La PICSI: di che cosa si tratta e la sua utilità

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La PICSI: di che cosa si tratta e la sua utilità

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Il numero di coppie che ricorrono ai trattamenti di fecondazione in vitro (FIV) è in costante aumento in tutto il mondo; in particolare, l’infertilità colpisce il 10-15% circa delle coppie e il 30-50% di queste sono dovute a fattore maschile. Oltre ai principali parametri di valutazione del liquido seminale, quali concentrazione, motilità, vitalità e morfologia, la frammentazione del DNA nemaspermico viene oggigiorno considerata dai clinici come un fattore da prendere in considerazione per la qualità complessiva, in quanto è stato dimostrato influenzare la fecondazione, il clivaggio, la blastulazione, l’impianto, la gravidanza clinica, l’aborto spontaneo e i tassi di nati vivi dopo i trattamenti di procreazione medicalmente assistita (PMA) [1].

In generale un fattore maschile viene gestito attraverso la scelta meticolosa della tecnica di fecondazione in vitro che permette di bypassare questa problematica e aiutare le coppie a realizzare il loro sogno di diventare genitori.

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La ICSI fisiologica, o PICSI (dall’inglese Physiological Intracytoplasmic Sperm Injection), è una tecnica innovativa di fecondazione in vitro di II livello, realizzabile sia con gameti della coppia (omologa) sia con gameti provenienti da donatori (eterologa). Questa metodica di ultima generazione si basa sull’utilizzo, durante la selezione nemaspermica, dell’acido ialuronico (Hyaluronic Acid, HA), una componente naturale della matrice extracellulare del cumulo ooforo (CO) che ricopre un ruolo critico nella selezione degli spermatozoi durante il processo di fecondazione [2].

Il CO è un rivestimento di cellule della granulosa dell’ovocita, che, in seguito al picco di ormone luteinizzante (LH) prodotto dall’ipofisi poco prima dell’ovulazione, viene stimolato nella produzione di una matrice amorfa contenente alti livelli di HA. Le ialuronidasi (o ialuronoglucosaminidasi) sono una classe di enzimi appartenenti alle idrolasi che degradano l’acido ialuronico. Durante il processo di fecondazione, la ialuronidasi, rilasciata tramite reazione acrosomiale dello spermatozoo, permette di superare il CO e raggiungere l’ovocita facilitandone la penetrazione [3].

Nel corso degli anni è stato ampiamente dimostrato il ruolo indispensabile dello spermatozoo nel processo di fecondazione è nell’embriogenesi. Nelle primissime fasi, la selezione accurata dello spermatozoo risulta fondamentale per la formazione dello zigote [4]. Questa cellula diploide originata dall’unione del gamete maschile (lo spermatozoo – aploide) con il gamete femminile (l’ovocita – aploide), presenta una combinazione di DNA tra le due cellule gametiche e contiene tutte le informazioni genetiche necessarie per la generazione un nuovo organismo individuale. Dallo zigote ha origine l’embrione [5], il quale può risultare direttamente non evolutivo oppure dare origine a un ridotto numero di blastocisti con una minore probabilità di impianto e un maggior rischio di aborto spontaneo, nel caso di alta percentuale di frammentazione del DNA nemaspermico.

Nella pratica clinica, tutte le tecniche di procreazione medicalmente assistita necessitano di una raccolta dell’eiaculato tramite masturbazione, in un contenitore sterile, con un periodo di astinenza compreso tra 2 e massimo 7 giorni. Il campione viene lasciato liquefare per circa 30 minuti a 37 °C e successivamente trattato tramite metodica gradiente e/o swim-up [6], in modo tale da prepararlo per le tecniche di FIV. La microiniezione dello spermatozoo all’interno dell’ovocita può avvenire tramite:

  • ICSI (Intracytoplasmic Sperm Injection): in questo caso, l’embriologo (il biologo specializzato in tecniche di fecondazione in vitro) utilizza un polimero solubile in acqua, il polivinpirrolidone (PVP), che aumenta la viscosità del terreno di coltura, permettendo la selezione degli spermatozoi sulla base della loro motilità e delle loro caratteristiche morfologiche (testa, collo e coda) [7];
  • IMSI (Intracytoplasmic Morphologically selected Sperm Injection): questa tecnica si basa principalmente sull’utilizzo di microscopi elettronici che permettono ingrandimenti elevati (circa 6000x), consentendo un’immagine amplificata e dettagliata dello spermatozoo, in particolare della testa [8];
  • PICSI.

Nel caso della PICSI [2,10], il PVP viene sostituito con un altro terreno di coltura viscoso a base di HA. Gli spermatozoi che hanno completato il processo di maturazione cellulare (la spermatogenesi) sono in grado di legarsi e quindi “bloccarsi” in vitronella zona di interfaccia tra gocce di terreno tamponato e gocce di HA, permettendone la loro selezione. In particolare, è stato ampiamente dimostrato che nella maggior parte dei casi gli spermatozoi selezionati tramite PICSI:

  • presentano uno stadio di maturazione ottimale,
  • contengono meno danni a livello del DNA e aneuploidie cromosomiche.

Uno spermatozoo così prescelto presenterà quindi la testa bloccata, grazie all’interazione biochimica tra proteine di superficie e molecole di iauloronato, e movimenti del flagello che ne garantiranno la vitalità.

Il preciso stadio di maturazione dello spermatozoo nelle fasi avanzate della spermatogenesi, la presenza di anomalie cromosomiche e l’integrità del DNA nemaspermico non sono osservabili al solo microscopio. L’utilizzo della PICSI, invece, permette una selezione nemaspermica molto più stringente, riducendo l’incidenza di aneuploidie cromosomiche grazie a una percentuale maggiore di integrità del DNA e aumentando la raccolta di spermatozoi morfologicamente normali.

In particolare, questa tecnica di micromanipolazione viene indicata nel caso di:

  • ripetuti fallimenti da tecnica ICSI;
  • ripetuto sviluppo di embrioni/blastocisti di bassa qualità e/o non evolutivi;
  • ripetuto fallimento di impianto (assenza di impianto dopo ripetuti trasferimenti embrionari);
  • poliabortività (più di due aborti consecutivi o alterni tra gravidanze evolutive);
  • DFI (DNA fragmentation index) elevato;
  • età della donna ≥38 anni.

In questi specifici casi, la PICSI permette:

  • un aumento del tasso di fecondazione degli ovociti;
  • un miglioramento della qualità embrionaria;
  • un aumento del tasso di sviluppo delle blastocisti;
  • un aumento del tasso di impianto.

Tuttavia, come ogni tecnica di fecondazione in vitro la PICSI presenta anche limiti/svantaggi, quali:

  • impossibilità di eseguire la PICSI in assenza di motilità del liquido seminale;
  • impossibilità di eseguire la PICSI nel caso di concentrazione nemaspermica ≤1 milione/ml;
  • costi più elevati, dovuti a utilizzo di attrezzature più costose e necessità di embriologi maggiormente specializzati.

Studi recenti che hanno messo a confronto la ICSI convenzionale con la PICSI, e riassunti nella Cochrane del 2019 [11], non hanno messo in luce differenze significative tra i nati vivi e le gravidanze cliniche, ma la PICSI sembrerebbe diminuire il tasso di aborto spontaneo rispetto alla ICSI convenzionale (9-16% vs 20%).

In conclusione, la completa atossicità dell’HA, la netta analogia con il processo fisiologico naturale di selezione nemaspermica, il miglioramento degli outcome per quelle coppie precedentemente sottoposte a diversi cicli di ICSI convenzionale e la possibile riduzione delle complicanze genetiche fanno sì che la PICSI possa rappresentare una valida alternativa alla ICSI, prima di interrompere completamente la ricerca di una gravidanza o di accedere ai percorsi di PMA con donazione eterologa.

Tuttavia, ci sono ancora molte strade da percorrere per far sì che la PICSI possa essere considerata come un vantaggio durante i trattamenti di fecondazione assistita e essere infine raccomandata per l’uso nella routine dei laboratori di embriologia.

Bibliografia

  1. Cho CL, Agarwal A. Role of sperm DNA fragmentation in male factor infertility: a systematic review. Arab Assoc Urol 2018;16:21-34.
  2. Kirkman-Brown J, Pavitt S, Khalaf Y, et al. Sperm selection for assisted reproduction by prior hyaluronan binding: the HABSelect RCT. Southampton (UK): NIHR Journals Library; 2019 Feb. PMID: 30758931.
  3. Hirohashi N, Yanagimachi R. Sperm acrosome reaction: its site and role in fertilization. Biol Reprod 2018;99(1):127-33.
  4. Papale L, Fiorentino A, Montag M, Tomasi G. The zygote. Hum Reprod 2012 Aug;27 Suppl 1:i22-49.
  5. Vaillancourt C, Lafond J. Human embryogenesis: overview. Methods Mol Biol 2009;550:3-7.
  6. Hernández-Silva G, López-Torres AS, Maldonado-Rosas I, et al. Effects of semen processing on sperm function: differences between swim-up and density gradient centrifugation. World J Mens Health 2021;39(4):740-9.
  7. Rubino P, Vigano P, Luddi A, Piomboni P. The ICSI procedure from past to future: a systematic review of the more controversial aspects. Hum Reprod Update 2016;22(2):194-227.
  8. Mangoli E, Khalili MA. The beneficial role of intra cytoplasmic morphologically selected sperm injection (IMSI) in assisted reproduction. J Reprod Infertil 2020;21(1):3-10.
  9. Avalos-Duran G, Canedo-Del Angel AME, Rivero-Murillo J, et al. Physiological ICSI (PICSI) vs. conventional ICSI in couples with male factor: a systematic review. JBRA Assist Reprod 2018;22(2):139-47.
  10. Witt KD, Beresford L, Bhattacharya S, et al. Hyaluronic acid binding sperm selection for assisted reproduction treatment (HABSelect): study protocol for a multicentre randomised controlled trial. BMJ Open 2016;6(10):e012609.
  11. McDowell S, Kroon B, Ford E, et al. Advanced sperm selection techniques for assisted reproduction. Cochrane Database Syst Rev 2014 Oct 28;(10):CD010461.

 

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