Překážková dráha pro spermie: nové zařízení má pomoci urychlit otěhotnění při IVF

Erkan Tüzel (vlevo) a jeho doktorand James Kingsley prozkoumávají zařízení pro třídění spermií. Foto: WPI

Jak vybrat nejen nejrychlejší, ale také zdravou spermii tak, aby byla šance na úspěch při IVF co nejvyšší? Odborníci z Worchester Polytechnic Institute a Stanfordské univerzity našli řešení. Vytvořili zařízení na třídění spermií, v němž musí pohlavní buňky absolvovat něco na styl překážkové dráhy. Ty úspěšné jsou pak použity pro umělé oplodnění. Postup by měl do budoucna vést k tomu, že bude více IVF úspěšných.

 

SPARTAN čili Simple Periodic ARay for Trapping And isolanioN je název novinky, která by od poloviny letošního roku měla začít zvyšovat úspěšnost umělého oplodnění – díky ní by totiž mohlo být k otěhotnění potřeba absolvovat méně cyklů. Zařízení vyvinuté odborníky z Worchester Polytechnic Institute (WPI) a Stanfordské univerzity přitom vybere nejrychlejší a nejzdravější spermie tak, že je prožene přes „překážkovou dráhu“. Práce byla zveřejněna v časopise Advanced Science.

Novinka využívá sloupky umístěné v prostoru tak, aby vytvořily překážkovou dráhu pro plavání spermií. Ty, které se přes pole dostanou nejrychleji, jsou sebrány a použity pro IVF. „Zvítězí“ ovšem jen ty pohlavní buňky, které jsou nejen rychlé, ale také zdravé. „Závod“ totiž vyčerpá ty, které mají malformace, jako je ohnutý krk nebo velká hlavička. Oproti tomu běžné metody dnes využívané k třídění spermií zdraví buněk neřeší, berou zkrátka nejrychlejší plavce.

„Se SPARTANem nejenže získáme spermie se skvělou mobilitou, ale také s normální morfologií a lepší integritou DNA. To pomůže rodinám po celém světě zmenšit stres plynoucí z opakovaných cyklů IVF, protože se tak potenciálně zvyšuje šance na otěhotnění,“ vysvětluje Erkan Tüzel, docent fyziky, biomedicínského inženýrství a informatiky na WPI, který tým vedl spolu s Utkanem Demircim, profesorem radiologie a elektrotechniky na Stanfordu.

Podívejte se, jak vypadá modelace plavby spermií zařízením:

Zatímco Tüzel měl na starosti modelaci pohybu spermií v navrženém prostředí, stanfordský tým vytvořil návrh zařízení založený na Tüzelovo teoretických modelech, prototyp otestoval a stanovil nejlepší experimentální parametry spolu s médiem, kterým mají spermie ve SPARTANu plavat. „WPI přinesl vynikající teoretický nástroj, který umožňuje porozumět tomu, jak objekty na mikroskopické úrovni, jako jsou spermie, interagují s prostředím. My jsme pak schopni toto know-how přeměnit ve skutečné zařízení, klinicky návrh validovat a experimentálně ho vylepšit pro použití ve skutečném světě,“ říká Utkan Demirci.

„Úspěch je výsledkem úzké spolupráce, kdy byla spojena teorie s experimentem. Pro mne jako pro fyzika je to úžasné – na trh dostaneme produkt, který bude pomáhat lidem. To se zvlášť v takto krátkém čase ve fyzice vždycky neděje, a o teoretické fyzice to platí dvojnásob,“ dodává Tüzel.

Vytřídění spermií bude možné dělat přímo na klinice

Nové zařízení pro třídění spermií. Zdroj: WPI

Zařízení je 4 mm široké a 12 až 16 mm dlouhé. Spermie jsou do něj injekčně vpraveny na jednom konci a ty nejrychlejší a nejzdravější jsou zase na druhém konci odebrány, takže je možné hned je použít pro IVF. SPARTAN tak zároveň zamezuje poškození buněk, k němuž může dojít při použití běžných metod, jako jsou centrifugy. A protože je možné novinku použít přímo na klinice, odpadá nutnost zmrazení a odesílání do laboratoře. Celá procedura přitom zabere 5 až 30 minut.

Plusem je také to, že by pacienti mohli ušetřit za vyšší počty cyklů, které by bylo nutno provést. Jeden cyklus přitom stojí v USA 15 tisíc dolarů, v Česku pak kolem 60 až 80 tisíc korun.

Na zařízení se už v září povedlo získat licenci a firma DxNow, která ji získala, plánuje dostat povolení FDA a vypustit výrobek ke komerčnímu užití v červenci letošního roku.

Podle amerického Centra pro kontrolu nemocí a prevenci má v USA 12 procent žen ve věku mezi 15 a 44 roky problémy s plodností a celkem 7,3 milionu jich už navštívilo reprodukční kliniky. Národní instituty zdraví k tomu uvádějí, že zhruba za třetinou případů stojí problémy na straně muže, za další třetinu kombinace mužských a ženských problémů či neznámé příčiny.

-mk-