Siittiöiden valinta mikrofluidisella erotuksella parantaa alkion laatua (SPERM)

Yli 70 miljoonaa paria ympäri maailmaa on hedelmättömiä ja jopa 40 miljoonaa hakee aktiivisesti lapsettomuushoitoa. Vuonna 2013 Yhdysvalloissa suoritettiin yhteensä 160 521 avustettua lisääntymisteknologiaa (ART) toimenpidettä. Liikkuvien ja morfologisesti normaalien siittiöiden eristäminen on olennainen osa avusteista lisääntymistä. Perinteinen siittiöiden käsittely avusteista lisääntymistä varten sisältää sentrifugoinnin ja "swim up" -tekniikat, jotka käyttävät tiheysgradienttia liikkuvien siittiöiden eristämiseen. Tämä tekniikka sisältää useita sentrifugointivaiheita (200-1800 g) kolloidisilla piidioksidihiukkasilla. Tässä prosessissa siittiöt ja muu materiaali muodostavat erilliset nauhat. Tämän menettelyn uskotaan mahdollistavan epänormaalin/liikkumattoman siittiöiden sekä roskien poistamisen, jolloin eristetään liikkuvia ihmisen siittiöitä. Siitä huolimatta sentrifugointiprosessin on osoitettu aiheuttavan DNA-vaurioita ja tuottavan reaktiivisia happilajeja, mikä saattaa vaarantaa siittiöiden laadun ja myöhempien laboratoriotulosten, kuten hedelmöitysnopeuden ja alkion laadun. Lisääntynyt siittiöiden DNA-vaurio on yhdistetty huonoihin tuloksiin avusteisessa lisääntymisessä, mukaan lukien alhaisempi hedelmöitysaste, heikentynyt alkion eteneminen ja vähentynyt raskausaste. FDA ei sääntele tiheysgradienttisentrifugointiprosessin yksityiskohtia.

Sitä vastoin mikrofluidipohjaisella siittiöiden lajittelulla on kyky selektiivisesti eristää käsittelemättömästä siemennestenäytteestä erittäin liikkuvia, morfologisesti normaaleja siittiöitä, joilla on korkea DNA-eheys. Mikrofluiditekniikka eristää terveitä siittiöitä laminaarivirralla ja luo gradientteja kanavien kautta. Mikrofluidisiru, jota aiomme tutkia satunnaistetussa kliinisessä tutkimuksessamme, hyödyntää tilarajoitettua mikrofluidista lajittelua erittäin liikkuvien ja morfologisesti normaalien siittiöiden valitsemiseksi virtaavassa ja kemikaalittomassa suunnittelussa. Toisin kuin tavallinen tiheysgradienttisentrifugointi, tässä prosessissa ei vaadita siittiöiden käsittelyä. Raakasiemenneste johdetaan sisäänvirtaukseen ja vain liikkuvat ja morfologisesti normaalit siittiöt voivat uida sirun läpi ulosvirtaukseen, josta se kerätään käyttöön.

Terveiden miespuolisten vapaaehtoisten siemennestenäytteissä, jotka jaettiin standardikäsittelyyn sentrifugoinnilla ja swim-up-menettelyllä verrattuna mikrofluidiseen siittiöiden lajitteluun, mikrofluidisella siittiönäytteenotolla havaittiin huomattavasti suurempi liikkuvuusprosentti ja pienempi siittiöiden DNA:n fragmentoitumisnopeus. Mikrofluidinen siittiöiden lajittelutekniikka on siten osoittautunut tehokkaaksi ja luotettavaksi keinoksi siittiöiden valmistukseen verrattuna sentrifugointiin ja uimiseen. Vaikka tätä mikrofluidisirua on käytetty kliinisesti Meksikossa, Turkissa, Etelä-Afrikassa, Italiassa, Kreikassa ja Sveitsissä yli 5 000 elävänä syntyneenä, sen käyttöä kliinisessä käytännössä ei ole tutkittu tarkasti. Pyrimme vertaamaan perinteistä valmistelua ja mikrofluidista siittiöiden lajittelua avusteisen lisääntymisteknologian tuloksiin, mukaan lukien munasolujen hedelmöitys ja alkion laatu henkilöillä, joiden alkion laatu on ollut huono ja jotka päättävät tehdä toistuvan koeputkihedelmöityssyklin hedelmättömyyden vuoksi.