Первые 3D-фильмы о жизни спермы
Для повышения шансов на успех клиникам экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) необходимо оценить жизнеспособность спермы, которую они используют. У докторов вскоре может появиться технология, позволяющая определить наиболее здоровыХ сперматозоидов – система обнаружения, разработанная командой исследователей из четырех европейских институтов, которая снимает 3D видео об этих клетках. Новый метод не только показывает движение и поведение спермы в режиме реального времени, но также предоставляет детальное 3D изображение формы и структуры этих клеток для обнаружения вызывающих бесплодие аномалий, таких как «согнутые хвостики», которые не позволяют клеткам двигаться по прямой.
Исследователи отмечают, что это первая технология, направленная на сбор данных о подвижности клеток спермы – этот показатель является основным фактором успешности ЭКО – в трех измерениях и в течение продолжительного времени. Они описали этот метод в работе, опубликованной в открытом журнале Biomedical Optics Express Американского оптического общества.
На данный момент концентрация и мобильность семени оценивается либо путем субъективной визуальной оценки, либо посредством процесса, известного как компьютеризированный анализ спермы. Последний способ предоставляет более детальную информацию и позволяет избежать ошибок, однако он отслеживает и отображает информацию лишь в двух измерениях. В рамках новой технологии команда исследователей из Италии и Бельгии использовала микроскопию и голографию – создание 3D образов – для отображения живых клеток спермы не только в двух измерениях (оси Х и У), но и в рамках их толщины (ось Z).
«Получив видео движения спермы в 3D, мы добавили также и четвертое измерения – время», - говорит ведущий автор исследования Джузеппе Ди Каприо (Giuseppe Di Caprio) из Института микроэлектроники и микросистем Национального исследовательского совета (Италия) и Гарвардского университета (США).
Для разработки этой системы исследователи разделили лазерный луч на два пучка. Они транслировали один луч через блюдце, содержащее живые плавающие клетки спермы, и затем вновь соединили два пучка, предварительно увеличив первый луч посредством микроскопа.
«Скомбинированные пучки генерировали интерференционный узор, который мы смогли зафиксировать на камеру, - объяснил Ди Каприо. – Получившееся изображение представляло собой голограмму, содержащую информацию о морфологии спермы и ее положении в 3D пространстве. Отображая последовательность этих голограмм в видео в режиме реального времени, мы можем наблюдать движение спермы и определять, влияют ли на движения аномалии, связанные с формой и структурой клеток».
Ди Каприо утверждает, что техника 3D изображений, формально известная как цифровая голографическая микроскопия, выдает данные о морфологии и подвижности, которые соответствуют данным предыдущих исследований. Однако ее огромное преимущество в том, что мы можем видеть причинно-следственную связь между ними.
«Мы, в частности, обнаружили, что, как и ожидалось, большинство клеток спермы, которые мы наблюдали, плыли в одном направлении, - говорит Ди Каприо. – Однако с помощью более детального анализа, реализуемого данной технологией, мы смогли доказать, что это прямолинейное движение, которое мы связываем с более высоким потенциалом оплодотворения, невозможно в случае морфологических аномалий, таких как неправильная головка или согнутые хвосты».
После того, как эффективность наблюдения за клетками спермы посредством цифровой голографической микроскопии была доказана, международная группа исследователей попытается использовать возможности этой технологии для определения наиболее качественных клеток, которые можно использовать для ЭКО.
«В будущем мы хотели бы изучить клетки спермы с вакуолями – закрытыми образованиями, которые наполнены водой, органическими и неорганическими молекулами – которые находятся на поверхности клеток», - говорит Ди Каприо. Используя технологию для оценки подвижности соответствующих клеток, исследователи смогут определить, приводит ли присутствие вакуолей к снижению способности к зачатию.
Ди Каприо говорит, что долгосрочная цель этих и других экспериментов, проводимых с помощью системы обнаружения, заключается в использовании полученной информации для развития компьютерного метода для определения подходящих и неподходящих клеток.
По материалам Phys. Org.
Иван Штепа nauka21vek.ru