Forskare från University of Illinois har utvecklat ett sätt att producera 3-D-bilder av levande embryon hos nötkreatur som kan hjälpa till att bestämma embryots livsduglighet före provrörsbefruktning hos människor.

Infertilitet kan vara förödande för dem som vill ha barn. Många söker behandling, och kostnaden för en enda IVF-cykel kan vara $20, 000, vilket gör det önskvärt att lyckas med så få försök som möjligt. Avancerad kunskap om embryonens hälsa kan hjälpa läkare att välja ut de som med största sannolikhet leder till framgångsrika graviditeter.

Den nya metoden, publiceras i tidskriften Naturkommunikation , sammanförde elektro- och datateknikprofessor Gabriel Popescu och djurvetenskapsprofessor Matthew Wheeler i ett samarbetsprojekt genom Beckman Institute for Advanced Science and Technology vid U. of I.

Kallas gradientljusinterferensmikroskopi, metoden löser en utmaning som andra metoder har kämpat med – tjocka bilder, flercelliga prover.

I många former av traditionell biomedicinsk mikroskopi, ljus skiner genom mycket tunna vävnadsskivor för att skapa en bild. Andra metoder använder kemiska eller fysikaliska markörer som gör att operatören kan hitta det specifika föremål de letar efter i ett tjockt prov, men dessa markörer kan vara giftiga för levande vävnad, sa Popescu.

"När man tittar på tjocka prover med andra metoder, din bild tvättas ut på grund av ljuset som studsar av alla ytor i provet, " sa doktoranden Mikhail Kandel, medförfattaren till studien. "Det är som att titta in i ett moln."

GLIM kan sondera djupt in i tjocka prover genom att styra väglängden över vilken ljus färdas genom provet. Tekniken gör det möjligt för forskarna att producera bilder från flera djup som sedan sammansätts till en enda 3D-bild.

För att demonstrera den nya metoden, Popescus grupp gick samman med Wheeler och hans team för att undersöka ko-embryon.

"En av embryologins heliga graler är att hitta ett sätt att avgöra vilka embryon som är mest livskraftiga, "Sade Wheeler. "Att ha ett icke-invasivt sätt att korrelera till embryots livsduglighet är nyckeln; före GLIM, vi tog mer av en kvalificerad gissning."

Dessa kvalificerade gissningar görs genom att undersöka faktorer som färgen på vätskor inuti de embryonala cellerna och tidpunkten för utveckling, bland andra, men det finns ingen universell markör för att bestämma embryots hälsa, Sa Wheeler.

"Denna metod låter oss se hela bilden, som en tredimensionell modell av hela embryot på en gång, sa Tan Nguyen, den andra huvudförfattaren till studien.

Att välja det hälsosammaste embryot är inte slutet på historien, fastän. "Det ultimata testet kommer att vara att bevisa att vi har plockat ett friskt embryo och att det har utvecklat en levande kalv, sa Marcello Rubessa, en postdoktor och medförfattare till studien.

"Illinois har utfört in vitro-studier med kor sedan 1950-talet, "Sade Wheeler. "Att ha resurserna tillgängliga genom Gabriels forskning och de andra resurserna vid Beckman Institute har fungerat som ett perfekt stormscenario."

Teamet hoppas kunna tillämpa GLIM-teknologi på mänsklig fertilitetsforskning och behandling, samt en rad olika typer av vävnadsforskning. Popescu planerar att fortsätta samarbeta med andra biomedicinska forskare och har redan haft framgång med att titta på tjocka prover av hjärnvävnad i marint liv för neurovetenskapliga studier.