Учёные сняли движения сперматозоидов в 3D

Сперматозоиды дрозофил, снабжённые флуоресцентным белком

(фото Syracuse University).

Команда американских учёных впервые получила детальное трёхмерное изображение движущихся сперматозоидов. Благодаря новой технологии исследователи обнаружили у половых клеток человека спиралевидные движения, сообщается в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Раньше снять передвижения сперматозоидов человека во всех подробностях и под разными углами не представлялось возможным. Рассмотреть клетки с размером головки 3-4 микрометра можно только при большом увеличении. Но стандартные оптические системы не могут постоянно держать их в фокусе из-за высокой скорости движения сперматозоидов в жидкости (доходит до ста микрометров в секунду).

"Мы были вынуждены применить нестандартный подход. Как результат – мы впервые увидели то, что до сих пор оставалось скрытым", — говорит биоинженер Айдоган Озкан (Aydogan Ozcan) из университета Калифорнии.

Группа учёных отказалась от микроскопов и использовала в своей работе особый светочувствительный чип размером 4 на 6 миллиметров. Его поместили на дно небольшой камеры, заполненной образцами спермы. Сверху жидкость подсвечивали красными светодиодами.

При этом тени от головок сперматозоидов падали на чип, который отслеживал их перемещение по горизонтали. Одновременно другая группа синих светодиодов освещала образец под углом. Это позволяло фиксировать движение клеток в вертикальной плоскости. Устройство делало снимки со скоростью 90 кадров в секунду. Такой подход позволил исследователям детально изучить движение сперматозоидов в трёх измерениях.

90% мужских половых клеток перемещались по слегка изогнутому пути, совершая легкие колебательные движения головки из стороны в сторону. Около 5% сперматозоидов двигались по идеальной спирали радиусом от 0,5 до 3 микрометров. При этом большинство спиралей закручивалось в правую сторону. (Озкан считает, что ещё рано говорить, связано ли это с какой-либо физиологической функцией.)

Теперь учёные хотят проверить характер движения сперматозоидов в условиях близких к тем, с которыми они сталкиваются на пути к яйцеклетке.

Явным минусом технологии является то, что можно следить только за движениями головки клеток. Хвост сперматозоидов (жгутик) слишком тонкий и светочувствительный элемент не фиксирует его тень. По мнению учёных, движения хвоста также очень важны для полного понимания физиологии процесса. Поэтому новая технология требует доработки.

Создатели чипа рассчитывают, что в будущем их детище полностью заменит дорогостоящее компьютерное оборудование, которое анализирует данные микроскопов, снимающих движение сперматозоидов в медицинских центрах репродукции. Помимо этого технология может быть использована для изучения особенностей движения бактерий и микроорганизмов, живущих в воде.

Также по теме:
В состязаниях сперматозоидов побеждают медленные и длинные
Обнаружен новый претендент на звание орального контрацептива для мужчин
Препятствия помогают червям двигаться быстрее