fast diagnosis of men’s fertility using raman spectroscopy combined with chemometric methods: an experimental study

Background: idiopathic infertile men suffer from unexplained male infertility; they are infertile despite having a normal semen analysis, a normal history, and physical examination, and when female infertility factor has been ruled out.objective: the present study aimed to develop a metabolic fingerprinting methodology using raman spectroscopy combined with chemometrics to detect idiopathic infertile men vs. fertile ones by seminal plasma.materials and methods: in this experimental study, the seminal plasma of 26 men including 13 fertile and 13 with unexplained infertility who reffered to, avicenna infertility clinic, 2018, tehran, iran, have been investigated. the seminal metabolomic fingerprinting was evaluated using raman spectrometer from 100 to 4250 cm-1. the principal component analysis and discriminate analysis methods were used.results: the total of 26 samples were divided into 20 training and 6 test sets. the principal component analysis score plot of the training set showed that the data were perfectly divided into two sides of the plot, which statistically approves the direct effect of semen metabolome changes on the raman spectra. a classification model was constructed by linear discriminant analysis using the training set and evaluated by the test group which resulted in completely correct classification. while three of the six test samples appeared in the fertile group, the rest appeared in the infertile as expected.conclusion: metabolic fingerprinting of seminal plasma using raman spectroscopy combined with chemometric classification methods accurately discriminated between the idiopathic infertile men and the fertile ones and predicted their fertility type.

تشخیص سریع ناباروری مردان توسط آنالیز اسپرم با استفاده از طیف سنجی رامان همراه با روش های کمومتریکس: یک مطالعه آزمایشگاهی

مقدمه: مردان نابارور از ناباروری ناشناخته رنج می برند. آنها علیرغم آنالیز اسپرم معمولی، پیشینه طبیعی و معاینه فیزیکی، زمانی که باروری زنان آنها ثابت شده باشد جز مردان نابارور محسوب می شوند.هدف: طبقه بندی مردان بارور و نابارور بوسیله آنالیز اسپرم با استفاده از طیف سنجی رامان و روش های کمومتریکس.مواد و روش ها: در این مطالعه تجربی، پلاسمای منی 26 مرد، شامل 13 مرد بارور و 13 مرد با ناباروری غیرقابل توجیه که به پژوهشکده ابن سینا در سال 1397 مراجعه کرده بودند بررسی شد. پلاسمای اسپرم مردانه با استفاده از طیف سنجی رامان مورد آنالیز قرار گرفت. طیف های رامان با استفاده از تکنیک های کمومتریکس شامل تجزیه و تحلیل مولفه اصلی (PCA) و آنالیز تشخیصی (DA) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.نتایج: در مجموع 26 نمونه به 20 نمونه آموزشی و 6 نمونه آزمون تقسیم شدند. نتایج تکنیک های داده کاوی نشان داد که داده ها کاملا در دو طرف نمودار قرار گرفتند که از نظر آماری تأثیر مستقیم تغییرات متابولوم منی بر طیف رامان را تأیید می کند. یک مدل طبقه بندی با استفاده از تجزیه و تحلیل تکنیک خطی (LDA) با استفاده از مجموعه آموزش، ساخته و توسط گروه آزمون مورد ارزیابی قرار گرفت. در حالیکه از 6 نمونه گروه آزمون 3 نمونه در گروه بارور مشاهده شد، مابقی نمونه ها در گروه نابارور قرار گرفتند.نتیجه گیری: تشخیص اثر انگشتی متابولیت های اسپرم به عنوان یک ابزار غربالگری جدید، سریع، ایمن و غیرتهاجمی، می تواند در آزمایشگاه ها برای تشخیص ناباروری مردان استفاده شود.