Криоконсервированная сперма и можно ли ее сохранить с помощью заморозки

Криоконсервация спермы подарила множеству семейных пар счастье стать родителями. Возможности современных технологий позволяют заморозить ткани и клетки. Среди таких достижений науки – крионика, которая среди множества возможностей позволяет длительное время без изменений добиться сохранения в состоянии глубокой заморозки любой биологический материал.

Колбу со спермой помещают в жидкий азот

Для чего это необходимо

Впервые рождение ребенка из эмбриона, хранившегося в состоянии криогенной заморозки, стало возможно в 80-е годы ХХ столетия. А в начале XXI в. родился ребенок, зачатый из спермы, хранившейся в состоянии глубокой заморозки два десятилетия. Криоконсервация спермы – процедура, которая проводится по ряду показаний:

  1. Криоконсервация помогает сохранить сперму перед проведением лечения онкозаболеваний.
  2. Криоконсервация необходима при мужском бесплодии, а также при анэякуляции.
  3. Заморозка нужна, если профессия мужчины связана с риском утраты фертильности.
  4. При травме спинного мозга или ПНС.
  5. Перед стерилизацией и др.

Криоконсервация в репродуктивной медицине используется для заморозки донорской спермы. Криоконсервация спермы расширила возможности ЭКО. В случае диагностированного мужского бесплодия или плохих показателей спермограммы заморозка и сохранение семени используются для оплодотворения.

Особенности проведения процедуры

Если заморозить, а затем разморозить любую клетку, то образующиеся в цитоплазме кристаллы льда безвозвратно повреждают ее. Можно ли заморозить сперму так, чтобы сохранить ее способность? Впервые о сохранении двигательной способности сперматозоидов после заморозки и размораживания сообщил Спалланциани. В середине XIX века криоконсервация рассматривалась как метод сохранения эякулята солдат, уходящих на войну. Длительное время криоконсервация имела низкую эффективность, так как заморозка клетки до -0,6°С приводила к:

  1. Образованию кристаллов льда.
  2. Невозможности сохранения ее морфологии.
Лед

При медленной заморозке, образуются кристаллы льда, которые повреждают сперму.

Но если клетку заморозить очень быстро, то удается преодолеть зону кристаллизации и добиться сохранения целостности сперматозоида. Зона витрификации достигается за несколько минут при погружении биоматериала в жидкий азот. Но безопасно заморозить клетки стало возможно только с открытием защитных свойств глицерина. С введением реагентов диметилсульфоксида и 1,2 пропандиола стала доступна быстрая заморозка, длительное сохранение и безопасная разморозка  сперматозоидов и эмбрионов.

Технология витрификации позволяет достичь таких результатов оплодотворения, которые сравнимы с результатами in vitro. Криоконсервация методом витрификации требует сочетания высокой концентрации криоконсервантов, которые способны легко проникать через мембрану сперматозоида, и низкой концентрации дегидратирующих веществ, для сохранения клетки снаружи и возможности заморозить ее без излишней дегитратации. Чтобы избежать токсического воздействия, эякулят на короткое время помещают в витрификационную смесь с последующей быстрой заморозкой. Минимальное количество консервирующего раствора позволяет:

  1. Заморозить материал.
  2. Обеспечить последующее сохранение спермы в жидком азоте без образования кристаллов льда. 

Криоконсервация с применением достижений биотехнологии обеспечивает сохранение оплодотворяющей способности биоматериала после размораживания. А новая японская технология криоконсервации Cryotop (доктор Masashige Kuwayama) позволяет сохранить способность к оплодотворению и делению при заморозке и последующее  размораживание эмбрионов и спермы.

Современная методика интроцитоплазматической инъекции (ICSI) сперматозоидов после размораживания позволяет рационально использовать биоматериал. В отличие от оплодотворения in vitro, когда требуется огромное количество сперматозоидов, при ICSI в яйцеклетку вводится только один нужный сперматозоид, поэтому качество эякулята после заморозки и последующего размораживания роли не играет. Оплодотворение ICSI происходит и с помощью сперматид, так как заморозка и оттаивание сохраняют оплодотворяющие способности у 70% клеток. 

Сперматозоид и яйцеклетка

Для оплодотворения яйцеклетки при ICSI требуется только один здоровый сперматозоид.

Погружение в ледниковый период

Технология заморозки обеспечивает сохранение функции и морфологической структуры гамет. Криоконсервированная сперма сохраняет свои свойства до 3 лет. Хранение спермы дольше этого времени сокращает количество способных к оплодотворению спермиев после размораживания. Но отмечены случаи, когда хранение спермы 20 и более лет дало после размораживания необходимое для оплодотворения количество спермиев.

Большое значение хранение спермы имеет для донации. Хранение спермы донора при низкой температуре длительное время исключает возможность заражения реципиента ВИЧ. Несмотря на то, что методики, как хранить сперму, давно и успешно применяются, еще ведутся работы для увеличения срока сохранения биоматериала. Методы криоконсервации делятся на:

  1. Медленную заморозку.
  2. Витрификацию.

Способ сохранения сперматозоидов и последующее их размораживание практически не отличаются в обеих группах криоконсервации. Различается скорость заморозки, количество и концентрация криопротекторов. Перед тем как заморозить, биоматериал смешивают с раствором консервантов и помещают в пластиковые соломинки. Их при температуре 4°С и времени от 10 до 30 мин. выдерживают, а затем помещают на полчаса в пары жидкого азота для заморозки. Замороженная сперма переносится в сосуд Дьюэра для дальнейшего сохранения. Хранение спермы в сосуде происходит при температуре -196°С.

Современные методы криоконсервации используют программируемые компьютерные установки для заморозки семени. Однако заморозить семя в парах азота дешевле. Но при тяжелой стадии патозооспермии такой метод криоконсервации опасен потерей гамет при разбавлении семени криопротекторами, центрифугировании и размораживании. Использование витрификации при криоконсервации позволяет:

  1. Мгновенно заморозить сперматозоиды.
  2. Снизить их потерю.
Пробирки с замороженной спермой

Для заморозки семени используют программируемые компьютерные установки.

Размораживание сперматозоидов производят в каплях витрификационной смеси. Следующим этапом является инкубация клеток при температуре 37°С в парах 5% СО2. Так после размораживания сперматозоиды будут стоять в соломинках до момента использования. Такой метод криоконсервации обеспечивает сохранение даже единичных гамет.

Прогресс криоконсервации позволил использовать для оплодотворения даже неподвижные, но живые спермии, что значительно увеличило количество показаний для криоконсервации.

Заморозить материал так, чтобы не повредить носитель генной информации, проще, чем при размораживании обеспечить сохранение целостности клетки. Размораживание должно произойти со скоростью, соответствующей заморозке. Для этого применяют несколько методов размораживания:

  1. При комнатной температуре.
  2. На водяной бане, при t= 37°С.
  3. В программируемой криокамере с обратной программой размораживания.

Перед криоконсервацией часть материала могут заморозить, а после размораживания оценить жизнеспособность спермиев и возможность проведения криоконсервации для всего объема семени. Замораживать и размораживать биоматериал эффективнее под контролем компьютера, что повышает сохранение гамет. Перед тем как заморозить семя, его тестируют. Для сохранения важны и условия забора эякулята, поэтому его не проводят в домашних условиях. Сколько стоит заморозить сперму? Много факторов влияет на цену процедуры. Возможность заморозить сперму позволяет родить собственного ребенка.