新型微流體裝置可協助不孕症患者分離具活動力之精子

文/茂盛醫院生殖中心胚胎師 蘇容秀、陳建宏

男性因素為不孕症主因之一

男性因素造成的不孕症佔所有不孕症的20-30%，其中包括：精液分析異常、生殖系統的結構、內分泌、功能或免疫異常…等。雖然，精液分析異常能作為男性不孕的診斷，但儘管精液分析正常，還是可能因為其他的男性因素導致生育能力下降。在一次射精取得的檢體中，精子的型態變化很大，從正常到明顯異常的都有。因此，從精液檢體中，分離出好的精子對不孕症治療是十分關鍵的。

目前臨床上的標準流程是利用密度梯度離心(圖一)的方法來處理精液檢體，利用活動的成熟精子比靜止或未成熟的精子具有更高的密度來進行分離。近年來，開發了一種微流體裝置(圖二)，不需要進行離心就能有效分離出活動力和形態正常的精子。從而潛在地避免因為離心的過程產生的氧化壓力或對DNA造成損傷(DNA damage)。微流體裝置的原理是建立一個模擬精子與卵子受精前須通過子宮頸和子宮的天然屏障，利用精子的運動性來進行分離。

▲圖一、密度梯度離心法

▲圖二、微流體裝置

微流體裝置能收集活動力佳且DNA碎片少的精子

在2018年時，Molly M Quinn和Liza Jalalian等作者於Human Reproduction期刊曾發表一篇研究，內容主要是在比較利用密度梯度離心以及微流體裝置處理精液檢體後的精液分析結果，結果顯示：不論是經過密度梯度離心，還是利用微流體裝置處理過後的精液，比起原始檢體具正確運動方向性精子(progressive motility)都有顯著的上升，並且微流體裝置處理過後的progressive motility比密度梯度離心更好，在統計學上有顯著差異。但是在精子數量的部分，微流體裝置最終收集到的精子數量比密度梯度離心來的少。另外，在精蟲DNA碎片(sperm DNA fragmentation) 的分析中，通過密度梯度離心處理的精蟲DNA碎片有明顯降低，而經過微流體裝置處理的精蟲DNA碎片幾乎無法檢測到。
 

已經知道利用微流體裝置處理精液檢體能夠有效的收集到活動力佳的精子，也能有效的降低精蟲DNA碎片，因此在2022年Molly M. Quinn和Liza Jalalian等作者於Human Reproduction期刊發表了一篇研究，利用隨機的方式分組，其中一組以密度梯度方式處理精液檢體做為控制組，另一組實驗組則是以微流體裝置 (ZyM otVR ICSI精子分離裝置) 進行精液的處理，最終比較兩組間的受精率、第三天及第五天的胚胎質量和植入後的結果。在這篇研究中的結果顯示：不論在受精率(控制組79.4% vs實驗組75.2%)、第三天高質量胚胎率(66% vs 68%)、高質量囊胚率(37.4% vs 37.4%)或者是植入後的臨床懷孕率(57.4% vs 51.6%)以及持續懷孕率(44.1% vs 44%)，兩組間都沒有看到顯著的差異。
 

雖然在這篇研究中，與密度梯度離心的方法相比，經過微流體裝置處理並進行ICSI授精的胚胎發展和臨床結果都沒有明顯的差異，但這樣的方式也沒有去影響或是折損胚胎的發展和臨床結果。此篇的作者認為，在往後的研究中若是能夠挑選已知是男性因素不孕症、精子DNA碎片升高或先前的IVF結果不如預期的案例來比較密度梯度離心與微流體裝置處理精液後，進行ICSI授精的胚胎發展與臨床結果，能夠更進一步的探討微流體裝置在IVF中的效益。
 

基於微流體分離精子之優勢，本院於2022年協同合作廠商亦投入開發微流體精子優選器，目前已初見成效，以簡單、快速之步驟分離具活力且高品質之精細胞，試驗證明所製備之精子具較低之DNA碎片比例，該研究產品已投入不孕症治療，造福男性不孕患者。

參考文獻：

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

圖片 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