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Spermatozoi umani viventi. Ecco il primo video 3-D

800px-Sperms_(urine)_-_Spermler_(idrar)_-_01RICERCA – Il 15% delle coppie italiane non riesce ad avere bambini e i dati raccolti dal Registro Nazionale sulla Procreazione Medicalmente Assistita indicano che, tra quelle coppie che si rivolgono al centro, il 35% non concepisce a causa di problemi dovuti all’infertilità maschile.
Gli attuali test per valutare la mobilità e la morfologia degli spermatozoi, però, non sono esaurienti e, nell’ambito dell’inseminazione artificiale, individuare gli spermatozoi che possano assicurare una maggior probabilità di fecondazione è fondamentale per la riuscita dei trattamenti. Una scelta che diventa particolarmente importante nel caso di pazienti oligospermici. Ecco perché ci sembra interessante il nuovo sistema di tracciamento ottenuto grazie alla ricerca svolta dagli Istituti del CNR, Istituto per la Microelettronica e Microsistemi e Istituto Nazionale di Ottica, e pubblicata recentemente su Biomedical Optics Express.

Grazie a questo sistema, in un futuro molto prossimo, i medici potranno disporre di un tracciamento per visualizzare morfologia e movimento degli spermatozoi all’interno di un volume, con un sistema video 3-D. Fino ad oggi quello che si poteva fare era valutare questi parametri basandosi solo su dati bidimensionali: “In pratica – spiega Giuseppe Coppola dell’Imm-Cnr di Napoli – è come se si osservasse la fotografia degli spermatozoi potendone ricavare solo informazioni 2D: lunghezza del perimetro della testa, area della testa e altre informazioni geometriche legate a tale figura piana. Analogamente se osserviamo un video (sequenza di immagini bidimensionali) di uno spermatozoo in movimento, possiamo ricavare solo informazioni lineari, ossia direzione dello spostamento nel piano, velocità nel piano, eccetera. Se osserviamo la fotografia di una persona, possiamo dire che il viso è tondo, possiamo misurare la circonferenza di tale viso, la distanza tra gli occhi e così via. Dalla foto, però, anche se ‘intuiamo’ che il volto è tridimensionale, non possiamo ottenere alcuna informazione quantitativa tridimensionale sul volto; ad esempio non possiamo misurare la distanza tra la punta e la base del naso”.

Osservando invece gli spermatozoi con questa tecnica olografica è possibile ottenere informazioni quantitative di tipo tridimensionale, come il volume della testa dello spermatozoo. E da un video olografico possiamo ricavare dati sul movimento: non solo nel piano ma in tre dimensioni.

È questo che consentirà ai medici di arrivare a definire chiaramente gli spermatozoi selezionabili per la fecondazione.
“Per capire come funziona la tecnica dell’olografia – precisa il ricercatore – dobbiamo immaginare la luce come un’onda periodica caratterizzata da tre parametri: il periodo (che determina il colore della luce), l’ampiezza (che determina l’intensità della luce) e la fase. In una normale fotografia, viene registrata semplicemente la variazione di intensità tra parti di un oggetto (contrasto). Se vogliamo avere informazioni tridimensionali dobbiamo registrare anche la fase. Tale parametro codifica il cammino percorso dalla luce. Utilizzando una sorgente laser per illuminare un oggetto (come lo spermatozoo), è possibile confrontare la fase del fascio di luce nei vari punti dell’oggetto illuminato determinando le cosiddette variazioni di fase. A tali variazioni di fase corrispondono delle variazioni di percorso ma, per il sistema descritto, una variazione di percorso può essere dovuta solo alla morfologia dell’oggetto, ossia alla sua tridimensionalità. L’olografia digitale permette, in sostanza di registrare e valutare tali variazioni di fase”.

I prossimi passi della ricerca saranno quelli di rendere fruibile la tecnica senza la necessità di apparecchiature costose integrandola su circuiti miniaturizzati “lab-on-chip”. “Dal punto di vista biologico – conclude Coppola – il prossimo passo è correlare le informazioni tridimensionali ottenibili mediante questa tecnica con le eventuali cause di infertilità. Aggiungere cioè al database dei parametri bidimensionali anche un database di parametri tridimensionali che possa aiutare nella scelta degli spermatozoi più idonei alla fecondazione”. Ma i risultati finora ottenuti dal team di ricerca confermano già che la tecnica di microscopia olografica tridimensionale diventerà uno strumento diagnostico cruciale.
Crediti immagine: Doruk Salancı, Wikimedia Commons

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