Микрофлюидика «Ферти-Чип» — отбор сперматозоидов для ЭКО-ИКСИ

Показания

Метод рекомендуется пациентам при наличии показаний: 

• многократные неудачные протоколы ВРТ в анамнезе, связанные с мужским фактором бесплодия;
• старший репродуктивный возраст у мужчины.

Микрожидкостные чипы могут быть использованы во всех случаях обработки эякулята, если исходная концентрация подвижных сперматозоидов не менее 300 тыс/мл (0,3 млн/мл).

Что такое микрофлюидика?

Результат программы ЭКО зависит не только от состояния женской репродуктивной системы, но и от множества факторов, в первую очередь – от непосредственных участников процесса – яйцеклеток и сперматозоидов. Как правило, количество яйцеклеток, вырастающих в программе ЭКО – 3-20. Все зрелые ооциты, независимо от качества и внешних характеристик, выпестовывают в лаборатории. Со сперматозоидами другая история, обычно их – миллионы, поэтому возникает проблема выбора. 

Качество генетического материала мужчины напрямую влияет на то, удастся ли оплодотворить яйцеклетки, получить перспективные эмбрионы и в конечном счёте добиться рождения ребёнка. Поэтому этап отбора наиболее качественных сперматозоидов для введения в яйцеклетку имеет огромную важность. 

При стандартной обработке спермы эмбриолог обрабатывает сперматозоиды, отделяя подвижную фракцию от семенной плазмы и неподвижных сперматозоидов с помощью  центрифугирования в градиенте плотности. На выходе такой обработки получается, как правило, несколько десятков миллионов подвижных сперматозоидов. Далее из этого количества эмбриолог с помощью пипетки отбирает небольшой объем и помещает в чашку Петри, в которой будет проведено ИКСИ. Перед ИКСИ отбирают сперматозоиды, отсматривая бегущие сперматозоиды в этой чашке Петри. Таким образом, при стандартной обработке вероятность использования каждого отдельного сперматозоида – вопрос случая и того, сколько и как отбирает сперматозоиды эмбриолог перед ИКСИ. 

Соотвественно, центрифугирование не всегда оказывается достаточно эффективным при серьёзных отклонениях в качестве спермы — например, при тяжёлой олигозооспермии. К тому же, при обработке эякулята в центрифуге в половых клетках могут образовываться активные формы кислорода, что в свою очередь способно привести к фрагментации ДНК.

Учёные и врачи активно работают над поиском новых методов отбора сперматозоидов, которым предстоит участвовать в оплодотворении in vitro.

Результатом научного поиска стала технология микрофлюидики, исключающая грубое механическое воздействие на половые клетки и с высокой точностью имитирующая их прохождение через женские половые пути. Прогрессивная технология доступна пациентам Центра репродукции «Линия жизни».    

Микрофлюидика — это сортировка сперматозоидов с помощью специального микрофлюидного устройства. Микрофлюидное устройство представляет собой микрочип, который называется «Ферти-Чип». 

При использовании микрожидкостных чипов уже нет необходимости в центрифугировании, что снижает физическую нагрузку на половые клетки. Принцип действия микрофлюидики заключается в разделении сперматозоидов по их подвижности в микросреде, сформированной микроканалами или микропорами в мембране микрожидкостных чипов.

Микрожидкостные чипы максимально эффективны в получении чистой фракции прогрессивно-подвижных сперматозоидов и в большинстве случаев по этому параметру могут превосходить стандартные методы центрифугирования.

Кроме того, микрожидкостные чипы имитируют природный механизм селекции (отбора) сперматозоидов при их движении в половых путях женщины. Показано, что при использовании технологии микрожидкостных чипов при обработке спермы процент подвижных и морфологически нормальных сперматозоидов, а также сперматозоидов со зрелыми ядрами, оказывается достоверно выше, чем при других типах обработки эякулята, а процент сперматозоидов с фрагментацией ДНК и высоким уровнем метилирования ДНК – достоверно ниже. Таким образом, дополнительный этап естественной селекции сперматозоидов на микрожидкостных чипах может повышать вероятность положительных исходов в программах ЭКО.. 

Как и большинство других методов вспомогательной репродукции, микрофлюидика повышает шансы на рождение ребёнка только при наличии показаний. Репродуктологи «Линии жизни» рекомендуют микрофлюидику парам, которые прошли через несколько неудачных попыток ЭКО (если неудачи связаны с мужским фактором). Также новый метод отбора сперматозоидов показан мужчинам старшего репродуктивного возраста — фертильность спермы с возрастом неизбежно снижается. В других случаях стандартного центрифугирования как правило достаточно для отбора наиболее качественных половых клеток.  

Как проводится процедура?

Мужчина сдаёт эякулят в тот же день, когда у будущей мамы получают яйцеклетки. Сперма передаётся в эмбриологическую лабораторию, и эмбриологи проводят процедуру микрофлюдики. 

1. Через входной порт устройства в каждый микроканал вводится более 2,5 мкл спермы, объем спермы разный для каждого чипа.

2. Сперматозоиды по микроканалам движутся к противоположному выходному порту.

3. До противоположного порта добираются только здоровые и подвижные половые клетки, а менее активные и поврежденные остаются в других отделах каналов.

4. Отсортированные сперматозоиды собирают из выходного порта и затем вручную отбирают для проведения ИКСИ (введения в цитоплазму яйцеклетки). 

Преимущества микрофлюидики по сравнению со стандартным центрифугированием 

• Позволяет свести к минимуму количество ДНК-фрагментированных сперматозоидов.

• Снижает токсическое воздействие активных форм кислорода на сперматозиоды.

• Создает наиболее естественные условия отбора наиболее качественных сперматозоидов в программах ВРТ.  

• Не требуется предварительная обработка спермы.

Важно! Процедура показывает большую эффективность по сравнению со стандартной обработкой путем центрифугирования только при оплодотворении методом ИКСИ. 

Эффективность подтверждена исследованиями

Микрофлюидика — новая технология. Однако уже накоплены исследования, подтверждающие эффективность такого способа отбора сперматозоидов. 

Это одна из немногих технологий обработки спермы, рекомендованных Европейской Ассоциацией Репродукции Человека (ESHRE) [1].

Несколько работ показали более высокую подвижность и меньший индекс фрагментации у сперматозоидов, отобранных с помощью микрофлюидики, по сравнению с фракциями, выделенными другими способами [2—4]. 

Есть исследование, в котором оценивались реальные результаты ЭКО с использованием микрофлюидики. Авторы пришли к выводу, что микрофлюидика даёт преимущества пациентам с двумя и более неудачными попытками ВРТ в анамнезе [5].

У наших репродуктологов и эмбриологов также накопился положительный опыт применения микрофлюидики в программах ЭКО. 

Показана ли микрофлюидика паре, определяет репродуктолог вместе с эмбриологами. Врач принимает решение, основываясь на истории лечения бесплодия и результатах спермограммы. В любом случае в нашем центре репродукции пациентам доступны все методы и подходы с доказанной эффективностью, которые способны в конкретной ситуации повысить шансы на рождение ребёнка.

Стоимость обработки спермы в программе ЭКО с помощью микрожидкостного чипа — 22 000 рублей.

1. ESHRE Add-ons working group, K Lundin, J G Bentzen, G Bozdag, T Ebner, J Harper, N Le Clef, A Moffett, S Norcross, N P Polyzos, S Rautakallio-Hokkanen, I Sfontouris, K Sermon, N Vermeulen, A Pinborg https://academic.oup.com/humrep/article/38/11/2062/7281712

2. Kishi K., Ogata H., Ogata S., Mizusawa Y., Okamoto E., Matsumoto Y. et al. Frequency of sperm DNA fragmentation according to selection method: Comparison and relevance of a microfluidic device and a swim-up procedure. J. Clin. Diagn. Res. 2015; 9(11): QC14-6. https://dx.doi.org/10.7860/JCDR/2015/10332.6811.

3. Nosrati R., Vollmer M., Eamer L., San Gabriel M.C., Zeidan K., Zini A., Sinton D. Rapid selection of sperm with high DNA integrity. Lab. Chip. 2014; 14(6): 1142-50. https://dx.doi.org/10.1039/c3lc51254a.

4. Quinn M.M., Jalalian L., Ribeiro S., Ona K., Demirci U., Cedars M.I., Rosen M.P. Microfluidic sorting selects sperm for clinical use with reduced DNA damage compared to density gradient centrifugation with swim-up in split semen samples. Hum. Reprod. 2018; 33(8): 1388-93. https://dx.doi.org/10.1093/humrep/dey239.

5. Yildiz K., Yuksel S. Use of microfluidic sperm extraction chips as an alternative method in patients with recurrent in vitro fertilisation failure. J. Assist. Reprod. Genet. 2019; 36(7): 1423-9. https://dx.doi.org/10.1007/s10815-019-01480-3.