Графическая аннотация. Кредит: Med (2024). DOI: 10.1016/j.medj.2024.03.008
Исследовательская группа Городского университета Гонконга (CityUHK) под руководством профессора Майкла Ян Мэнсу, старшего вице-президента (инновации и предпринимательство), и профессора кафедры биомедицинских наук Йенг Кин Мана, сотрудничала с материковыми межведомственными и междисциплинарными командами для разработки системы скрининга/отбора отдельных клеток (BLASTO-chip), которая основана на технологии микрофлюидных капель и трансформируемом гидрогелевом материале.
Система может обеспечить автоматический высокопроизводительный отбор сперматозоидов без маркировки, что дает надежду пациентам с астенозооспермией — бесплодием, при котором мужчина вырабатывает сперматозоиды с низкой подвижностью.
Исследование было опубликовано в журнале Med.
Отбор клеток обычно основан на использовании белков или других молекул либо на поверхности клетки, либо внутри клетки в качестве меток. Однако применение клеточных меток ограничено в определенных сценариях, что делает невозможным идентификацию определенных типов клеток (например, циркулирующих опухолевых клеток и стромальных стволовых клеток), а добавленные маркеры для меток могут мешать активности клеток.
Исследовательская группа использовала технологию микрожидкостных капель и трансформируемый гидрогелевый материал для анализа метаболической активности отдельных клеток, эффективно изолируя и обогащая определенные популяции клеток. Отбор сперматозоидов для вспомогательной репродукции является первым применением системы BLASTO-Chip.
Отбор сперматозоидов, ключевой шаг в технологии вспомогательной репродукции, обычно основан на простых физических параметрах, таких как морфология или подвижность.
Из-за крайне слабой или полностью отсутствующей подвижности сперматозоидов у пациентов с астенозооспермией, современная технология может только «слепо выбирать» потенциально живые сперматозоиды на основе их морфологии для последующего оплодотворения. Частота оплодотворения при таком слепом выборе составляет всего 10–20% по сравнению с более чем 80% для нормальных образцов спермы.
Таким образом, существует клиническая потребность в улучшенной технологии отбора сперматозоидов. Поскольку отобранные сперматозоиды будут использоваться для последующего оплодотворения, улучшенная технология должна быть без маркировки и неповрежденной. Это значительная техническая проблема — обнаружить биохимическую активность без инвазивных процедур или повреждения сперматозоидов.
«Мы используем технологию микрофлюидных капель для инкапсуляции отдельных сперматозоидов в капли. Более энергичные сперматозоиды вырабатывают кислые метаболические вещества посредством дыхания, что способствует превращению капли в гидрогель, достигая цели скрининга высококачественной спермы», — сказал профессор Ян.
Система может отбирать большую долю жизнеспособных сперматозоидов из образцов пациентов. Например, для образцов, содержащих всего 1% живых сперматозоидов, средний процент живых сперматозоидов может быть резко повышен до 76% после отбора. Также значительно повысились показатели успешности оплодотворения, дробления, ранних эмбрионов и бластоцист.
Профессор Сяньцзинь Сяо из отделения хирургии желчных протоков и поджелудочной железы, филиала больницы Тунцзи, медицинского колледжа Тунцзи, университета науки и технологий Хуачжун, а также соавтор статьи, сказал, что проект объединяет новые биоаналитические методы и интеллектуальные биоматериалы с физиологической активностью клеток для достижения автоматизированного, высокопроизводительного, безмаркерного процесса отбора сперматозоидов. Он заполняет неудовлетворенную медицинскую потребность и имеет значительный клинический потенциал.
Профессор Ян добавил, что платформа успешно применялась для детерминированной инкапсуляции отдельных клеток, включая высокопроизводительный отбор отдельных клонов, а также изоляцию и обогащение стволовых клеток жировой ткани.
Воспользовавшись возможностями развития, предоставляемыми Международным научно-техническим инновационным центром Большого залива Гуандун-Гонконг-Макао, команда стремится как можно скорее завершить клиническую валидацию, чтобы вывести продукт на рынок и внести вклад в здоровье человека.
Дополнительная информация: Яоцинь Му и др., Автоматический высокопроизводительный и неинвазивный отбор сперматозоидов на биохимическом уровне, Med (2024). DOI: 10.1016/j.medj.2024.03.008
Информация о журнале: Med Предоставлено Городским университетом Гонконга
