Resultados reproductivos predichos por una técnica de imagen sin etiquetas
Investigadores del Instituto Beckman de Ciencia y Tecnología Avanzadas y del Departamento de Ciencias Animales han colaborado en el desarrollo de una nueva técnica que permite determinar la fertilidad de muestras de esperma. Esperan seguir desarrollando la técnica para la tecnología de reproducción asistida en humanos.
El estudio "Reproductive outcomes predicted by phase imaging with computational specificity of spermatozoon ultrastructure" se publicó en Proceedings of the National Academy of Sciences.
Este trabajo forma parte de un proyecto de cinco años para desarrollar ganado lechero resistente al calor y las enfermedades en zonas tropicales. Queremos donar estas vacas a los países en desarrollo para aumentar su producción de alimentos".
Tiempos de abstinencia eyaculatoria más cortos vinculados a mejores resultados reproductivos durante los tratamientos de fertilidad
Evaluación de los efectos de las tendencias dietéticas en los resultados reproductivos
Matthew B. Wheeler, profesor de ciencias animales y de bioingeniería en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
Para desarrollar estos rasgos en el ganado, los investigadores necesitan determinar qué muestras de esperma funcionan mejor para la fecundación in vitro.
"Aunque los machos puedan tener espermatozoides aparentemente perfectos, podría haber problemas morfológicos o de ADN. Esta colaboración nos permite evaluar los espermatozoides y seleccionar los mejores en términos de fertilidad", dijo Marcello Rubessa, profesor asistente de investigación en el Grupo Wheeler.
Las técnicas tradicionales de obtención de imágenes de muestras de esperma son lentas y laboriosas, e implican tinciones tóxicas. Para eludir este problema, estos dos equipos utilizaron las técnicas de imagen sin etiquetas desarrolladas en el Laboratorio de Imagen Luminosa Cuantitativa del Instituto Beckman para determinar qué parámetros de los espermatozoides los hacen fértiles.
"Sabíamos por los experimentos de fertilización qué muestras de esperma funcionaban. Usamos nuestra técnica de imagen para entender qué parámetros eran importantes para el éxito", dijo Mikhail Kandel, estudiante de posgrado del laboratorio Beckman. "Vimos que la relación entre el tamaño de la cabeza y la cola de los espermatozoides es un parámetro importante para la fertilidad".
Además, los investigadores también mejoraron la velocidad de la técnica: "Utilizamos la inteligencia artificial para automatizar el proceso de análisis de estos espermatozoides", explica Yuchen He, estudiante de posgrado de QLIL.
Los investigadores esperan mejorar la velocidad de la técnica para futuros análisis: "La motilidad de los espermatozoides es a veces rápida. Por tanto, necesitamos hacer las mediciones con rapidez", dijo Gabriel Popescu, profesor de ingeniería eléctrica e informática y de bioingeniería, y director del Laboratorio de Imagen Cuantitativa de la Luz.
"Durante muchos años, hemos desarrollado diversas técnicas de obtención de imágenes sin etiquetas sabiendo que teníamos que renunciar a la especificidad molecular", dijo Popescu. "Sin embargo, nuestra nueva técnica de obtención de imágenes en fase con especificidad computacional nos devuelve la especificidad molecular a través de la IA, que es inocua y funciona en células vivas. Las aplicaciones son ilimitadas, pero una que realmente se beneficia de la ausencia de tinciones químicas es la reproducción asistida, como se describe en este estudio de colaboración."
