Ученые намагнитили сперматозоиды для ЭКО внутри организма
Ученые сумели намагнитить сперматозоиды, чтобы управлять ими внутри организма. Это позволит сократить до минимума проведение инвазивных процедур при экстракорпоральном оплодотворении, повысив тем самым шансы на успех. Результаты экспериментов in vitro опубликованы на bioRxiv.
«Наша конечная цель — проводить вспомогательную репродукцию in vivo, используя организм как естественный инкубатор», — объясняет профессор Мариана Медина-Санчес из испанского института нанонаук CIC nanoGUNE, руководившая исследованием.
Естественное зачатие затруднено при низком количестве или слабой подвижности сперматозоидов, поскольку слишком малое их число добирается до маточных труб для оплодотворения яйцеклетки. В таких случаях прибегают к ЭКО, когда сперматозоиды либо подсаживают к яйцеклетке в чашке Петри, либо вводят непосредственно в нее для получения эмбрионов. Стандартная процедура ЭКО предполагает гормональные инъекции, забор яйцеклеток и перенос эмбрионов — инвазивные манипуляции с непредсказуемыми побочными эффектами. К тому же многие циклы ЭКО оказываются неудачными, отчасти из-за того, что искусственная среда, в которой происходит встреча сперматозоида и яйцеклетки, а также многоэтапность процедуры пагубно сказываются на жизнеспособности эмбриона.
Медина-Санчес с коллегами решили разработать способ доставки сперматозоидов через женские половые пути непосредственно в маточные трубы, где они могли бы оплодотворить яйцеклетку в естественных условиях. Ученые попробовали сделать сперматозоиды магнитными, чтобы управлять их движением внутри организма с помощью слабых внешних полей.
«Мы консультировались со специалистами по ЭКО, поскольку хотели разработать протокол подготовки спермы, который можно было бы встроить в обычный рабочий процесс», — рассказывает биомедицинский инженер.
Что показал эксперимент
Для эксперимента сперму быка инкубировали с крошечными магнитными шариками из оксида железа и полистирола. К головке каждого сперматозоида прикрепилось около 30 таких частиц, что сделало их магнитными, но при этом не ограничило подвижность хвостика. Тесты показали, что магнитные шарики не влияют ни на скорость движения, ни на общее состояние сперматозоидов.
Намагниченные бычьи сперматозоиды поместили вместе с яйцеклетками в чашке Петри, и обнаружили, что они формируют здоровые эмбрионы с той же частотой, что и обычные сперматозоиды. Когда сперматозоид проникал в яйцеклетку, магнитные шарики просто отваливались и, судя по всему, не мешали раннему развитию эмбриона.
Наконец, ученые продемонстрировали, что магнитными сперматозоидами можно управлять, меняя направление их движения и наводя на яйцеклетку в чашке Петри с помощью внешнего магнитного поля.
Что дальше
«Это настоящий прорыв и блестящее подтверждение концепции. Однако прежде чем рассматривать клиническое применение этой методики, нужно еще решить ряд задач», — говорит репродуктивный биолог Кайли Даннинг из Аделаидского университета.
В их числе — необходимость доказать, что намагниченными сперматозоидами действительно можно управлять внутри организма, направляя их в маточные трубы, и что они способны оплодотворять яйцеклетки in vivo. Кроме того, нужно убедиться, что полученные эмбрионы успешно приживаются в эндометрии и дают здоровое жизнеспособное потомство.
По словам Медины-Санчес, магнитные шарики видны на ультразвуке, что должно облегчить визуализацию скоплений сперматозоидов внутри организма. Надежду на успех вселяет и другой эксперимент ее группы: исследователи показали на мышах, что целые эмбрионы, заключенные в крошечные магнитные оболочки, можно направлять в маточные трубы с помощью внешних магнитов.
После того как магнитные шарики отделятся от сперматозоидов, они, скорее всего, будут естественным образом выведены из организма системами очистки, полагает профессор. В противном случае их можно будет извлечь с помощью магнита, введенного через катетер.
«Мы считаем, что этот подход очень перспективен», — заключает она.
