Sædkvaliteten hos menn har blitt dramatisk mye dårligere i løpet av de siste 40 årene, og antallet par som oppsøker behandling ved IVF-klinikker er økende. Nå er forskere i Tromsø i ferd med å utvikle et nytt mikroskop for IVF-behandling som kan få stor internasjonal betydning.

Ifølge ferske tall fra Verdens helseorganisasjon (WHO) trenger cirka hvert sjette menneske, rundt 17,5 prosent av den voksne befolkningen, hjelp til assistert befruktning. Rundt 3200 av de i alt 70.000 babyene som blir født i Norge hvert år, er såkalte «prøverørsbarn», og ved IVF-poliklinikken på UNN behandles rundt 300 par årlig.

‒ Ufrivillig barnløshet er i ferd med å bli et globalt helseproblem, sier professor Balpreet Singh Ahluwalia ved UiT ‒ Norges arktiske universitet.

Vis mer

Les mer

Balpreet Singh Ahluwalia leder forskningsgruppen ved UiT som jobber med nanoskopi og 3D-mikroskopet. Foto: Oddny J. Johnsen, Krysspress.

I samarbeid med UNN og Norinnova jobber Nanoskopigruppen ved UiT med å utvikle et 3D- og høyhastighetsmikroskop som kan øke muligheten for graviditet ved IVF-behandling.

Dramatisk nedgang i sædkvalitet

‒ Det har vært en dramatisk nedgang i sædkvaliteten på verdensbasis, noe vi også har merket på IVF-poliklinikken på Kvinneklinikken siden oppstarten av behandlingen av ufrivillig barnløse på midten av 80-tallet, forteller Mona Nystad, fag- og forsknigsleder ved IVF-poliklinikken på Kvinneklinikken ved UNN.

‒ Det har for eksempel vært en nedgang på 52 prosent i spermiekonsentrasjon fra 1973 til 2011, blant vestlige menn. Vi tror dette nye 3D- og høyhastighetsmikroskopet vil gi oss muligheten til å vurdere både sædceller, eggceller og embryo på en bedre måte, og forhåpentligvis øke sjansen for par til å bli gravide, sier Nystad.

Sammen med professor Ahluwalia, fra nanoskopiforskningen ved UiT, viser hun vei på universitetets campus hvor vi til slutt ender opp i Teknologibyggets kjeller. Her har seniorforsker Azeem Ahmad tilbrakt utallige timer mens han har konstruert og utviklet et helt unikt mikroskop.

‒ Vi tror dette verktøyet kan fungere godt i IVF-markedet. Men først må vi finne ut av hva slags informasjon de nye bildene kan gi, sier Ahmad.

Vis mer

Les mer

Her er deler av gjengen fra UiT og UNN som samarbeider om å forbedre sjansene for ufrivillig barnløse. Fra venstre avdelingsingeniør Viktoria Finanger ved UiT, fag- og forskningsleder Mona Nystad ved IVF-poliklinikken på UNN, postdoktor i Nanoskopi-gruppa på UiT, Vishesh Kumar Dubey, seniorforsker Azeem Ahmad ved UiT og forretningsutvikler Magnus Seppola fra Norinnova. Foto: Frode Abrahamsen

Både høy hastighet og detaljer

‒ Tidligere måtte vi velge: Enten høysensitive mikroskop eller høyhastighets mikroskop. Vi har nå klart å kombinere disse to, hvilket gir oss en unik mulighet til detaljert å studere levende celler med mye bevegelse som skal tilbake i kroppen hos mennesker. Sædceller beveger seg veldig fort, 50-100 mikrometer på ett sekund, men vi klarer nå å lage gode 3D-fremstillinger av disse med det nye mikroskopet. I fremtiden håper vi å forbedre oppfinnelsen til å bruke den til å studere eggceller og etter hvert også embryoer. Vi studerer også fiskehelse, patologi og kreft i et annet forskningsprosjekt med UNN og UIT, forklarer Ahluwalia, som har jobbet ved UiT siden 2007.

Ahmad ble ansatt her i 2015, og forskningen som mikroskopet er en del av startet i 2016. Både Ahluwalia og Ahmad er opprinnelig fra India, og er kommet til Tromsø for å delta i det særdeles internasjonale forskningsmiljøet ved UiT.

‒ Sist vi talte opp var Antarktis det eneste kontinentet som ikke er representert her, smiler professoren. Han trekker blant annet fram nærheten til UNN som et fortrinn som gjør UiT attraktiv for forskere fra hele verden.

Lager nytt bibliotek

Laboratoriearbeid, og spesielt mikroskopiske analyser, utgjør hoveddelen av analysene på IVF-poliklinikken. Assistert reproduksjonsteknologi (ART) er samlebetegnelsen på alt som involverer behandling av spermier (sædceller), oocytter (egg) og embryo. I dette prosjektet ønsker UNN og UiT å utvikle ikke-invasive metoder for analyse. Det betyr at de utvikler nye analysemetoder basert på cellenes utseende.

I dagens vanlige mikroskop kan de se forskjellen på gode og dårlige svømmere blant spermiene, de kan se om cellen har forstørret eller deformert hode, svakere «nakke» eller kortere hale. Trolig vil det nye mikroskopet gi dem enda flere parametere for måling av kvalitet.

‒ Ved siden av utviklingen av det nye mikroskopet, skal vi komme opp med nye løsninger for sortering og analyse av kjønnsceller og embryo, forklarer Mona Nystad.

Vis mer

Les mer

Her er forskjellen på hva klinikerne kan se i dagens mikroskop, versus slik bildet blir i det nye mikroskopet. Cellene de jobber med i mikroskopet er bittesmå. Eggcellen er på størrelse med et tiendedels knappenålshode. For så igjen å illustrere forskjellen i størrelse mellom egget og sædcellen, så er egget som Teknologibygget ‒ og sædcellen som en liten mus som skal forsøke å ta seg inn.

3D-bildene gjør at IVF-klinikken kan måle omkrets og se formen på hele cellen. Hvis alt går etter planen skal avdelingsingeniør og molekylærbiolog Viktoria Finanger ta en doktorgrad på analysearbeidet, mens hun bygger opp et bibliotek hvor hun beskriver sædcellenes normale 3D-utseende og kategoriserer ulike avvik. Dette arbeidet blir sentralt for å beskrive mikroskopets muligheter.

Må gi merverdi                                           

  ‒ De som jobber i IVF-klinikkene er særdeles dyktige, og et par trenede øyne i et 2D-mikroskop er raske til å finne avvik. Det som vi utvikler, må tilføre det kliniske arbeidet ytterligere verdi. Vi har noen steg til å ta før vi kommer dit, men vi håper at vårt mikroskop og teknologi kan være klar for markedet noen få år fra nå, sier Ahluwalia.

Norinnova er allerede koblet inn for å bistå forskerne med å ta prosjektet i en kommersiell retning gjennom patentering og forretningsutvikling av det nye 3D-verktøyet.

‒ Jeg må få understreke at mikroskopet i seg selv ikke leverer noen svar eller analyser. Det vi kan tilby er mer og bedre data, kombinert med et bibliotek som kan brukes ved analysene. Forhåpentligvis gjør dette det enklere for klinikere å plukke ut celler som gir de beste oddsene for en vellykket behandling, sier Ahluwalia.

Han tror mikroskopet på sikt kan få mange bruksområder, ikke bare innenfor medisin.

Tverrfaglig samarbeid

Innovasjonssamarbeidet med IVF-klinikken er en del av et UiT-talent-prosjekt ledet av Ahluwalia, og har foreløpig finansiering fra UiT og Norges Forskningsråd. Prosjektet består av en tverrfaglig gruppe med fysikere, molekylærbiologer, embryolog og ingeniører, som jobber både fra Tromsø, Oslo og ulike steder i utlandet.

‒ Det er en suksessfaktor at vi har mange ulike innfallsvinkler og derved løser problemer på utradisjonelle og kreative måter, sier fag- og forskningsleder Nystad.

Hun håper nå å få midler fra Helse Nord til å finansiere en ph.d.-stilling for å opprette analysebiblioteket, som må følge med det nye 3D-mikroskopet om det skal kunne tas i bruk i klinisk hverdag.

Kommersielle interesser

Ved poliklinikken på UNN bruker de ofte IVF-metoden, hvor de i en petriskål lar sædcellene konkurrere om å befrukte eggcellen. Men i tilfellene der sædcellene ikke er i stand til å trenge gjennom eggets membran, brukes mikroinjeksjon eller ICSI-metoden, hvor bioingeniørene på laboratoriet selv plukker ut en sædcelle som «skytes» inn i eggcellen. Spesielt her er det ekstra viktig å ha så mye informasjon om sædcellens kvalitet som mulig.

I og med at ICSI er den mest effektive metoden ved sædcellerelatert infertilitet, er den også den vanligste i mange kommersielle klinikker. Spesielt gjelder dette fertilitetsklinikkene i USA.

For kommersielle aktører kan dermed dette 3D-mikroskopet fra Tromsø bli ekstra interessant.