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Questo protocollo descrive un metodo per lo screening di spermatozoi di alta qualità con un basso indice di frammentazione del DNA utilizzando le caratteristiche di motilità degli spermatozoi e la tigmotassi. Il metodo utilizza una corsia di nuoto orizzontale a forma di U, che consente agli spermatozoi di alta qualità di raggiungere il lato opposto attraverso goccioline tampone, escludendo gli spermatozoi morti, i detriti cellulari e le impurità.
Lo sperma umano è una miscela complessa che comprende spermatozoi progressivamente mobili, spermatozoi non progressivamente mobili, spermatozoi immobili, detriti cellulari e plasma seminale viscoso. Gli spermatozoi di alta qualità si riferiscono a spermatozoi progressivamente mobili con morfologia normale, che spesso mostrano un indice di frammentazione del DNA (DFI) più basso e un potenziale di fecondazione più elevato. La preparazione di spermatozoi di alta qualità è un passo fondamentale nella tecnologia di riproduzione assistita dall'uomo. Il metodo tradizionale di preparazione degli spermatozoi, la centrifugazione discontinua in gradiente di densità (DGC), richiede molto tempo e lavoro. La centrifugazione ripetuta può danneggiare il DNA degli spermatozoi, influenzando così la successiva fecondazione e lo sviluppo dell'embrione. Questo studio introduce un metodo di nuoto orizzontale a forma di U (UHS) per la preparazione di spermatozoi per iniezione intracitoplasmatica di spermatozoi (ICSI), che elimina significativamente gli effetti dannosi della centrifugazione sul DNA degli spermatozoi. Il metodo UHS prevede la creazione di una corsia UHS utilizzando un mezzo di fertilizzazione all'interno di un piatto operatorio ICSI. Una microgocciolina di terreno di fertilizzazione da 10 μl viene posta al punto di partenza sul lato sinistro della corsia UHS per trattenere lo sperma. Due ulteriori goccioline tampone del mezzo di fertilizzazione da 10 μl sono posizionate a intervalli lungo la sezione centrale sinistra della corsia, con tutte le goccioline collegate dal mezzo di fertilizzazione. La capsula viene quindi ricoperta con olio di coltura e incubata per una notte a 37 °C con il 6% di CO2 per equilibrare. Successivamente, 3 μL di sperma vengono aggiunti alla microgocciolina al punto di partenza. Gli spermatozoi di alta qualità nuotano sul lato destro della corsia UHS, facilitando la loro aspirazione nell'ago per iniezione ICSI. Gli spermatozoi morti, i detriti cellulari e altre impurità viscose rimangono in gran parte nel punto iniziale o nelle goccioline tampone. Abbiamo elaborato simultaneamente 21 campioni di sperma utilizzando tecniche UHS e DGC e confrontato i loro DFI. I risultati hanno dimostrato che il DFI nel gruppo DGC era del 5,5% ± del 3,2%, mentre il DFI nel gruppo UHS era dell'1,7% ± dell'1,1%. La differenza tra i due gruppi era statisticamente significativa (P < 0,05).
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.
Questo studio è stato approvato dal Comitato Etico Medico dell'Affiliated Huai'an First People's Hospital dell'Università di Medicina di Nanchino (Numero di approvazione: KY-2024-181-01). Il consenso informato è stato ottenuto dai pazienti i cui campioni sono stati utilizzati in questo studio. La procedura deve essere condotta da personale esperto in conformità con le buone pratiche di laboratorio e le linee guida cliniche11,12. I dettagli dei reagenti e delle attrezzature utilizzate sono riportati nella Tabella dei Materiali.
1. Preparazione di un piatto operatorio ICSI
2. Raccolta del campione di sperma
3. Analisi del campione di sperma
4. Raccolta degli ovociti
5. Selezione degli spermatozoi e operazione ICSI
6. Preparazione dello sperma con il metodo DGC
7. Rilevamento dell'integrità del DNA nucleare degli spermatozoi (metodo di dispersione della cromatina spermatica, SCD)
8. Analisi statistica
I metodi UHS e DGC sono stati utilizzati per ottimizzare il trattamento di 21 campioni e confrontare l'indice di frammentazione del DNA spermatico tra i due metodi. Il metodo che utilizza la traccia UHS nella capsula ICSI può sostituire la DGC, che può causare danni agli spermatozoi. Gli spermatozoi di alta qualità con una buona motilità progressiva nuotano dolcemente lungo il bordo della pista a forma di U (Figura 2), facilitando la presa individuale da...
Il passo chiave per separare gli spermatozoi di alta qualità utilizzando il metodo UHS descritto in questo articolo è la creazione di una corsia UHS con goccioline tampone. Sia la corsia UHS che le goccioline tampone vengono create utilizzando sperma lavato e ricevuto. La corsia UHS guida lo sperma di alta qualità a nuotare liberamente e ad accumularsi lungo il bordo della pista, facilitando la raccolta. Le goccioline tampone riducono la viscosità dello sperma, filtrando gli spermato...
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Nessuno.
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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