de reproducción asistida por humanos1. El propósito de la optimización del semen es: (1) reducir o eliminar las prostaglandinas, las células inmunoactivas, los anticuerpos antiespermatozoides, los espermatozoides inmóviles de baja calidad, las bacterias y los desechos en el plasma seminal; (2) Reducir o eliminar la viscosidad del semen; y (3) Promover la capacitación de los espermatozoides y mejorar la capacidad de fertilización. Una técnica ideal de preparación de espermatozoides debe recuperar una población de espermatozoides altamente funcional que preserve la integridad del ADN y no induzca disfunción a través de la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) por parte de los espermatozoides y los leucocitos2.
La tecnología de preparación de espermatozoides más utilizada en la actualidad es el método DGC. Las ventajas de este método son su alta tasa de recuperación3 y su fácil estandarización. En el uso práctico, se puede seleccionar de manera flexible en función de la calidad de la muestra para el método de gradiente de doble densidad4, el método mini-DGC o el método de centrifugación de gradiente de una sola capa5. Este método se puede utilizar para preparar espermatozoides de alta calidad con buena vitalidad, libres de restos celulares, glóbulos blancos contaminados, células no germinales y células germinales degeneradas. Sin embargo, la desventaja de este método es que requiere centrifugación, lo que puede causar daños en el ADN de los espermatozoides6.
El método que aquí se presenta es una adaptación del estudio original de Baldini et al.7, que se centró en la migración horizontal de espermatozoides en placas de inyección. Este método modificado incorpora un carril horizontal en forma de U para separar los espermatozoides de alta calidad con una fuerte vitalidad. Evita el daño al ADN causado por la centrifugación y minimiza la influencia de espermatozoides muertos, restos celulares y otras impurezas viscosas durante los procedimientos de inyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI).
El enfoque específico implica el uso de un medio de fertilización para crear un carril UHS en el plato de operación ICSI. Se coloca una microgota de medio de fertilización de 10 μL en el punto de inicio izquierdo del carril UHS para contener el semen. Dos gotas tampón adicionales de 10 μL de medio de fertilización se colocan a intervalos en la sección central izquierda del carril UHS, y todas las gotas están conectadas por medio de fertilización. Después de cubrir la instalación con aceite de cultivo, la placa se incuba durante la noche a 37 °C con 6% de CO2 para equilibrar. Posteriormente, se añaden 3 μL de semen a la microgota en el punto de inicio en el lado izquierdo del carril UHS. Los espermatozoides de alta calidad nadan hasta la pista en el lado derecho del carril UHS, lo que facilita su recolección con la aguja de inyección ICSI. Los espermatozoides muertos, los restos de células y otras impurezas viscosas permanecen principalmente en la ubicación original o en las gotas del tampón.
El chip microfluídico simula el proceso de selección natural en el tracto reproductivo femenino, lo que permite el aislamiento óptimo de espermatozoides de alta calidad del semen sin centrifugación. Esto es fundamental para mejorar la motilidad de los espermatozoides8, reducir el índice de fragmentación del ADN de los espermatozoides9 y mejorar los resultados del embarazo10. Sin embargo, la fabricación de dichos dispositivos es compleja, costosa y difícil de implementar ampliamente.
El protocolo aquí descrito ofrece una alternativa novedosa, sencilla y factible. Al aprovechar las características de motilidad de los espermatozoides, este método logra resultados comparables a los de la tecnología microfluídica. Los espermatozoides preparados exhiben una fuerte vitalidad, bajos índices de fragmentación del ADN y son adecuados para su uso en ICSI.
Este estudio fue aprobado por el Comité de Ética Médica del Afiliado Huai'an First People's Hospital de la Universidad Médica de Nanjing (número de aprobación: KY-2024-181-01). Se obtuvo el consentimiento informado de los pacientes cuyas muestras se utilizaron en este estudio. El procedimiento debe ser realizado por personal experimentado, de acuerdo con las buenas prácticas de laboratorio y las guías clínicas11,12. Los detalles de los reactivos y equipos utilizados se proporcionan en la Tabla de Materiales.
1. Preparación de una antena parabólica ICSI
2. Recogida de muestras de semen
3. Análisis de la muestra de semen
4. Recogida de ovocitos
5. Selección de espermatozoides y operación ICSI
6. Preparación de espermatozoides mediante el método DGC
7. Detección de la integridad del ADN nuclear de los espermatozoides (Método de dispersión de la cromatina de los espermatozoides, SCD)
8. Análisis estadístico
Se utilizaron los métodos UHS y DGC para optimizar el tratamiento de 21 muestras y comparar el índice de fragmentación del ADN espermático entre los dos métodos. El método que utiliza la pista UHS en la placa ICSI puede reemplazar al DGC, lo que puede causar daño a los espermatozoides. Los espermatozoides de alta calidad con buena motilidad progresiva nadan suavemente a lo largo del borde de la pista en forma de U (Figura 2), lo que facilita que la ag...
El paso clave para separar espermatozoides de alta calidad utilizando el método UHS descrito en este artículo es el establecimiento de un carril UHS con gotas tampón. Tanto el carril UHS como las gotas tampón se crean utilizando semen lavado y recibido. El carril UHS guía el esperma de alta calidad para que nade libremente y se acumule a lo largo del borde de la pista, lo que facilita su recolección. Las gotas tampón reducen la viscosidad del semen, filtrando los espermatozoides m...
Los autores no tienen nada que revelar.
Ninguno.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
7% Polyvinyl pyrrolidone Solution | Vitrolife Sweden AB | 10111 | ICSI |
Aspirator | LABOTECT | - | Aspirator |
Biological clean workbench | Suzhou Antai | - | Biological clean workbench |
Blastocyst culture medium | Vitrolife Sweden AB | 10132 | Blastocyst culture medium |
Cleavage culture medium | Vitrolife Sweden AB | 10128 | Cleavage culture medium |
CO2 incubator | Thermo Scientific | - | CO2 incubator |
Culture oil | Vitrolife Sweden AB | 10029 | OVOIL |
Disposable plastic transfer pipette | BD Falcon | 357575 | disposable plastic transfer pipette |
Fertilization medium | Vitrolife Sweden AB | 10136 | G-IVF PLUS |
ICSI operating dish | BD Falcon | 351006 | Petri dish |
Instant hyaluronidase | Vitrolife Sweden AB | 10017 | Instant hyaluronidase |
Inverted microscope | NIKON | - | Inverted microscope |
IVF Workstation | Denmark K-SYSTEM | - | IVF Workstation |
Makler counting chamber | Sefi Medical Instruments | Makler counting chamber | |
Micro operating system | NIKON | - | Micro operating system |
Oocyte processing medium | Vitrolife Sweden AB | 10130 | G-MOPS PLUS |
Optical microscope | OLYMPUS | - | Optical microscope |
Phase contrast microscope | NIKON | - | Phase contrast microscope |
Sperm Counting Board | Markler | - | Sperm Counting Board |
Sperm gradient separation solution | Vitrolife Sweden AB | 10138 | SpermGrad |
Sperm nucleus DNA integrity Kit | Shenzhen HuaKang | - | Sperm Nucleus DNA Integrity Kit (SCD) |
Stereoscopic microscope | NIKON | - | Stereoscopic microscope |
Tabletop centrifuge | HETTICH | - | Tabletop centrifuge |
Thermostatic test tube rack | GRANT | - | Thermostatic test tube rack |
Tri-gas incubator | ASTEC | - | Tri-gas incubator |
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