新型微流体装置可协助不孕症患者分离具活动力之精子

文/茂盛医院生殖医学中心胚胎师 苏容秀、陈建宏博士
 

男性因素为不孕症主因之一

男性因素造成的不孕症占所有不孕症的20-30%，其中包括：精液分析异常、生殖系统的结构、内分泌、功能或免疫异常等。虽然，精液分析异常能作为男性不孕的诊断，但尽管精液分析正常，还是可能因为其他的男性因素导致生育能力下降。在一次射精取得的检体中，精子的型态变化很大，从正常到明显异常的都有。因此，从精液检体中，分离出好的精子对不孕症治疗是十分关键的。
目前临床上的标准流程是利用密度梯度离心（图一）的方法来处理精液检体，利用活动的成熟精子比静止或未成熟的精子具有更高的密度来进行分离。近年来，开发了一种微流体装置（图二），不需要进行离心就能有效分离出活动力和形态正常的精子。从而潜在地避免因为离心的过程产生的氧化压力或对DNA造成损伤（DNA damage）。微流体装置的原理是建立一个模拟精子与卵子受精前须通过子宫颈和子宫的天然屏障，利用精子的运动性来进行分离。
 

▲图一、密度梯度离心法

▲图二、微流体装置

 

微流体装置能收集活动力佳且DNA碎片少的精子

在2018年时，Molly M Quinn和Liza Jalalian等作者在《Human Reproduction》期刊曾发表一篇研究，内容主要是比较利用密度梯度离心以及微流体装置处理精液检体后的精液分析结果，结果显示：不论是经过密度梯度离心，还是利用微流体装置处理过后的精液，比起原始检体具正确运动方向性精子（progressive motility）都有显著的上升，并且微流体装置处理过后的progressive motility比密度梯度离心更好，在统计学上有显著差异。但是在精子数量的部分，微流体装置最终收集到的精子数量比密度梯度离心来的少。另外，在精子DNA碎片（sperm DNA fragmentation）的分析中，通过密度梯度离心处理的精子DNA碎片有明显降低，而经过微流体装置处理的精子DNA碎片几乎无法检测到。

已经知道利用微流体装置处理精液检体能够有效的收集到活动力佳的精子，也能有效的降低精子DNA碎片，因此在2022年Molly M. Quinn和Liza Jalalian等作者在《Human Reproduction》期刊发表了一篇研究，利用随机的方式分组，其中一组以密度梯度方式处理精液检体做为控制组，另一组实验组则是以微流体装置（ZyMōt™ VR-ICSI 精子分离装置） 进行精液的处理，最终比较两组间的受精率、第三天及第五天的胚胎质量和植入后的结果。在这篇研究中的结果显示：不论在受精率（控制组79.4% vs实验组75.2%）、第三天高质量胚胎率（66% vs 68%）、高质量囊胚率（37.4% vs 37.4%）或者是植入后的临床怀孕率（57.4% vs 51.6%）以及持续怀孕率（44.1% vs 44%），两组间都没有看到显著的差异。

虽然在这篇研究中，与密度梯度离心的方法相比，经过微流体装置处理并进行ICSI授精的胚胎发展和临床结果都没有明显的差异，但这样的方式也没有去影响或是折损胚胎的发展和临床结果。此篇的作者认为，在往后的研究中若是能够挑选已知是男性因素不孕症、精子DNA碎片升高或先前的IVF结果不如预期的案例来比较密度梯度离心与微流体装置处理精液后，进行ICSI授精的胚胎发展与临床结果，能够更进一步的探讨微流体装置在IVF中的效益。

基于微流体分离精子之优势，本院于2022年与合作厂商共同投入开发微流体精子优选器，目前已初见成效，以简单、快速之步骤分离具活力且高品质之精细胞，试验证明所制备之精子具较低之DNA碎片比例，该研究产品已投入不孕症治疗，造福男性不孕患者。
 

参考文献：

• Quinn, M. M., Ribeiro, S., Hernandez, F. J., Simbulan, R. K., Jalalian, L., Cedars, M. I., & Rosen, M. P. (2022). Microfluidic Preparation of Spermatozoa for ICSI Produces Similar Embryo Quality to Density-Gradient Centrifugation: A Pragmatic, Randomized Controlled Trial. Human Reproduction, 37(7), 1406–1413. https://doi.org/doi.org/10.1093/humrep/deac099
• Quinn, M. M., Jalalian, L., Ribeiro, S., Ona, K., Demirci, U., Cedars, M. I., & Rosen, M. P. (2018). Microfluidic Sorting Selects Sperm for Clinical Use with Reduced DNA Damage Compared to Density Gradient Centrifugation with Swim-up in Split Semen Samples. Human Reproduction, 33(8), 1388–1393.https://doi.org/10.1093/humrep/dey239
• Orsolini , M. F., Meyers , S. A., & Dini , P. (2021). SettingsOrder Article Reprints Open AccessReview An Update on Semen Physiology, Technologies, and Selection Techniques for the Advancement of In Vitro Equine Embryo Production: Section II. Animals, 11(11), 3319. https://doi.org/10.3390/ani11113319