Qualitative Spermienselektion im Hochdurchsatz-Verfahren

Ein neues Hochdurchsatz-Selektionsverfahren nutzt die Fähigkeit von Spermien, entgegen der Strömung zu schwimmen. Dadurch wird der natürliche Selektionsmechanismus nachgeahmt und die Qualität der Spermien verbessert.

Der Erfolg assistierter Reproduktionstechniken (ART) hängt maßgeblich von der Qualität und der Methode der Spermienselektion ab. Das Problem bei konventionellen Selektionsmethoden: Sie umgehen alle natürlichen Selektionsbarrieren. Spermien mit DNA-Schäden werden somit nicht aussortiert – und können den klinischen Erfolg beeinträchtigen.

Forschende des Birla Institute of Technology and Science (Indien) haben ein neuartiges, zweischichtiges mikrofluidisch-unterstütztes Spermiensortiergerät (Microfluidic-assisted sperm sorter, MASS) entwickelt. Das Verfahren ist kostengünstig und ermöglicht die Hochdurchsatz-Separierung beweglicher Spermien. Der Vorteil: Es ahmt den natürlichen Selektionsmechanismus im weiblichen Fortpflanzungstrakt nach.

Gegen den Strom: Selektion durch Spermien-Rheotaxis

Durch die Nutzung variierender Durchflussraten nutzt das Gerät die Spermien-Rheotaxis – die Fähigkeit der Spermien, entgegen der Strömung zu schwimmen – und ihr grenzfolgendes Verhalten, um bewegliche Spermien in die Sammelkammer zu lenken. Anhand von Analysen der Strömungsdynamik, einschließlich Geschwindigkeitsprofilen und Scherratenverteilung, optimierten die Forschenden die Bedingungen für die Spermien-Rheotaxis. Innerhalb von 20 Minuten konnte sie mit dem neuen Gerät mehr als 2,5 Millionen bewegliche Spermien pro Milliliter aus einer 500 Mikroliter Samenprobe gewinnen.

In den sortierten Spermien untersuchten sie anschließend neben der Viabilität auch die DNA-Fragmentierung. Die Isolationseffizienz betrug 8,1 % bei einer Motilität von 98,83 %, einer Viabilität von 98,2 % und einer DNA-Fragmentierung von 2,84 Prozent. Im Vergleich dazu wiesen unbehandelte Samenproben Werte von 49,5 % für Motilität, 52,4 % für Viabilität und 19 % für DNA-Fragmentierung auf. Mit der Swim-up-Methode wurden Werte von 79,17 %, 81,3 % bzw. 11,2 % erzielt.

Das MASS-Gerät liefert somit eine ausreichende Anzahl qualitativ hochwertiger Spermien für In-vitro-Fertilisation(IVF)- und Intrazytoplasmatische Spermieninjektion(ICSI)-Verfahren. Außerdem könnte es als vielseitiges Werkzeug zur Untersuchung der Mikrodynamik von Spermien sowie der grundlegenden Mechanismen der Spermien-Rheotaxis dienen.

(mkl/BIERMANN)

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