尋找夢幻中的健康精蟲! 單一精蟲顯微注射:運用新穎方法篩選高比率正常染色體的精蟲

2009-08-11
作者 送子鳥生殖中心

自從 1992 年發明了單一精蟲顯微注射(ICSI)後,大大改善了傳統試管嬰兒(IVF)中所面臨嚴重的男性不孕症的問題,但是即便是解決了受精的問題,還是無法成功百分百受精,與胚胎分裂,因此挑選一隻健康的精蟲(Sperm)就成為現今最重要的課題,也是許多男性夢寐以求,希望上天「許我一隻健康的精蟲」;而精蟲篩選標準主要從兩個面向:(1)精蟲的活動力(2)精蟲的形態。藉以挑選出正常染色體的精蟲,但是 Celik-Ozenci 等人發現僅利用顯微鏡 400 倍來觀察精蟲的形態並不足以篩選正常染色體的精蟲;因此,各大中心無不想盡辦法,但求一隻健康可用的精蟲,而在 2008 年 ESHRE 中,最為大家所採用的方式:

  1. PICSI®:耶魯大學 Jakab 等人所研發的新穎方法篩選出健康的精蟲,利用成熟精子具有與玻尿酸結合的特性(Sperm hyaluronic acid binding),來挑選最佳的精蟲。

  2. IMSI(Intracytoplasmic Morphologically Selected sperm Injection):是由以色列 Bartoov 等人研究發現,利用超高倍數(>6000倍)的光學顯微鏡,加上微分干涉相位差(Differential interference contrast)加大折射率差異,使精蟲更具立體感,來挑選最佳的精蟲。

本篇文章主要是就 Jakab 等人所研發的新穎的精蟲篩選方法來進行討論:

這個研究主要針對12個精蟲稀少的案例與12個精蟲品質優良並利用梯度離心的方式提升精蟲成熟度的案例進行研究。利用成熟的精蟲與玻尿酸結合的特性,來挑選精蟲,與未篩選的精蟲比較,藉由多色螢光原位雜交法(Fluorescence in situ hybridization:FISH)來觀察染色體正常的頻率。

  1. Experiment 1
    將12位中度精蟲稀少的精蟲(精蟲濃度 20.6±1.7×106/ml;活動力 52.1%± 2.5%)洗滌後,稀釋成濃度 30×106/ml,進行分析。
  2. Experiment 2
    將 12 位正常精蟲品質的精蟲(121.3±21.4×106/ml;活動力59.5%± 4.9%)利用梯度(45%/90%)離心法,分離洗滌精蟲,並調整濃度至 30×106/ml,進行分析。
  3. Experiment 3
    將 10 位精蟲稀少的精蟲(12.6±1.2×106/ml;活動力49.3%±4.0%)利用單一梯度(45%)離心法,分離洗滌精蟲,並調整濃度至 20×106/ml,進行分析。

結果

  1. 使用玻尿酸結合(HA-bound)篩選的精蟲確實可以有效降低染色體異常的機率。
    降低效果 Exp1:中度精蟲稀少 Exp2:正常的精蟲 Exp3:精蟲稀少
    17 disomy 4倍 × 4.5倍
    Sex chromosome
    disomies
    5.7倍 4.3倍 6.2倍
    Total dipliodies 6.2倍 5.8倍 2.8倍

  2. 不管在精蟲稀少或正常精蟲的觀察發現,利用 HA-bound 技術可以降低挑選出異常精蟲的頻率。

討論

  1. 玻尿酸存在女性的生殖道與卵丘(oocyte oophorus)之中,模擬自然的情況下,利用精蟲與玻尿酸結合的特性,來篩選健康成熟的精蟲,的確可以篩選出較高比率染色體正常、成熟、尚未DNA片段化(DNA fragmentation)的精蟲。
  2. 在安全上,玻尿酸在臨床上是經由美國FDA的認可,主要使用在培養液(Vitrolife:G系列)與精蟲的篩選(Pharmacia AB:Sperm Select),且並不會影響精卵受精。
  3. 比較使用 ICSI 懷孕與自然懷孕的自然流產率時,發現使用 ICSI 的自然流產率相對高於自然流產率;因此,作者進一步深入研究精蟲稀少(Oligozoospermia)需要藉由 ICSI 來幫助受精的人,比較單純隨機挑選形態與活動力正常的精蟲與利用玻尿酸結合篩選的精蟲,對於臨床懷孕率與流產率的影響。發現使用玻尿酸結合篩選後的精蟲,能提高臨床懷孕率且相對降低流產率。

 

參考資料

  • Huszr G, Ozenci CC, Cayli S, Zavaczki Z, Hansch E, Vigue L. Hyaluronic acid binding by human sperm indicates cellular maturity, viability, and unreacted acrosomal status. Fertil Steril 2003;79(suppl 3):1616-24
  • Attila J, Denny S, Elena D, Sevil C, Ertug K, David W, Alberto R, Gabor H. Intracytoplasmic sperm injection:a novel selection method for sperm with normal frequency of chromosomal aneuploidies. Fertil Steril 2005;84:1665-1673
  • Berkoivtz A, Eltes F, Yaari S, Katz N, Barr I, Fishman A, Bartoov B. The morphological normalcy of the sperm nucleus and pregnancy rate of intracytoplasmic injection with morphologically selected sperm. Hum Reprod 2005;20:185-190
  • http://www.inalmed.ru/imsi/st1.htm

評論

賴興華 醫師
賴興華 醫師
  1. 越來越多研究顯示胚胎品質與精蟲品質有關,自從 ICSI 問世以後,曾有一段時間男性精蟲品質被忽略了,認為只要是活的精蟲就可以了,隨著囊胚期培養與卵子捐贈的經驗累積,發現精蟲品質不良者,囊胚養成率偏低,流產率增加,所以又回頭關注精蟲品質,試圖找一隻最優的精蟲來與卵子做完美結合。
  2. 這篇研究利用精蟲特性來篩選相對優質精蟲,跳脫 WHO 傳統方式,這將會是未來的趨勢,這幾年 ART 的觀念正在改變,重質的觀念更勝於量,例如使用少量排卵針(Minidose)或調整型自然週期(Modified Natural cycle)來誘導少量優質卵子,挑選相對優質精蟲來受精,一切都是為了植入一顆比較優良的胚胎而努力,相信不久將來真的可以輕鬆實現只植入一顆優質胚胎就能有滿意的成績。
  3. 處理精蟲與判斷精蟲好壞的觀念正在改變,從事生殖工作的您是否也感受到了。

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