Простое и компактное устройство позволяет определить плодовитость по хемотаксису сперматозоидов. Разработку протестировали на сперме хряка.
На схеме видно, что больше сперматозоидов стремится к камерам на той стороне, где концентрация прогестерона выше /© Analytical Chemistry 2019
Стандартно применяемые сегодня тесты мужской способности к зачатию, как правило, основаны на измерении подвижности и концентрации сперматозоидов в образце эякулята. Но есть и другие факторы, влияющие на вероятность успешно завести ребенка. Например, у сперматозоидов могут быть проблемы с хемотаксисом.
Хемотаксис — движение микроорганизмов, а также живых подвижных клеток, например лейкоцитов или сперматозоидов, вызванное влиянием химических веществ. Клетки чувствуют направление благодаря увеличению или уменьшению концентрации химического вещества. Чтобы успешно оплодотворить яйцеклетку, мужские семенные клетки должны последовать за химическим следом, ведущим их к цели. Если этот процесс нарушен, то пара может долго пытаться зачать, имея в остальном отличные результаты анализов, и не понимать, в чем проблема.
Исследователи, опубликовавшие свою работу в журнале Analytical Chemistry, разработали микрофлюидный чип, который помогает быстро оценить этот хемотаксический ответ клеток, что позволяет получить более полную картину фертильности мужчины.
Как показали предыдущие исследования, у многих видов млекопитающих хемотаксис позволяет сперматозоиду «нащупывать», благодаря разнице концентраций прогестерона, путь через фаллопиеву трубу к яйцеклетке. Этот гормон присутствует в высоких концентрациях в жидкости, которая окружает яйцеклетку.
Ранее в опытах были использованы микрожидкостные устройства: пластиковые или гидрогелевые чипы с крошечными каналами, через которые жидкости проходят под строгим контролем. Такие устройства имеют различные ограничения, например необходимость в микронасосах для управления потоком жидкости, что может повлиять на подвижность сперматозоидов.
Авторы новой работы разработали микрожидкостный чип размером с почтовую марку. Их задачей было создать микрофлюидное устройство без насоса, которое могло бы быстро выявлять небольшие различия в хемотаксическом поведении сперматозоидов. Именно такой чип сделал бы возможным применение методики при реальном тестировании.
Новый чип, изготовленный из агарозно-желатинового материала, содержит различные каналы и боковые камеры. Устройство пока тестируется на стадии доклинических испытаний. Исследователи создали градиент концентрации прогестерона в устройстве слева направо и увидели, что больше сперматозоидов хряка, добавленных в устройство, попало в правые боковые камеры (высокий уровень прогестерона), чем в левые (низкий уровень прогестерона), что свидетельствует о хемотаксическом движении.
Ученые отмечают, что, кроме непосредственного использования во время тестирования на фертильность тем способом, который разработан сейчас, устройство может помочь исследовать вклад других веществ в механизм, управляющий активностью спермы.
