spermaVruchtbaarheid is een zeer gevoelig onderwerp. Vooral als er zich problemen voordoen. Een koppel eindigt al snel in het medische circuit. Een batterij aan testen is onaangenaam voor de vrouwen, maar ook voor de mannen kan het beschamend zijn. Het heeft er nu echter alle schijn van dat mannen dankzij een lab-on-a-chip test verlost gaan worden van een ongemakkelijk bezoekje aan het ziekenhuis.

Onderzoeker Loes Segerink van de Universiteit Twente ontwikkelde in 2011 een chip waarmee eenvoudig de kwaliteit van sperma kan worden getest. Hoe staat het nu met de chip? Scientias.nl ging in gesprek met Segerink om antwoord te krijgen op deze vraag.

Vruchtbaarheid
Ongeveer één op de zes koppels brengt een bezoek aan het ziekenhuis wanneer een zwangerschap lang op zich laat wachten. Verminderde vruchtbaarheid of onvruchtbaarheid bij mannen is in ongeveer dertig procent van de gevallen de factor. Koppels met vruchtbaarheidsproblemen kunnen worden behandeld met intra-uteriene inseminatie (IUI), in vitro fertilisatie (IVF) of intracytoplasmatische sperma-injectie (ICSI). Voordat een behandeling kan worden gestart, wordt de vruchtbaarheid van de man en vrouw onderzocht. Deze analyse wordt uitgevoerd in het laboratorium. Mannen moeten dan met een potje zaad naar het ziekenhuis. Naast dat het nogal beschamend voor de man kan zijn, is de analyse ook nog eens tijdrovend. Dit zijn dan ook de belangrijkste drijfveren en doelstellingen geweest voor Segerink om een onderzoek te starten. “De kwaliteit van het zaad is een momentopname. Het gevolg is dat de man in het geval van slechte kwaliteit zaad vaker een potje naar het ziekenhuis moet brengen. Met de chip kan een man in een paar weken tijd meerdere metingen doen en daardoor een beter beeld krijgen van de vruchtbaarheid van de man.” De man kan gewoon thuis, een stuk relaxter, zijn zaad testen met een systeem dat een betrouwbare en objectieve analyse levert. En de chip hoeft daarnaast ook niet op de vroege ochtend linea recta naar het ziekenhuis. Dat maakt het een stuk gemakkelijker, goedkoper en een beter alternatief voor de huidige analyse.

Loes Segerink met de lab-on-a-chip in het lab. Foto: Universiteit Twente

Loes Segerink met de lab-on-a-chip in het lab. Foto: Universiteit Twente

Thuistest
Hoe werkt zo’n chip? Op de chip zijn met behulp van microtechnologie kleine kanaaltjes gemaakt waarin passerende cellen worden geteld. De zaadcellen stromen door een vloeistofkanaal waarboven als een soort bruggetje elektroden zijn aangebracht. Beweegt een cel hier onderdoor, dan verandert even de elektrische weerstand. Behalve zaadcellen zijn ook witte bloedlichaampjes te detecteren. Deze geven een iets ander elektrisch signaal dan de zaadcellen. De lab-on-a-chip is een eenvoudig en compact systeem en kan nauwkeurig de concentratie van de zaadcellen vaststellen. De concentratie is belangrijk omdat als norm voor vruchtbaarheid geldt dat één milliliter ejaculaat minstens vijftien miljoen zaadcellen moet bevatten. Een tweede belangrijke eigenschap voor vruchtbaarheid is de beweeglijkheid. Met een kleine aanpassing van de lab-on-a-chip worden zwemmende en niet-zwemmende zaadcellen gescheiden en afzonderlijk geteld. Op deze manier wordt van het zaad ook de beweeglijkheid bepaald, zodat de chip een totaaltest aflevert. De chip doet daarbij de meting, een handzaam apparaatje presenteert de uitslag. Daarmee onderscheidt de methode zich van de huidige thuistests. Deze tests geven slechts informatie over de concentratie (aantal zaadcellen meer of minder is dan vijftien miljoen per per milliliter) en niet van kwantitatieve waarden die noodzakelijk bij een diagnose. “Als de hoeveelheid wel goed is, maar ze kunnen niet zwemmen dan werkt het alsnog niet.”

Commercialiseren
De lab-on-a-chip heeft al bewezen dat het een uitstekend product is voor een thuistest. Het spin-off bedrijf Medimate, dat is ontstaan uit onderzoeksinstituut MESA+ van de Universiteit Twente, heeft een chip op de markt gebracht voor manisch depressieve mensen. Manisch depressieve mensen hebben last van stemmingswisselingen. Om de sterkte van de wisselingen te onderdrukken, krijgen patiënten lithium als medicijn. De hoeveelheid lithium in het lichaam mag niet lager of hoger zitten dan een bepaald niveau, want dan is het giftig en dus levensgevaarlijk. Normaal gesproken moeten deze mensen eens in de zoveel tijd naar het ziekenhuis om te kijken of het lithiumgehalte op een normaal niveau zit. “De lithiumchip, die inmiddels ontwikkeld wordt door het spin-off bedrijf Medimate, helpt daarbij. De verwachting is dat de vruchtbaarheidschip dezelfde ontwikkeling zal doormaken en over een aantal jaren ook de weg naar de commerciële markt vindt,” vertelt Segerink.

WIST U DAT…

…wetenschappers een manier hebben ontdekt om het transport van spermacellen tijdens ejaculatie stil te leggen en mannen zo (tijdelijk) onvruchtbaar te maken?

Chip optimaliseren
Na een tussenstap, waarbij Segerink een chip ontwikkelde voor de veterinaire sector, heeft Segerink sinds kort het onderzoek naar de vruchtbaarheidschip weer opgepakt. De vruchtbaarheidschip werkt, maar staat nog wel in de kinderschoenen. “Wij lopen nog tegen een aantal problemen aan. In het lab kunnen wij de concentratie van het zaad meten. Maar concentratie is niet de enige indicator voor de kwaliteit van het sperma. Ook de beweeglijkheid van de cellen en hun vorm zijn bepalend. Dit wordt momenteel nog verder ontwikkeld zodat er ook uitspraak over het zwemgedrag van de zaadcellen gemaakt kan worden. De vraag in het vervolgonderzoek is nu of deze twee andere kwaliteitskenmerken op een vergelijkbare manier kunnen worden gemeten.” Het moet een totaalpakket worden waarbij de artsen meerdere eigenschappen van de zaadcellen kunnen aflezen en aan de hand van die informatie een diagnose kunnen stellen. “Onze volgende stap is de chip testen in de kliniek en daarvoor moeten wij een prototype bouwen.”

Een belangrijk punt dat Segerink ons wil meegeven, is dat het de bedoeling is dat de test niet verkrijgbaar zal zijn in de drogisterijen. Verminderde vruchtbaarheid brengt vaak emotionele en relationele problemen met zich mee. “Het idee is dat de mannen de test meekrijgen van de gynaecoloog. In de meeste gevallen komt een koppel samen naar het ziekenhuis. Mannen kunnen thuis, na het doen van de test, moeilijk zelf voor arts gaan spelen en een diagnose stellen. Er zijn artsen voor nodig om de kwaliteit te beoordelen en eventueel te kijken waar het probleem vandaan komt.” Voordat het zover is, moet er eerst een werkend concept komen. Daarna kan de productie worden gestart. En een vruchtbaarheidschip voor vrouwen? Dat zit er volgens Segerink in de komende tijd nog niet in. “De vruchtbaarheid van de vrouw is niet zo makkelijk te testen met een chip, omdat het bij vrouwen voornamelijk in het lichaam gebeurd,” aldus Segerink. Maar wie weet wat de toekomst voor ons in het verschiet heeft.