La selezione dello sperma mediante separazione microfluidica migliora la qualità dell'embrione (SPERM)

Più di 70 milioni di coppie in tutto il mondo sono sterili e fino a 40 milioni cercano attivamente cure per l'infertilità. Nel 2013, negli Stati Uniti sono state eseguite in totale 160.521 procedure di tecnologia di riproduzione assistita (ART). L'isolamento di spermatozoi mobili e morfologicamente normali è parte integrante della riproduzione assistita. L'elaborazione tradizionale dello sperma per la riproduzione assistita comporta la centrifugazione e le tecniche di "swim up" che impiegano un gradiente di densità per isolare lo sperma mobile. Questa tecnica prevede diverse fasi di centrifugazione (200-1800 g) con particelle di silice colloidale. In questo processo, lo sperma e altro materiale formano bande distinte. Si ritiene che questa procedura consenta l'eliminazione di spermatozoi anormali/immobili nonché detriti, isolando così lo sperma umano mobile. Tuttavia, è stato dimostrato che il processo di centrifugazione induce danni al DNA e produce specie reattive dell'ossigeno, compromettendo potenzialmente la qualità dello sperma e i successivi risultati di laboratorio come il tasso di fecondazione e la qualità dell'embrione. L'aumento del danno al DNA dello sperma è stato associato a scarsi risultati nella riproduzione assistita, inclusi tassi di fecondazione inferiori, ridotta progressione embrionale e tassi di gravidanza ridotti. I dettagli del processo di centrifugazione in gradiente di densità non sono regolati dalla FDA.

Al contrario, lo smistamento degli spermatozoi basato su microfluidi ha la capacità di isolare selettivamente spermatozoi altamente mobili, morfologicamente normali con un'elevata integrità del DNA da un campione di seme non processato. La tecnologia microfluidica isola lo sperma sano mediante flusso laminare, creando gradienti attraverso i canali. Il chip microfluidico che intendiamo studiare nella nostra sperimentazione clinica randomizzata utilizza l'ordinamento microfluidico con vincoli di spazio per selezionare spermatozoi altamente mobili e morfologicamente normali in un flusso e un design privo di sostanze chimiche. A differenza dello standard di centrifugazione in gradiente di densità, in questo processo non è richiesta alcuna manipolazione dello sperma. Lo sperma grezzo viene introdotto nell'afflusso e solo lo sperma mobile e morfologicamente normale è in grado di nuotare attraverso il chip fino all'efflusso dove viene raccolto per l'uso.

Nei campioni di sperma di volontari maschi sani suddivisi in elaborazione standard tramite centrifugazione e procedura di swim-up rispetto allo smistamento microfluidico dello sperma, è stata rilevata una motilità percentuale significativamente più elevata e un tasso inferiore di frammentazione del DNA spermatico con il campionamento dello sperma microfluidico. La tecnica di selezione dello sperma microfluidica ha quindi dimostrato di essere un mezzo efficiente e affidabile di preparazione dello sperma rispetto alla procedura di centrifugazione e swim-up. Sebbene questo chip microfluidico sia stato utilizzato clinicamente in Messico, Turchia, Sud Africa, Italia, Grecia e Svizzera, con oltre 5.000 nati vivi, il suo utilizzo nella pratica clinica non è stato rigorosamente studiato. Miriamo a confrontare la preparazione tradizionale e lo smistamento microfluidico dello sperma sui risultati della tecnologia di riproduzione assistita, inclusa la fecondazione degli ovociti e la qualità dell'embrione in soggetti con una storia di scarsa qualità dell'embrione che scelgono di sottoporsi a un ciclo di fecondazione in vitro ripetuto per infertilità.