Chip poháněný vibracemi by mohl revolucionizovat asistovanou reprodukční technologii

Ve snaze řešit neplodnost si vědci Cornell vyvinuli průkopnické zařízení, které by mohlo zjednodušit a automatizovat odstranění kumulu oocytů, což je kritický krok v asistovaných reprodukčních technologiích.

Jejich čip poháněný vibracemi nejen zjednodušuje komplexní postup, ale také jej rozšiřuje na oblasti světa, které postrádají kvalifikované embryology nebo dobře financované laboratoře, což snižuje celkové náklady. To nabízí naději milionům párů bojujících s neplodností – a je po celém světě přístupnější ošetření plodnosti.

„Tato platforma je potenciálním měničem her,“ řekla Alireza Abbasporrad, docentka chemie potravin a technologie složek v potravinářské vědě na College of Agriculture and Life Sciences (CALS). „Snižuje to potřebu kvalifikovaných techniků, minimalizuje rizika kontaminace a zajišťuje konzistentní výsledky-to vše, i když je přenosné a nákladově efektivní.“

Je spoluautorem studie „Odstraňování kumulu oocytů na čipu pomocí toku vyvolaného vibrací,“ zveřejněno 5. září v časopise Laboratoř na čipu.

Lékaři léčící neplodnost musí provést kritický krok: jemně oddělit ochranné kumulové buňky od oocytů, vyvíjejících se vaječných buněk. Proces, známý jako odstranění kumulu (CR), je nezbytný pro vyhodnocení zralosti oocytů před injekcí spermatozoonů nebo zajištění úspěšného oplodnění po inseminaci in vitro oplodnění (IVF).

Tradičně se CR spoléhá na manuální pipetting: opakováním propláchnutí jediného oocytu s mikropipetou se kumulusové buňky oddělují od oocytu. Tato technika však vyžaduje přesnost, odborné znalosti a významný čas. Chyby mohou vést k poškození oocytů nebo selhání oplodnění, což z tohoto postupu činí jemný a pracovní úkol.

Inovace týmu: jednorázový čip s otevřeným povrchem, který používá vibrace, které nazývají tok vyvolaný vibracemi, k automatizaci CR. Čip má spirálovou řadu mikropillarů, které vytvářejí vířivý tok při vibraci a oddělují menší kumulusové buňky od větších oocytů.

„Tento proces je rychlý, efektivní, neinvazivní a konzistentnější a zároveň snižuje manuální práci a zachovává výsledky vývoje embryí,“ řekl Amirhossein Favakeh, doktorský kandidát v laboratoři Abbaspourradu a spoluautor studie. „Oocyty zůstávají bezpečně v nakládací komoře, zatímco kumulové buňky jsou dobře zameteny do sousední sbírky.“

Vědci testovali zařízení na myších oocytech, které sdílejí genetické podobnosti s lidskými vejci. Optimalizovali systém úpravou vibračního výkonu, doby expozice a koncentrace enzymu. Zjistili, že platforma by mohla odstrčit až 23 oocytů současně bez ztráty nebo poškození. Dokonce i oocyty, které jsou obvykle křehčí, byly úspěšně zpracovány oocyty, které jsou obvykle křehčí.

Aby byla zajištěna bezpečnost této techniky, tým porovnával rychlost vývoje oplodnění a embryí mezi oocyty denudovanými ručně a těmi, které byly ošetřeny tokem vyvolaným vibracemi. Výsledky byly téměř identické: Míra oplodnění byla 90,7% pro manuální pipety a 93,1% pro tok vyvolaný vibracemi, zatímco rychlost tvorby blastocyst, koule buněk vytvořených brzy v těhotenství, byly 50,0% a 43,1%.

„To ukazuje, že naše metoda neohrožuje vývojový potenciál oocytů,“ řekl Abbasporrad.

Důsledky této technologie přesahují daleko za kliniky plodnosti. Schopnost čipu oddělit částice různých velikostí by mohla být aplikována na jiná biomedicínská pole, jako je izolace rakovinných buněk nebo mikrofluidní výzkum. Díky nízkým nákladům a snadnému použití je obzvláště přitažlivým pro regiony s omezeným přístupem k pokročilým zdravotnickým zařízením.

Favakeh uvedl, že tento přístup má potenciál demokratizovat přístup k léčbě plodnosti snížením spoléhání se na drahé vybavení a vysoce vyškolené embryology, což by mohlo umožnit těmto postupům přivést do nedostatečně obsluhovaných oblastí.

„Celý proces je obvykle nákladný a jemný; kliniky investují hodně času do školení a je velmi závislé na lidských zdrojích,“ řekl Abbasporrad. „S tím nepotřebujete, aby to udělal vysoce vyškoleného člověka. A co je opravdu důležité, je téměř žádná šance na poškození nebo ztrátu buňky.“

Tým plánuje rozšířit svůj výzkum tak, aby zahrnoval lidské oocyty a prozkoumat aplikace Intracytoplazmatická injekce spermiíve kterém se CR provádí před oplodněním. Cílem také upřesnit návrh čipu pro širší použití při manipulaci a třídění buněk.

Vědci z Cornell prozatím slaví hlavní krok vpřed v asistovaných reprodukčních technologiích, uvedli.

Jedná se o malé zařízení s velkým dopadem, řekl Abbasporrad.

„Výměna únavných manuálních metod jednoduchým čipem na bázi vibrací zvyšuje rychlost, bezpečnost a konzistenci oocyte Příprava, „řekl,„ zpřístupnitelnější a spolehlivější ošetření plodnosti. “