Amélioration des demandes de règlement d'IVF par des spermatozoïdes de représentation


News-Medical spoke to Professor Natan Shaked about his new sperm cell imaging technique that could be used to help improve the outcomes of IVF treatments.Thought LeadersProfessor Natan ShakedAssociate ProfessorTel Aviv University

Pourquoi avez-vous choisi de rechercher des spermatozoïdes et IVF ?

Ma carrière scolaire a été hautement gravitée vers rechercher un roman, pourtant hautement pragmatique, les modalités d'imagerie 3D microscopiques optiques pour des applications biomédicales, avec une orientation sur la représentation 3D souillure souillure des cellules biologiques in vitro.

Des domaines variés d'application pour ces technologies, IVF est très important où on voudrait obtenir « beaucoup plus » d'informations sur les cellules observées, tout en réduisant à un minimum les dégâts à ces cellules.

Car une comparaison, en pathologie particulière, vous sont libre pour employer souiller des produits chimiques sur l'échantillon biologique, comme après l'analyse, l'échantillon est jeté ou archivé, mais n'est de retour jamais employé au corps humain.

IVF

Crédit d'image : Maxx-Studio/Shutterstock.com

Quel est IVF ?

Dans sa définition plus étroite (et plus précise), IVF conventionnel (fécondation in vitro) est une procédure où l'oeuf femelle est mis à l'intérieur d'une boîte de Pétri avec une grande population des spermatozoïdes et d'un certain support de support, et fécondation de l'oeuf par un des spermatozoïdes est anticipé pour avoir lieu.

Le type plus avancé et plus répandu d'IVF est connu comme ICSI (injection intracytoplasmique de spermatozoïde), comme quelques études ont montré une possibilité plus grande de fécondation directement en sélectant et en injectant un spermatozoïde unique dans l'oeuf. Ces procédures associent au domaine général de l'ART (technologies artificielles de reproduction).

Comment avez-vous développé une technique d'imagerie 3D sûre et précise pour surveiller le mouvement et la qualité de spermatozoïde ?

Nous avons développé les installations holographiques cliniques qui peuvent concevoir différentes cellules biologiques sans souiller avec le contraste grand, et obtenons beaucoup plus d'information que possible avec la souillure de militaire de carrière (qui n'est pas permise dans IVF ou ICSI).

L'olographie emploie l'interférence optique d'un faisceau témoin avec un faisceau de référence pour enregistrer le délai de la lumière réussissant par l'échantillon, et elle fournit ainsi le contraste quantitatif marque marque dans l'image.

De cette façon, nous enregistrons le plein front des ondes d'échantillon contenant le plan optique d'épaisseur, ou le plan d'OPD (délai optique de circuit) de la cellule, de sorte qu'à chaque remarque sur ce plan, OPD soit égal à l'intégrale des valeurs d'indice de réfraction en travers de l'épaisseur de cellules.

Nous avions l'habitude un faisceau lumineux très faible pour éviter d'endommager le matériel génétique.

Le chiffre en dessous des images de présents des spermatozoïdes acquis dans mon laboratoire, qui explique les différences entre l'information qualitative a fourni par microscopie d'inducteur, (BFM) même si en utilisant le marquage ou la souillure lumineux d'améliorer le contraste, la microscopie différentielle de contraste (DIC) d'interférence, qui est l'une des techniques d'imagerie qualitatives utilisées généralement de phase, et l'olographie, ou la microscopie interférométrique de phase (IPM), qui permet des mesures quantitatives de l'épaisseur optique de la cellule sur toutes ses remarques.

Les valeurs sur le plan topographique d'OPD sont proportionnelles à la densité extérieure de masse sèche de la cellule imagée, qui est un exemple d'un paramètre cellulaire qui n'a pas été à la disposition des cliniciens jusqu'ici.

Représentation des mêmes spermatozoïdes avec des méthodes qualitatives particulières de microscopie et avec IPM quantitatif (olographie), fournissant le plan topographique d'OPD, comme obtenu en mon groupe. La discrimination raciale du côté droit représente des valeurs d'OPD dans le nanomètre, pour l'image holographique. BFM = microscopie lumineuse d'inducteur. DIC = contraste différentiel d'interférence, IPM = microscopie interférométrique de phase (olographie).

L'olographie, généralement est basée sur une technologie mature pour la détection de front des ondes. Cependant, jusque récemment elle ne pourrait pas être mise en application dans les cliniques dues à sa grosseur, à non-portabilité, et à la condition pour que des qualifications optiques spécifiques l'alignent et d'emploient.

Pendant les dernières années, nous avons effectué des efforts importants et avons réussi pour rendre ces détecteurs de front des ondes abordables pour l'utilisation clinique directe.

Nous employons les modules compacts et portatifs qui peuvent être branchés aux microscopes existants de laboratoire et fournir des caractéristiques holographiques à la même chose, ou même la meilleure qualité, comparée à ces derniers fournis par les installations beaucoup plus encombrantes et chères.

En effet, utilisant ces installations, nous avons prouvé que les installations holographiques clinique-disponibles mettent en boîte des spermatozoïdes d'image avec l'excellent contraste sans souiller, possédant le potentiel pour trouver la fragmentation d'ADN en spermatozoïdes sans souiller, ainsi que les souiller pratiquement, signifiant montrant les cellules comme elles ont été chimiquement souillées (papier récent de PNAS).

L'olographie fournit juste un plan topographique d'OPD. Elle n'a pas une capacité de sectionnement intracellulaire et elle ne peut pas fournir l'image du x-y-z 3D.

Pour permettre la visualisation de la pleine image 3D, la tomographie interférométrique est employée, où beaucoup de projections holographiques des cornières multiples sont rassemblées et traitées pour produire du plan de l'indice de réfraction 3D.

Pour permettre le ramassage de projections holographiques pour les angles de visualisation multiples, il y a deux approches : tournant l'échantillon entier ou balayer l'illumination.

Cependant, aucun de ces méthodes ne peut satisfaire au problème d'obtenir la représentation marque marque de la haute définition 3D des cellules dynamiques ultra-rapides, comme des spermatozoïdes nageant librement depuis tourner l'échantillon ou l'illumination prend du temps.

En la notre Science récente avance le papier, nous avons présenté la première tomographie interférométrique à haute résolution pour l'acquisition 3D du spermatozoïde entier (chef avec les organelles et l'arrière) pendant le bain libre, et sans souillure de cellules.

Nous avons réalisé le les deux le profil de l'indice de réfraction 3D de la tête de sperme, indiquant ses organelles internes fines et orientation variable dans le temps et la localisation 4D (temps et espace) détaillée de l'arrière mince et hautement dynamique du spermatozoïde.

La tomographie de tête de sperme est basée sur le fait que le sperme tourne sa tête naturellement pendant le bain libre, ainsi il nous donne une possibilité « libre » pour enregistrer ses projections holographiques. Cette méthode a le potentiel grand pour les deux analyses et utilisation clinique biologiques des spermatozoïdes intacts puisqu'elle fournit la représentation 3D (ou 4D) dynamique.

Voyez les chiffres ci-dessous.

image du sperme 4D : acquisition 3D d'un spermatozoïde pendant le bain libre sans souillure.
Régime d'acquisition : 2000 bâtis de deuxième, durée : moitié par seconde.

Visualisation des organelles intérieures du spermatozoïde, qui peut être distingué par les valeurs de leur indice de réfraction (RI). Ceci est fait pendant le bain de sperme et sans le souiller.

Quels avantages votre technique d'imagerie neuve a-t-elle au-dessus d'autres techniques d'imagerie précédemment utilisées dans IVF ?

Concernant nos techniques holographiques régulières, l'OMS (l'Organisation Mondiale de la Santé) et le clinique et la communauté scientifique du médicament reproducteur ont caractérisé la structure interne des « bons » spermatozoïdes, plutôt exactement ; pourtant pour pouvoir évaluer si les spermatozoïdes se conforment à ces critères, on devrait souiller chimiquement les cellules, et par ce, les rendent inappropriées pour l'usage dans IVF.

Notre technique holographique permet à l'embryologist d'avoir toute les information qui est exigée pour appliquer les critères d'OMS, ainsi que des informations beaucoup plus perspicaces sur les différents spermatozoïdes étant observés, comme le niveau de fragmentation d'ADN.

Maintenant nous sommes encore meilleurs que ceci, depuis notre approche tomographique fournit la pleine acquisition de la dynamique du sperme 3D (et de pas simplement une projection holographique). L'analyse peut ou être faite manuellement par l'embryologist ou automatiquement, par l'ordinateur.

Depuis les images 4D des spermatozoïdes, qui sont fécondation choisie, sont maintenant enregistrés (contrairement à la pratique commune aujourd'hui), et ils contiennent beaucoup de paramètres neufs, tels que les volumes d'organelle de sperme et sa pleine dynamique 3D, une base de données des spermatozoïdes peut être établie, analysé en apprenant profondément, et puis soit employée pour vérifier les raisons de réussite/échec de couples, qui détermine un outil personnalisé neuf de médicament.

Pourquoi est-il important que le test de représentation soit sûr pour l'usage sur des spermatozoïdes ?

Il y a les directives de réglementation très strictes sur la sécurité aux gamètes (c.-à-d. des oeufs et des spermatozoïdes) qui se destinent pour être employés pour produire les embryons in vitro, comme clairement, ceux-ci se transformerait si tout va bien en bébés.

Pourquoi est-ce qu'on ne permet pas la souillure des spermatozoïdes dans IVF ?

Il y a différents types des souillures, pourtant, souillant pourrait devoir « détruire » le spermatozoïde, en brisant sa membrane extérieure à l'imprégnation (c.-à-d. pénétrez) lui avec l'agent de marquage particulier et intérieurement grippage à la molécule-cible, qui peut être une protéine dans le noyau, l'acrosome, le cytoplasme, etc.

En outre, les procédures humaines d'IVF type ne laissent pas employer même les teintures fluorescentes pour les spermatozoïdes sous tension dus au risque d'endommager le matériel génétique de sperme.

Pourquoi la qualité du sperme est-elle si importante dans des demandes de règlement d'IVF ?

Un meilleur choix de sperme aura comme conséquence de meilleurs régimes et résultats de grossesse. Les résultats cliniques s'élèvent à un nouveau-né hors d'approximativement six cycles d'IVF.

Type, tous les oeufs sont fécondés par des spermatozoïdes dans une demande de règlement moyenne d'IVF à cause de leur petit nombre (environ dix oeufs), mais le choix individuel de sperme hors des millions est au coeur d'une demande de règlement moyenne d'IVF et a un choc médical, financier, émotif, social, et en ce qui concerne la carrière sur des couples essayant de devenir des parents. Chaque spermatozoïde a comme conséquence une personne différente si la grossesse est couronnée de succès.

Le sperme très individuel qui fertiliserait éventuellement l'oeuf est censé avoir juste comme le rôle majeur en déterminant le destin de la grossesse, en tant que ceci de l'oeuf. La culture particulière d'embryon de 3 ou 5 jours, permettrait seulement un aperçu partiel de la « qualité » complète de l'embryon et de ses occasions de fournir le nouveau-né.

Il y a, en effet, des techniques relativement neuves qui sont utilisées comme remontage pour l'amniocentèse, qui se nomme type PGD ou PGS, pourtant elles seraient en grande partie adéquates pour essayer et recenser des traits génétiques spécifiques, ainsi ces développements ne concurrencent pas mais se complètent plutôt.

En outre, nous ne voulons pas faire face à une situation dans laquelle tous les oeufs dans un cycle d'IVF sont fécondés par les spermatozoïdes désertés.

ICSI

Crédit d'image : nobeastsofierce/Shutterstock.com

Comment cette méthode aidera-t-elle en améliorant de futures demandes de règlement d'IVF ?

Nous croyons que juste comme n'importe quel embryologist aujourd'hui utiliserait son microscope normal pour regarder la voie des bains d'un spermatozoïde de candidat ou est généralement formé, dans un avenir pas trop lointain, nous verrions beaucoup d'embryologists appliquer l'examen critique complet des spermatozoïdes de candidat avant de les injecter individuellement dans les oeufs recherchés.

Promouvez en bas de la route, nous avons l'intention de produire d'une base de données complète des images 3D souillure souillure de spermatozoïde, et avec des images d'embryon et l'information de résultat clinique, et en utilisant profond-en apprenant des méthodologies, pavez la route pour le choix basé sur AI de sperme de grand-caractéristiques de la deuxième génération.

Croyez-vous que votre technique d'imagerie pourrait aider en diagnostiquant les problèmes mâles de fertilité ?

Un sur six couples souffre des problèmes de fertilité. On le croit que 1/3 de tous les cas d'infertilité sont dû seulement au malfaiteur, 1/3 seulement de femelle-facteurs, et l'autre 1/3 sont combinés.

L'évaluation clinique si le cas est dans un de ces groupes est habituellement atteinte, suivant quelques essais en laboratoire courants cliniques et exécutés avec les couples comprenant l'analyse de sperme.

Notre technique est basée sur la seule et directe représentation souillure souillure des spermatozoïdes avec un poste de travail de niveau clinique.

Dans notre étude, nous avons recherché à développer un type entièrement neuf de technologie de l'image qui fournirait autant informations comme possible au sujet des spermatozoïdes et activerait le choix des spermatozoïdes optimaux dans des demandes de règlement de fécondation. Comme expliqué ci-dessus, nous avons choisi la tomographie holographique.

Utilisant notre technique, nous croyons qu'un rapide, un bon marché, et test simple peuvent affirmer ou refuser ces explications potentielles pour l'infertilité.

En notre papier de fertilité et de stérilité, nous avons prouvé que nous pouvons faire aussi bon que le protocole (WHO) de l'Organisation Mondiale de la Santé pour des cellules de souillure, mais sans souillure. Et c'était juste à l'aide d'une projection holographique unique.

Je Co-ai fondé, avec le Président Alon Shalev, une compagnie nommée QART médical, qui est attendu pour porter cette technologie aux cliniques dans les 2 années à venir. À la compagnie, on s'attend à ce que nous avons établi plusieurs machines cliniques de représentation de sperme, et commencions des tests cliniques bientôt.

Maintenant, nous sommes encore meilleurs puisque nous avons une technique d'imagerie 3D très rapide pour le sperme entier (principal et arrière), sans souillure. Ainsi nous pouvons rapporter la dynamique du sperme 3D à sa morphologie et comprendre les mécanismes dans le fuselage de la femme du choix de sperme.

Quelles sont les prochaines opérations dans votre recherche ?

Nous avons établi plusieurs prototypes de fonctionnement dans mon laboratoire pour la représentation holographique dans les réglages cliniques, milliers imagés de spermatozoïdes, analysés leur, et avons exécuté des analyses variées par les embryologists cliniques expérimentés, parce que notre validation de technique (voir les publications ci-dessous).

Nous voulons pouvoir porter cette technologie aux cliniques dès que possible, qui laisseront l'employer pour IVF et ICSI humains.

Utilisant notre technique d'imagerie 4D récente, je planification pour étudier les comportements dynamiques de sperme dans scénarios variés, afin d'établir un modèle biophysique et bioméchanique unifié qui branche la morphologie, le mouvement, et les teneurs du sperme 3D.

Je planification également pour vérifier les pleines capacités de notre technique d'imagerie 4D souillure souillure neuve en trouvant les petits groupes morphologiques variés qui ne pourraient pas être trouvés jusqu'ici pendant IVF et l'ICSI et mesurer leur importance médicale, ainsi que vérifie notre capacité de technique en mesurant le niveau de fragmentation d'ADN en spermatozoïdes.        

Où peuvent les lecteurs trouver plus d'informations ?

Organisme de recherche : www.eng.tau.ac.il/~omni

Compagnie : www.qart-medical.com

Articles scientifiques appropriés de détail :

  • G. Dardikman-Yoffe, S.K. Mirsky, I. Barnea, et N.T. Shaked, « acquisition 4-D à haute résolution de nager librement les spermatozoïdes humains sans souiller, » avances de la Science, vol. 6, numéro 15, eaay7619, 2020 [pdf, couvre-tapis suppl., vidéo 1, vidéo 2, vidéo 3, vidéo 4, vidéo 5] [tige].
  • Y.N. Nygate, M. Lévi, S.K. Mirsky, N.A. Turko, M. Rubin, I. Barnea, G. Dardikman-Yoffe, M. Haifler, A. Shalev, et N.T. Shaked, « souillure virtuelle holographique de différentes cellules biologiques, » démarches de l'académie nationale des sciences Etats-Unis (PNAS), 2020 [pdf] [tige].
  • M. Haifler, P. Girshovitz, G. Band, G. Dardikman, I. Madjar, et N.T. Shaked, « microscopie interférométrique de phase pour le bilan morphologique marque marque des spermatozoïdes, » de la fertilité et de la stérilité, vol. 104, édition 1, Pp. 43-47, 2015 [vue].
  • I. Barnea, L. Karako, S.K. Mirsky, M. Lévi, M. Balberg, et N.T. Shaked, « corrélation interférométrique souillure Souillure de microscopie de phase avec la souillure de fragmentation d'ADN dans les spermatozoïdes humains, » tourillon de Biophotonics, vol. 11, e201800137, pp.1-10, 2018 [tige].
  • P. Jacob Eravuchira, S.K. Mirsky, I. Barnea, M. Lévi, M. Balberg, et N.T. Shaked, « choix individuel de sperme par le microfluidics intégré avec la microscopie interférométrique de phase, » méthodes, vol. 136, Pp. 152-159, 2018 [tige].
  • S.K. Mirsky, I. Barnea, M. Lévi, H. Greenspan, et N.T. Shaked, « ont automatisé l'analyse de différents spermatozoïdes utilisant la microscopie et l'apprentissage automatique interférométriques souillure souillure de phase, » la partie A, Vol. 91, l'édition 9, Pp. 893-900, 2017 de cytométrie [tige].
  • M. Balberg, M. Lévi, K. Kalinowski, I. Barnea, S. Mirsky, et N.T. Shaked, « ont localisé des mesures des paramètres matériels dans les spermatozoïdes humains obtenus avec l'interférométrie de large-inducteur, » tourillon de Biophotonics, vol. 10, l'édition 10, 1305-1314, 2017 [tige].

Au sujet de professeur Natan Shaked

Prof. Natan T. Shaked est un professeur agrégé titulaire et le directeur de la microscopie, du Nanoscopy et de l'organisme de recherche optiques biomédicaux de l'interférométrie (OMNI) (www.eng.ac.il/~omni), un grand organisme de recherche qui est une partie du service du génie biomédical et du centre nano de l'université de Tel Aviv, Tel Aviv, Israël.

Situé sur les trois espaces de laboratoire, le groupe exécute la recherche multidisciplinaire concernant la représentation optique et la détectant dans des systèmes biologiques. Jusqu'en avril 2011, prof. Shaked était un professeur adjoint de visite dans le service du génie biomédical à Duke University, Durham, la Caroline du Nord, Etats-Unis.Professeur Natan Shaked

Shaked a des degrés de BSC, de GCS, et de Ph.D. en élém. élect. et ingénierie informatique. Prof. Shaked est le co-auteur de plus de 80 papiers arbitrés de tourillon et papiers de conférence 150, plusieurs réservent des chapitres, des brevets, et un livre édité.

Il préside la représentation Marque Marque de SPIE et détecte (LBIS) la conférence annuelle l'ouest de SPIE Photonics, au San Francisco, aux Etats-Unis, et le co-fondateur de QART Medical Ltd (www.qart-medical.com). Prof. Shaked a gagné beaucoup de bourses de recherche prestigieuses comprenant la concession personnelle de HORIZON2020 ERC, qui a financé cette recherche.

Citations

Please use one of the following formats to cite this article in your essay, paper or report:

  • APA

    Henderson, Emily. (2020, May 22). Amélioration des demandes de règlement d'IVF par des spermatozoïdes de représentation. News-Medical. Retrieved on May 25, 2020 from https://www.news-medical.net/news/20200522/Improving-IVF-Treatments-by-Imaging-Sperm-Cells.aspx.

  • MLA

    Henderson, Emily. "Amélioration des demandes de règlement d'IVF par des spermatozoïdes de représentation". News-Medical. 25 May 2020. <https://www.news-medical.net/news/20200522/Improving-IVF-Treatments-by-Imaging-Sperm-Cells.aspx>.

  • Chicago

    Henderson, Emily. "Amélioration des demandes de règlement d'IVF par des spermatozoïdes de représentation". News-Medical. https://www.news-medical.net/news/20200522/Improving-IVF-Treatments-by-Imaging-Sperm-Cells.aspx. (accessed May 25, 2020).

  • Harvard

    Henderson, Emily. 2020. Amélioration des demandes de règlement d'IVF par des spermatozoïdes de représentation. News-Medical, viewed 25 May 2020, https://www.news-medical.net/news/20200522/Improving-IVF-Treatments-by-Imaging-Sperm-Cells.aspx.