Imágenes precisas 3D podrían mejorar significativamente los tratamientos de FIV

Los investigadores de la Universidad de Tel Aviv han desarrollado un método de imagen 3D seguro y preciso para identificar las células espermáticas que se mueven a gran velocidad.

La investigación fue dirigida por el profesor Natan Shaked, del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Facultad de Ingeniería de TAU, junto con el estudiante de doctorado de TAU Gili Dardikman-Yoffe. La nueva tecnología podría proporcionar a los médicos la capacidad de seleccionar el esperma de mayor calidad para la inyección en un óvulo durante el tratamiento de FIV, lo que podría aumentar las posibilidades de que una mujer quede embarazada y pueda dar a luz un bebé sano.

“El procedimiento de FIV se inventó para ayudar a los problemas de fertilidad”, explica el profesor Shaked. “El tipo más común de FIV hoy en día es la inyección intracitoplasmática de esperma (ICSI), que implica la selección de esperma por parte de un embriólogo clínico y la inyección en el óvulo de la mujer. Con ese fin, se hace un esfuerzo para seleccionar la célula de esperma que es más probable para crear un embrión saludable “.

Elegir las células correctas para hacer un bebé
Bajo la fertilización natural en el cuerpo de la mujer, se supone que el esperma más rápido para alcanzar un óvulo tiene material genético de alta calidad. El movimiento progresivo permite que este “mejor” esperma supere la verdadera carrera de obstáculos del sistema reproductivo de una mujer.

“Pero esta ‘selección natural’ no está disponible para el embriólogo, que selecciona un esperma y lo inyecta en el óvulo”, dice el profesor Shaked. “Las células de los espermatozoides no solo se mueven rápido, sino que también son en su mayoría transparentes bajo microscopía de luz regular, y la tinción celular no está permitida en la FIV humana. La tecnología de imagen

existente que puede examinar la calidad del material genético de los espermatozoides puede causar daño embrionario, por lo que también en ausencia de criterios más precisos, las células de esperma se seleccionan principalmente de acuerdo con las características externas y su motilidad mientras nadan en el agua en un plato, que es muy diferente del entorno natural del cuerpo de una mujer.

“En nuestro estudio, buscamos desarrollar un tipo completamente nuevo de tecnología de imágenes que proporcione tanta información como sea posible sobre las células de esperma individuales, no requiere tinción celular para mejorar el contraste y tiene el potencial de permitir la selección de esperma óptimo en tratamientos de fertilización “.
Un holograma de células espermáticas.

Los investigadores eligieron la tecnología de tomografía computarizada (TC) para la tarea única de la obtención de imágenes de espermatozoides.

“En una tomografía computarizada médica estándar, el dispositivo gira alrededor del sujeto y envía rayos X que producen múltiples proyecciones, creando finalmente una imagen 3D del cuerpo”, dice el profesor Shaked. “En el caso de los espermatozoides, en lugar de rotar el dispositivo alrededor de este pequeño sujeto, confiamos en una característica natural del propio esperma: su cabeza gira constantemente durante el movimiento hacia adelante.
Utilizamos luz débil (y no rayos X), que no daña la célula. Registramos un holograma de la célula de esperma durante el movimiento ultrarrápido e identificamos varios componentes internos de acuerdo con su índice de refracción. Esto crea un mapa 3D altamente dinámico y preciso de su contenido sin utilizar tinción celular”.

Utilizando esta técnica, los investigadores obtuvieron una imagen de CT clara y precisa del esperma a una resolución muy alta en cuatro dimensiones: tres dimensiones en el espacio con una resolución de menos de medio micrón (un micrón equivale a una millonésima parte de un metro) y la exacta dimensión de tiempo (movimiento) del segundo submilisegundo. “Nuestro nuevo desarrollo proporciona una solución integral a muchos problemas conocidos de imágenes de esperma”, dice el profesor Shaked. “Pudimos crear imágenes de alta resolución de la cabeza del esperma mientras se movía rápidamente, sin la necesidad de manchas que pudieran dañar el embrión. La nueva tecnología puede mejorar en gran medida la selección de células de esperma in vitro, lo que aumenta la posibilidad de embarazo y nacimiento de un bebé sano.

“Para ayudar a diagnosticar problemas de fertilidad masculina, pretendemos usar nuestra nueva técnica para arrojar luz sobre la relación entre el movimiento 3D, la estructura y el contenido de los espermatozoides y su capacidad para fertilizar un óvulo y producir un embarazo viable”, concluye el profesor Shaked. “Creemos que tales capacidades de imagen contribuirán a otras aplicaciones médicas, como el desarrollo de microbots biomiméticos eficientes para transportar medicamentos dentro del cuerpo”.

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