
Эффективность селекции сперматозоидов с помощью микрофлюидных чипов в программах вспомогательных репродуктивных технологий у пациентов с высоким уровнем фрагментации ДНК в эякуляте
Резюме
Появление нового метода диагностики бесплодия — оценки фрагментации ДНК сперматозоидов, связано с необходимостью новых подходов к лечению. Стандартные методы селекции в программах вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ) не обеспечивают эффективное отделение гаметы с поврежденным генетическим материалом. На этом фоне появление технологии микрофлюидных чипов, которая позволяет наиболее точно смоделировать барьерную функцию женской половой системы и минимизировать воздействие повреждающих факторов, представляется перспективным в качестве возможного метода отбора сперматозоидов у пациентов с высоким уровнем фрагментации ДНК сперматозоидов.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ
Оценить влияние применения микрофлюидных чипов на эффективность программ ВРТ у пациентов с высоким уровнем фрагментации ДНК сперматозоидов.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
В проспективном исследовании приняли участие 31 супружеская пара. Критерии включения: возраст мужчины младше 50 лет, возраст женщины младше 35 лет, мужской фактор бесплодия, ассоциированный с высоким уровнем фрагментации ДНК (>30%), неудачная программа ВРТ в анамнезе. Всем участникам исследования проводились две последовательные программы интрацитоплазматической инъекции сперматозоида (ИКСИ). Во время первой программы селекция сперматозоидов осуществлялась стандартным методом центрифугирования в градиенте плотности. В ходе второй программы ИКСИ для отбора мужских гамет использованы микрофлюидные чипы. В последующем проведено сравнение результатов эмбриологического и клинического этапов проведенных программ.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Применение микрофлюидных чипов позволило повысить частоту оплодотворения по сравнению с отбором сперматозоидов методом центрифугирования в градиенте плотности (88,42 и 81,45% соответственно; p<0,05), долю получаемых бластоцист (39,48 и 22,06%, p<0,00001) и кумулятивную частоту наступления беременности (38,71 и 16,13%; p=0,020).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Использование в программах вспомогательных репродуктивных технологий микрофлюидных чипов способствовало статистически значимому улучшению как эмбриологических, так и клинических результатов лечения пациентов с высоким уровнем фрагментации ДНК в эякуляте. Необходимо проведение дополнительных исследований с целью подтверждения выявленных закономерностей и принятия решения о расширении применения микрофлюидных технологий в медицинской практике.
Ключевые слова
- мужское бесплодие
- фрагментация ДНК сперматозоидов
- микрофлюидные чипы
Дата поступления: 31.07.2024
Дата принятия в печать: 10.06.2025
Дата публикации: 01.03.2026
- Zhao C, Sun L, Zhao P. Effects of sperm processing techniques on IVF pregnancy rates: a mini-review. Therapeutic Advances in Reproductive Health. 2023;17:26334941231188656. https://doi.org/10.1177/26334941231188656
- Marinaro J, Schlegel P. Sperm DNA Damage and Its Relevance in Fertility Treatment: A Review of Recent Literature and Current Practice Guidelines. International Journal of Molecular Sciences. 2023;24(2):1446. https://doi.org/10.3390/ijms24021446
- Jeyendran R, Caroppo E, Rouen A, Anderson A, Puscheck E. Selecting the most competent sperm for assisted reproductive technologies. Fertility and Sterility. 2019;111(5):851-863. https://doi.org/10.1016/j.fertnstert.2019.03.024
- Galimov ShN, Gromenko JY, Bulygin KV, Galimov KS, Galimova EF, Sinelnikov MY. The level of secondary messengers and the redox state of NAD+/NADH are associated with sperm quality in infertility. Journal of Reproductive Immunology. 2021;148:103383. https://doi.org/10.1016/j.jri.2021.103383
- Garrido N, Gül M, Jindal S, Vogiatzi P, Saleh R, Durairajanayagam D, Parmegiani L, Boitrelle F, Colpi GM, Agarwal A. How to select healthy sperm for intracytoplasmic sperm injection in samples with high sperm DNA fragmentation? Panminerva Medica. 2023;65(2):148-158. https://doi.org/10.23736/S0031-0808.23.04870-X
- World Health Organization. WHO Laboratory Manual for the Examination and Processing of Human Semen. 6th ed. World Health Organization, Geneva; 2021.
- Sharma R, Iovine C, Agarwal A, Henkel R. TUNEL assay-Standardized method for testing sperm DNA fragmentation. Andrologia. 2021;53(2):e13738. https://doi.org/10.1111/and.13738
- Nikshad A, Aghlmandi A, Safaralizadeh R, Aghebati-Maleki L, Warkiani M, Khiavi F, Yousefi M. Advances of microfluidic technology in reproductive biology. Life Sciences. 2021;265:118767. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2020.118767
- Nath B, Caprini L, Maggi C, Zizzari A, Arima V, Viola I, Di Leonardo R, Puglisi A. A microfluidic method for passive trapping of sperms in microstructures. Lab on a Chip. 2023;23(4):773-784. https://doi.org/10.1039/d2lc00997h
- Muratori M, Tarozzi N, Carpentiero F. Sperm selection with density gradient centrifugation and swim up: effect on DNA fragmentation in viable spermatozoa. Scientific Reports. 2019;9:7492-7492. https://doi.org/10.1038/s41598-019-43981-2
- Weng L. IVF-on-a-Chip: Recent Advances in Microfluidics Technology for In Vitro Fertilization. SLAS Technology. 2019;24(4): 373-385. https://doi.org/10.1177/2472630319851765
- Vaughan D, Sakkas D. Sperm selection methods in the 21st century. Biology of Reproduction. 2019;101(6):1076-1082. https://doi.org/10.1093/biolre/ioz032
- Ghassemi Panah A, Zabetian Targhi M, Heydari A, Halvaei I. A novel microfluidic system to separate sperm using spermatozoa inherent motion and inertial effect. Journal of Biomechanics. 2022; 142:111256. https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2022.111256
- Quinn M, Jalalian L, Ribeiro S, Ona K, Demirci U, Cedars MI, Rosen MP. Microfluidic sorting selects sperm for clinical use with reduced DNA damage compared to density gradient centrifugation with swim-up in split semen samples. Human Reproduction. 2018; 33(8):1388-1393. https://doi.org/10.1093/humrep/dey239
- Vasilescu S, Ding L, Parast F, Nosrati R, Warkiani M. Sperm quality metrics were improved by a biomimetic microfluidic selection platform compared to swim-up methods. Microsystems and Nanoengineering. 2023;9:37. https://doi.org/10.1038/s41378-023-00501-7
- Yildiz K, Yuksel S. Use of microfluidic sperm extraction chips as an alternative method in patients with recurrent in vitro fertilisation failure. Journal of Assisted Reproduction and Genetics. 2019;36(7): 1423-1429. https://doi.org/10.1007/s10815-019-01480-3
- Ferreira Aderaldo J, da Silva Maranhão K, Ferreira Lanza D. Does microfluidic sperm selection improve clinical pregnancy and miscarriage outcomes in assisted reproductive treatments? A systematic review and meta-analysis. PLoS One. 2023;18(11):e0292891. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0292891
- Lara-Cerrillo S, Urda Muñoz C, de la Casa Heras M, Camacho Fernández-Pacheco S, Gijón de la Santa J, Lacruz-Ruiz T, Rosado-Iglesias C, Gonçalves-Aponte V, Badajoz Liébana V, García-Peiró A. Microfluidic sperm sorting improves ICSI outcomes in patients with increased values of Double-Strand Breaks in sperm DNA. Revista Internacional de Andrología. 2023;21(1):100338. https://doi.org/10.1016/j.androl.2021.10.003
- Keskin M, Pabuçcu E, Arslanca T, Demirkıran Ö, Pabuçcu R. Does Microfluidic Sperm Sorting Affect Embryo Euploidy Rates in Couples with High Sperm DNA Fragmentation? Reproductive Sciences. 2022;29(6):1801-1808. https://doi.org/10.1007/s43032-021-00784-z
- Aydın Ş, Bulgan Kılıçdağ E, Çağlar Aytaç P, Çok T, Şimşek E, Haydardedeoğlu B. Prospective randomized controlled study of a microfluidic chip technology for sperm selection in male infertility patients. Andrologia. 2022;54(6):e14415. https://doi.org/10.1111/and.14415
- Zaha I, Naghi P, Stefan L, Bunescu C, Radu M, Muresan M, Sandor M, Sachelarie L, Huniadi A. Comparative Study of Sperm Selection Techniques for Pregnancy Rates in an Unselected IVF-ICSI Population. Journal of Personalized Medicine. 2023;13(4):619. https://doi.org/10.3390/jpm13040619
- Anbari F, Khalili MA, Sultan Ahamed A, Mangoli E, Nabi A, Dehghanpour F, Sabour M. Microfluidic sperm selection yields higher sperm quality compared to conventional method in ICSI program: A pilot study. Systems Biology in Reproductive Medicine. 2021;67(2):137-143. https://doi.org/10.1080/19396368.2020.1837994
- Guler C, Melil S, Ozekici U, Donmez Cakil Y, Selam B, Cincik M. Sperm Selection and Embryo Development: A Comparison of the Density Gradient Centrifugation and Microfluidic Chip Sperm Preparation Methods in Patients with Astheno-Teratozoospermia. Life. 2021;11(9):933. https://doi.org/10.3390/life11090933
- Sheibak N, Amjadi F, Shamloo A, Zarei F, Zandieh Z. Microfluidic sperm sorting selects a subpopulation of high-quality sperm with a higher potential for fertilization. Human Reproduction. 2024;39(5): 902-911. https://doi.org/10.1093/humrep/deae045
- Громенко Ю.Ю., Галимова Э.Ф., Громенко Д.Д., Галимов К.Ш., Булыгин К.В., Галимов Ш.Н. Активация ооцитов: фундаментальные и клинические аспекты. Вопросы гинекологии, акушерства и перинатологии. 2020;19(5):77-85. https://doi.org/10.20953/1726-1678-2020-5-77-85
- Hsu T, Lee I, Lin S, Wang Z, Chang C, Wang E, Huang C, Tsao M, Lee S, Agarwal A. Live motile sperm sorting device for enhanced sperm-fertilization competency: comparative analysis with density-gradient centrifugation and microfluidic sperm sorting. Journal of Assisted Reproduction and Genetics. 2023;40(8):1855-1864. https://doi.org/10.1007/s10815-023-02838-4
- Макарова Н.П., Сысоева А.П., Чернышев В.С., Гаврилов М.Ю., Лобанова Н.Н., Кулакова Е.В., Калинина Е.А. Клиническая и биологическая эффективность использования микрожидкостных чипов для селекции сперматозоидов при лечении бесплодия методами вспомогательных репродуктивных технологий. Акушерство и гинекология. 2024;11:138-145. https://doi.org/10.18565/aig.2024.172
- Fang Y, Wu R, Lee JM, Chan L, Chan K. Microfluidic in-vitro fertilization technologies: transforming the future of human reproduction. Trends in Analytical Chemistry. 2023;160:116959. https://doi.org/10.1016/j.trac.2023.116959
- Alias A, Huang H, Yao D. A Review on Microfluidics: An Aid to Assisted Reproductive Technology. Molecules. 2021;26(14):4354. https://doi.org/10.3390/molecules26144354
- Heydari A, Zabetian Targhi M, Halvaei I, Nosrati R. A novel microfluidic device with parallel channels for sperm separation using spermatozoa intrinsic behaviors. Scientific Reports. 2023;13(1):1185. https://doi.org/10.1038/s41598-023-28315-7
Рекомендуем статьи по данной теме:
Оценка влияния комплексного антиоксидантного препарата Мегаспермин Мака на показатели сперматогенеза и уровень фрагментации ДНК сперматозоидов у мужчин с идиопатической патоспермией.Проблемы репродукции. 2026;32(3):92-98
Референсное значение доли сперматозоидов с фрагментированной ДНК в эякуляте мужчин Северо-Западного региона России.Проблемы репродукции. 2025;31(1):94-104


