Mikrofluidische Chip-Methode versus Dichtegradientenzentrifugationsmethode für Samenparameter

Unfruchtbarkeit betrifft jedes sechste Paar und kommt immer häufiger vor, da viele Frauen aus verschiedenen Gründen Heirat und Geburt hinauszögern. In-vitro-Fertilisation (IVF) ist die wirksamste Behandlung für Paare mit langjähriger Unfruchtbarkeit und hat Millionen unfruchtbarer Paare auf der ganzen Welt behandelt, seit vor mehr als 40 Jahren über die erste Geburt von IVF berichtet wurde. Trotz technologischer Fortschritte liegen die Schwangerschafts- und Geburtenraten in Europa im Jahr 2018 jedoch immer noch bei etwa 35 % bzw. 25 % pro Übertragung. 20–30 % aller unfruchtbaren Paare sind auf männliche Unfruchtbarkeit zurückzuführen. Samenparameter können die IVF-Ergebnisse beeinflussen und es wurde angenommen, dass der relative Beitrag von Spermien zu einer Lebendgeburt etwa 10–15 % beträgt.

Bei der IVF handelt es sich um Hormoninjektionen, die die Eierstöcke einer Frau dazu anregen, eine Reihe von Eizellen zu produzieren, die durch eine kleine Operation entnommen und dann mit Sperma vermischt werden, um im Labor Embryonen zu bilden. Normalerweise werden 2–5 Tage nach der Eizellentnahme ein oder zwei Embryonen in die Gebärmutter übertragen. Bei der IVF werden von Ehemännern gewonnene Samenproben üblicherweise durch eine Dichtegradientenzentrifugationsmethode verarbeitet, um die besseren Spermien für die Befruchtung zu isolieren. Durch die Dichtegradientenzentrifugation können Spermien mit relativ guter Beweglichkeit und normaler Morphologie angereichert werden. Es ist möglich, Spermien aus Samenproben mit einer sehr geringen Spermiendichte zu gewinnen. Es kann eine relativ gute Ausbeute erzielt werden. Der Aufbau des Dichtegradienten bestehend aus zwei Medien unterschiedlicher Dichte erfordert jedoch eine technische Ausbildung. Bei der Samenverarbeitung werden die Spermien durch den Gradienten zentrifugiert. Es ist bekannt, dass die Zentrifugation die Spermien durch die dabei entstehenden reaktiven Sauerstoffspezies erheblich schädigt. Es ist bekannt, dass reaktive Sauerstoffspezies eine der Hauptursachen für die Fragmentierung der Spermien-DNA und die daraus resultierenden unerwünschten Folgen wie Implantationsversagen und Fehlgeburten sind. Eine Metaanalyse zeigte, dass eine Schädigung der Spermien-DNA einen negativen Einfluss auf die klinische Schwangerschaft nach einer IVF hat.

Ein mikrofluidischer Chip, ein miniaturisiertes Gerät mit Kanälen und Kammern im Mikromaßstab zur Nanopartikelpräparation, wird seit Kurzem als alternative Technik zur Spermienpräparation eingesetzt. Mithilfe der Mikrofluidik-Technologie können Spermien den Chip passieren, der die natürliche Selektion in der Mikroumgebung des weiblichen Genitaltrakts genau simuliert. Die Technologie ermöglicht die Auswahl hochwertiger beweglicher Spermien aus Samenproben, ohne dass eine Zentrifugation erforderlich ist, was zu einer verringerten Bildung reaktiver Sauerstoffspezies führt.

Studien haben durchweg gezeigt, dass die Verwendung einer Mikrofluidik-Chip-Methode die DNA-Fragmentierung im Vergleich zur Dichtegradientenzentrifugationsmethode erheblich reduziert und die Motilität erhöht.

Diese randomisierte kontrollierte Studie zielt darauf ab, die Wirkung der Spermienvorbereitung durch eine Mikrofluidik-Chip-Methode mit einer Dichtegradientenzentrifugationsmethode auf Samenparameter vor Beginn einer randomisierten Studie zu vergleichen, in der die Auswirkungen der beiden Spermienvorbereitungsmethoden auf die kumulativen Lebendgeburtenraten von in verglichen werden vitro-Fertilisation.

Ziele:

Das erste Ziel dieser randomisierten kontrollierten Studie besteht darin, die Wirkung der Spermienvorbereitung durch eine mikrofluidische Chip-Methode mit einer Dichtegradientenzentrifugation auf Samenparameter zu vergleichen. Die Hypothese ist, dass die Verwendung der Spermienaufbereitung durch eine Mikrofluidik-Chip-Methode die Samenparameter verbessert.

Das zweite Ziel besteht darin, die Wirkung zweier verschiedener mikrofluidischer Chipplattformen auf Samenparameter zu vergleichen.

Versuchsdesign:

Es werden Männer rekrutiert, die am Zentrum für assistierte Reproduktion und Embryologie des Queen Mary Hospital eine Fruchtbarkeitsbehandlung durchführen.