Investigadores desarrollan un método de imagen 3D seguro y preciso para mejorar los tratamientos de FIV
Investigadores de la Universidad de Tel Aviv (TAU) han desarrollado un método seguro y preciso de obtención de imágenes en 3D para identificar los espermatozoides que se mueven a gran velocidad.
La investigación, cuyo estudio se publicó en Science Advances el 10 de abril, fue dirigida por el profesor Natan Shaked, del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Facultad de Ingeniería de la TAU, junto con el estudiante de doctorado de la TAU Gili Dardikman-Yoffe.
La nueva tecnología podría proporcionar a los médicos la capacidad de seleccionar los espermatozoides de mayor calidad para inyectarlos en un óvulo durante el tratamiento de fecundación in vitro, lo que podría aumentar las posibilidades de que una mujer se quede embarazada y dé a luz a un bebé sano.
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El procedimiento de FIV se inventó para ayudar a los problemas de fertilidad. El tipo de FIV más común hoy en día es la inyección intracitoplasmática de esperma (ICSI), que consiste en la selección de esperma por parte de un embriólogo clínico y su inyección en el óvulo de la mujer. Para ello, se intenta seleccionar el espermatozoide que tenga más probabilidades de crear un embrión sano".
Natan Shaked, profesor, Departamento de Ingeniería Biomédica, Facultad de Ingeniería, TAU
En el marco de la fecundación natural en el cuerpo de la mujer, se supone que el espermatozoide más rápido en llegar al óvulo es el que lleva material genético de alta calidad. El movimiento progresivo permite a este "mejor" espermatozoide superar la verdadera carrera de obstáculos del sistema reproductor de la mujer.
Pero esta "selección natural" no está al alcance del embriólogo, que selecciona un espermatozoide y lo inyecta en el óvulo", explica el profesor Shaked, quien añade que "los espermatozoides no sólo se mueven con rapidez, sino que además son en su mayoría transparentes bajo el microscopio de luz habitual, y la tinción de las células 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 daños embrionarios, por lo que también está prohibida. A falta de criterios más precisos, los espermatozoides se seleccionan sobre todo en función de sus características externas y de su movilidad mientras nadan en el agua de una placa, que es muy diferente del entorno natural del cuerpo de la mujer.
"En nuestro estudio, buscamos desarrollar un tipo totalmente nuevo de tecnología de imagen que proporcionara toda la información posible sobre los espermatozoides individuales, que no requiriera la tinción de las células para mejorar el contraste y que tuviera el potencial de permitir la selección de los espermatozoides óptimos en los tratamientos de fertilización."
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Los investigadores eligieron la tecnología de tomografía computarizada (TC) por luz para la tarea única de obtener imágenes de los espermatozoides.
"En una tomografía computarizada médica estándar, el dispositivo gira alrededor del sujeto y envía rayos X que producen múltiples proyecciones, creando en última instancia una imagen en 3D del cuerpo", dice el profesor Shaked, "En el caso de los espermatozoides, en lugar de girar el dispositivo alrededor de este pequeño sujeto, nos basamos en una característica natural de los propios espermatozoides: Su cabeza gira constantemente durante el movimiento de avance.
"Utilizamos luz débil (y no rayos X), que no daña la célula. Grabamos un holograma del espermatozoide durante el movimiento ultrarrápido e identificamos varios componentes internos según su índice de refracción. Esto crea un mapa 3D preciso y muy dinámico de su contenido sin utilizar la tinción de la célula".
Con esta técnica, los investigadores obtuvieron una imagen de TC clara y precisa del esperma con una resolución muy alta en cuatro dimensiones: tres dimensiones en el espacio con una resolución de menos de media micra (una micra equivale a una millonésima parte de un metro) y la dimensión temporal exacta (movimiento) del segundo submilisegundo.
"Nuestro nuevo desarrollo ofrece una solución integral a muchos problemas conocidos de la obtención de imágenes de los espermatozoides", afirma el profesor Shaked, "pudimos crear imágenes de alta resolución de la cabeza de los espermatozoides mientras se movían rápidamente, sin necesidad de tintes que pudieran dañar al embrión". La nueva tecnología puede mejorar en gran medida la selección de espermatozoides in vitro, aumentando potencialmente las posibilidades de embarazo y el nacimiento de un bebé sano.
"Para ayudar a diagnosticar los problemas de fertilidad masculina, pretendemos utilizar nuestra nueva técnica para arrojar luz sobre la relación entre el movimiento, la estructura y el contenido en 3D de los espermatozoides y su capacidad para fecundar un óvulo y producir un embarazo viable", concluye el profesor Shaked. "Creemos que estas capacidades de imagen contribuirán a otras aplicaciones médicas, como el desarrollo de microrobots biomiméticos eficientes para transportar fármacos dentro del cuerpo".
