MACS: nuova tecnica di selezione spermatica

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MACS: nuova tecnica di selezione spermatica

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Il primo approccio per valutare la fertilità maschile è l’esecuzione dello spermiogramma che permette di definire la capacità fertilizzante degli spermatozoi.

In molti casi la determinazione del numero, della motilità e della morfologia spermatica non consente di motivare lo stato di infertilità maschile. A volte esistono condizioni di infertilità nonostante l’esame del liquido seminale presenti caratteristiche di normalità.

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Lo spermatozoo è una cellula complessa e potrebbe essere alterato nella sua funzione soprattutto quando le sue componenti sono sottoposte a stress ambientali, di tipo biochimico o biofisico.

Esistono condizioni di infertilità maschile dovuti a danno a livello del DNA spermatico. Il DNA spermatico, contenuto nel nucleo (la testa), si trova in forma condensata. Possono esservi alterazioni di questo DNA che, invece di essere correttamente condensato, sviluppa delle lesioni di una o entrambe le catene di DNA, definite frammentazione. Diventa quindi fondamentale comprendere la patogenesi della frammentazione del DNA spermatico.

Tra le cause che determinerebbero i danni al DNA spermatico e quindi la frammentazione vi è l’alterazione del processo apoptotico, cioè la morte programmata dello spermatozoo. L’apoptosi è un processo naturale delle cellule, grazie al quale una cellula invecchiata o danneggiata muore senza arrecare danno alle cellule adiacenti [1].

Nel caso delle cellule spermatiche, l’apoptosi avviene soprattutto a carico degli spermatogoni durante la spermatogenesi e ciò è importante perché blocca lo sviluppo completo di una cellula danneggiata. L’apoptosi avviene anche negli spermatozoi maturi nel momento in cui questi presentano alterazioni che potrebbero essere trasmesse alla progenie o che non permettono le normali funzioni della cellula stessa. A indurre questo processo di screening, soprattutto a livello delle cellule germinali ai primi stadi, sono le cellule del Sertoli che portano all’apoptosi il 50-60% delle cellule spermatiche [2].

Il processo di screening può a volte non essere efficiente per cui una percentuale di cellule germinali destinate all’apoptosi continua il processo di spermatogenesi. Inoltre, è bene tener presente che una cellula germinale con alterazioni nucleari o aneuploidie può svilupparsi in uno spermatozoo morfologicamente normale.

È stato infatti visto che spermatozoi apparentemente “normali” hanno già avviato dei fenomeni premortali (apoptotici) tra i quali appunto la frammentazione del filamento del DNA. Quindi uno spermatozoo morfologicamente normale non necessariamente presenta anche una buona qualità genomica. Tuttavia è noto che la cromatina nemaspermica e l’integrità del DNA sono essenziali per la fecondazione e il normale sviluppo embrionale. Sebbene uno spermatozoo con DNA frammentato possa comunque fertilizzare l’ovocita [3], eventuali frammentazioni nel DNA paterno che non vengono riparate dalla cellula uovo (soprattutto quelle a doppia elica di DNA) avranno conseguenze negative sullo sviluppo embrionale e fetale e quindi sul successo della gravidanza [4].

La MACS (Magnetic-Activated Cell Sorting) è una tecnica che consente tramite campi magnetici di eliminare gli spermatozoi apoptotici, ovvero quelli destinati a morire, e seleziona quelli sani che consentono la fecondazione. Le cellule apoptotiche a differenza delle cellule sane espongono sul lato extracellulare della membrana citoplasmatica la fosfotidilserina, che normalmente, nelle cellule normali, si trova esposta solo sul lato intracellulare (la fosfotidilserina nelle cellule apoptotiche trasloca da lato intracellulare a quello extracellulare della membrana).

La tecnica MACS consiste nell’utilizzo di “microbiglie” unite a una proteina (Annexin V) che si uniscono ai marcatori (fosfotidilserina) presenti sulla superficie degli spermatozoi programmati per la morte cellulare e di quelli che hanno già cominciato i fenomeni apoptotici. Questi spermatozoi, apparentemente normali ma marcati da queste microbiglie, a contatto con una colonna dotata di un microcampo magnetico vengono deviati nel loro percorso e trattenuti dal campo magnetico, mentre le cellule non legate ‟buone” continuano il loro percorso. Questi ultimi spermatozoi, quindi, potranno essere usati per le tecniche di PMA (ICSI/IMSI/PICSI). La selezione non avviene su base morfologica, ma su base funzionale selezionando un pool di spermatozoi con un DNA integro.

Questo miglioramento dei campioni seminali sembra che incida positivamente sulle percentuali di fecondazione e sulla qualità embrionaria, soprattutto nei pazienti con campioni severamente alterati [6]. Gli autori riportano migliori tassi di gravidanze nelle coppie in cui è stato utilizzato il sorting magnetico [7].

Quando è indicata?

La tecnica MACS può essere applicata a qualsiasi tipo di paziente, ma principalmente a:

  • pazienti destinati all’inseminazione intrauterina;
  • pazienti non fertili, con elevata frammentazione del DNA spermatico;
  • pazienti che hanno vissuto eventi abortivi ripetuti, senza altre cause identificate;
  • pazienti che si sono sottoposti ad almeno un ciclo FIVET/ICSI fallito e/o con embrioni di cattiva qualità.

Recentemente sono stati pubblicati vari studi che dimostrano come la MACS sia in grado di selezionare spermatozoi di morfologia migliore e con un minore grado di frammentazione del DNA.

Nel miglioramento delle tecniche di PMA molta attenzione sarà dedicata alla metodica di selezione di spermatozoi con migliore capacità fertilizzante [8].

Gli studi ci orientano a pensare che la ricerca dello spermatozoo con minor frammentazione del DNA sia la strada più promettente. La tecnica MACS appare una delle più adatte ad aumentare il tasso di gravidanza e diminuire quello di abortività.

Bibliografia

  1. Nagata S. Apoptosi by death factor. Cell org/10.1016/S0092-8674(00)81874-7.
  2. Sakkas D, Mariethoz E, Manicardi G, et al. Origin of DNA damage in ejaculated human spermatozoa. Rev Reprod 1999 Jan;4(1):31-7.
  3. Gil M, Sar-Shalom V, Melendez Sivira Y, et al. Sperm selection using magnetic activated cell sorting (MACS) in assisted reproduction: a systematic review and meta-analysis. J Assist Reprod Genet 2013;30:479-85
  4. Parmegiani L, Cognigni GE, Bernardi S, et al. “Physiologic ICSI”: hyaluronic acid (HA) favors selection of spermatozoa without DNA fragmentation and with normal nucleus, resulting in improvement of embryo quality. Fertil Steril 2010;93:598-604.
  5. Hozaien MM, Elqusi KM, Hassanen EM, et al. A comparison of reproductive outcome using different sperm selection techniques; density gradient, testicular sperm, PICSI, and MACS for ICSI patients with abnormal DNA fragmentation index. Fertil Steril 2018;110:e19-e20.
  6. Alvarez Sedo C, Vic N, Uriondo H, et al. Impact of sperm DNA fragmentation reduction using MACS: comparative clinical outcomes on a shared oocyte donation program. Fertil Steril 2018;110(4):e291-e292.
  7. Romany L, Rivera-Egea R, Meseguer M, et al. Magnetic activated sorting selection (MACS) of non-apoptotic sperm (NAS) improves ongoing pregnancy rates in homologous intrauterine insemination (IUI). Fertil Steril 2017;108(3):e128-e129.
  8. Gandini L, Lombardo F, Paoli D, Caruso F, Eleuteri P, Leter G, et al. Full-term pregnancies achieved with ICSI despite high levels of sperm chromatin damage. Hum Reprod 2004;19:1409-17.

 

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