「冷凍真空乾燥(LyophilizationFreeze-drying)」是一種用來保存物品的方式,顧名思義就是利用冷凍與真空方式將物品脫水乾燥,變成一乾餅狀,以長期保存,需要時只要加水即可讓物品恢復成原本狀態,像太空食物便是利用此方式製作。而在生物醫學應用上,也常用在藥品、蛋白質製劑上,因為能夠有效保持物品化性,於是科學家將此技術發展到細胞的保存上。

有關卵子、胚胎的冷凍技術,主流從慢速冷凍進展到玻璃化冷凍,可達90%以上的存活率,精子則是大部分用慢速冷凍,也有50%以上存活率,保存凍精、凍卵、凍胚,就需要生殖中心裡的必備設備液態氮桶,然而日益增加的液態氮桶,不僅花費高、考驗存放空間,也需花人力維持補充,而冷乾技術剛好能解決這些問題,不僅體積小、可放冰箱保存,甚至便於運送,於是有關精、卵、胚胎的冷乾研究就此開始啦!

1954年,就有科學家嘗試將「精蟲」冷乾,但當時冷乾技術並不佳,一直發展到近年,才有較好結果,如圖一所示,冷乾後產生的精蟲乾餅,只要加溶劑回溶即可使用。

圖一、冷凍乾燥後的精蟲乾餅

而冷乾回溶的精蟲真的能用嗎?分別將冷乾後的精蟲保存在30℃4℃-20℃,三週之後回溶觀察,發現精蟲冷乾回溶後雖皆不具活動力,但4℃-20℃的條件下,可保持DNA完整性(圖二、表一)2012年另一篇發表在Fertility and Sterility的研究則發現,冷乾後精蟲雖細胞膜皆被破壞、不具活動力,但DNA完整性比慢速冷凍高,精蟲內細胞結構也保存得較好。另有團隊將冷乾回溶之精蟲打入卵子,也具受精能力,可形成正常受精卵(圖三)

圖二、30℃、4℃、-20℃保存三週後回溶之精蟲DNA染色

人類冷乾精蟲

完整DNA

精蟲濃度(x106/mL)

新鮮檢體

81.06 ± 9.2

10

30℃保存三週後回溶

1 ± 0

6.25

4℃保存三週後回溶

80.84 ± 7.1

8.75

-20℃保存三週後回溶

87.76 ± 0.8

10.25

表一、30℃4℃-20℃保存三週後回溶之精蟲DNA完整性

圖三、利用冷乾回溶精蟲ICSI的受精卵

卵子的冷乾保存大多還在動物研究,在牛的研究,冷乾回溶的卵子也具受精能力,可產生受精卵並分裂。目前人類的部分已實驗使用卵巢組織冷乾(圖四),也成功回溶MII卵子(圖五),但都還在很早期研究階段。或許有一天您可以直接將自己的冷凍精、卵、胚胎帶回家,放冰箱保存,需使用時,只要攜帶回或寄回生殖中心加入溶劑回溶培養,是不是很神奇呢?未來更多發展,就讓我們拭目以待吧!

圖四、冷乾卵巢組織

圖五、冷乾回溶之人類MII卵子

參考資料

  1. The future and the challenges of ART. Pasquale Patrizio. TSRM 2017
  2. Next generation in cryopreservation technology. Amir Arav. International Society for Fertility Preservation
  3. DNA integrity is maintained after freeze-drying of human spermatozoa. Fertil and Steril, 97(5), 1067-73.e1


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  1. 讓客戶減少來往臺灣或新竹的次數與時間,是我們送子鳥一直努力實行的企業文化-兩快哲學。以目前海外借卵的客戶來説,只需到送子鳥兩次即可完成試管嬰兒的療程:第一次來台為基本檢查以及冷凍精蟲,接著只需等待實驗室端解凍捐贈者卵子以及先生精蟲進行胚胎培養後,第二次來台就可解凍胚胎植入,因此如何提高解凍的存活率與使用率是整個療程的關鍵之一。以下為卵子受贈者凍胚和新鮮胚胎植入的結果,並不具差異性:
  2. 此篇研究的冷乾精蟲解凍後雖然不具活動力,但DNA的完整性卻比現階段的慢速冷凍法保留的更多。但因進行人工卵子體外受精時,精蟲活動力仍是評斷其品質的主要標的之一,究竟僵冷乾精蟲回溶後打入卵子內除可受精外,究竟對後續的胚胎發育有何影響目前尚未可知,故精蟲冷乾法應用於臨床階段仍需要進一步的評估與改良,發展出一種最有效率的精蟲冷凍法,造福更多需要的人。
  3. 卵子的冷凍在玻璃化冷凍法推出後變為普及,早期因卵子為單一細胞且表面積比體積的比率不高的情況下,使其對冷凍過程耐受度較胚胎為差,故解凍成效不彰;而玻璃化冷凍的應用則將卵子解凍存活率帶到90%左右。冷乾法於牛卵子的應用初步呈現不錯的成績,然而因各物種卵子的細胞膜組織成分比例不同(特別是脂質比例),故應用於人類的卵子是否可行值得我們的期待。