Spermienselektion durch mikrofluidische Trennung verbessert die Embryoqualität (SPERM)

Mehr als 70 Millionen Paare weltweit sind unfruchtbar und bis zu 40 Millionen suchen aktiv nach einer Behandlung für Unfruchtbarkeit. Im Jahr 2013 wurden in den Vereinigten Staaten insgesamt 160.521 Verfahren der assistierten Reproduktionstechnologie (ART) durchgeführt. Die Isolierung beweglicher und morphologisch normaler Spermien ist ein wesentlicher Bestandteil der assistierten Reproduktion. Die traditionelle Spermienverarbeitung für die assistierte Reproduktion beinhaltet Zentrifugation und "Schwimm-Up"-Techniken, die einen Dichtegradienten verwenden, um bewegliche Spermien zu isolieren. Diese Technik beinhaltet mehrere Zentrifugationsschritte (200–1800 g) mit kolloidalen Silikapartikeln. Bei diesem Vorgang bilden Spermien und anderes Material unterschiedliche Bänder. Es wird angenommen, dass dieses Verfahren die Eliminierung abnormaler/unbeweglicher Spermien sowie Trümmer ermöglicht, wodurch bewegliche menschliche Spermien isoliert werden. Dennoch hat sich gezeigt, dass der Zentrifugationsprozess DNA-Schäden induziert und reaktive Sauerstoffspezies produziert, wodurch die Spermienqualität und nachfolgende Laborergebnisse wie Befruchtungsrate und Embryoqualität möglicherweise beeinträchtigt werden. Erhöhte Spermien-DNA-Schäden wurden mit schlechten Ergebnissen bei der assistierten Reproduktion in Verbindung gebracht, einschließlich niedrigerer Befruchtungsraten, beeinträchtigter Embryoprogression und verringerter Schwangerschaftsraten. Die Details des Dichtegradienten-Zentrifugationsverfahrens werden nicht von der FDA reguliert.

Im Gegensatz dazu hat die mikrofluidische Spermiensortierung die Fähigkeit, hochbewegliche, morphologisch normale Spermien mit hoher DNA-Integrität selektiv aus einer unverarbeiteten Samenprobe zu isolieren. Die mikrofluidische Technologie isoliert gesunde Spermien durch laminare Strömung und erzeugt Gradienten durch Kanäle. Der mikrofluidische Chip, den wir in unserer randomisierten klinischen Studie untersuchen möchten, nutzt eine platzbeschränkte mikrofluidische Sortierung, um hochbewegliche und morphologisch normale Spermien in einem strömungs- und chemikalienfreien Design auszuwählen. Im Gegensatz zum Standard der Dichtegradientenzentrifugation ist bei diesem Verfahren keine Manipulation der Spermien erforderlich. Rohsamen wird in den Zufluss eingeführt und nur bewegliche und morphologisch normale Spermien können durch den Chip zum Abfluss schwimmen, wo sie zur Verwendung gesammelt werden.

In Samenproben von gesunden männlichen Probanden, die im Vergleich zur mikrofluidischen Spermiensortierung in die Standardverarbeitung durch Zentrifugation und Swim-up-Verfahren aufgeteilt wurden, wurde bei der mikrofluidischen Spermienprobenahme eine signifikant höhere prozentuale Beweglichkeit und eine geringere Rate der Spermien-DNA-Fragmentierung festgestellt. Damit hat sich die mikrofluidische Spermiensortiertechnik im Vergleich zu Zentrifugation und Swim-up-Verfahren als effizientes und zuverlässiges Mittel zur Spermienaufbereitung erwiesen. Während dieser mikrofluidische Chip in Mexiko, der Türkei, Südafrika, Italien, Griechenland und der Schweiz klinisch eingesetzt wurde und zu über 5.000 Lebendgeburten führte, wurde seine Verwendung in der klinischen Praxis nicht gründlich untersucht. Unser Ziel ist es, die traditionelle Vorbereitung und mikrofluidische Spermiensortierung mit den Ergebnissen der assistierten Reproduktionstechnologie zu vergleichen, einschließlich der Eizellbefruchtung und der Embryoqualität bei Probanden mit einer Vorgeschichte von schlechter Embryoqualität, die sich wegen Unfruchtbarkeit für einen wiederholten In-vitro-Fertilisationszyklus entscheiden.