日本熊本大学生命资源研究与支援中心资源开发领域的中尾聪宏研究员、竹尾透教授、生殖工学共同研究领域的中潟直己特任教授和京都大学病毒与再生医科学研究所的渡边仁美助教、近藤玄教授使用微流控设备的细胞分取装置，开发出了在体外受精中可以提高受精率的精子筛选技术。
精子在射出之后不能受精，通过在生物体内和培养液中的活性化获得受精能力，这种现象被称为“受精能力获得”。在体外受精中为了提高受精率，需要回收具有受精能力的精子。通常收集特定的细胞需要使用细胞分取装置，但是因为精子容易受到物理伤害，一般使用的细胞分取装置难以回收保持活力的精子。
中尾聪宏研究员的研究团队通过探讨各种细胞分取装置和精子分离使用的培养液，用微流控设备的细胞分取装置确定了筛选小鼠精子的最佳条件，并且成功地收集了保持活力的精子。最后，通过回收标记有荧光物质的受精能力获得的精子，从中筛选出受精率高的精子，进行了体外受精实验。
本技术有望在实验室动物和家畜的繁殖、生殖医疗中不孕治疗方面，增加体外受精的成功率。并且将其与标记精子的性染色体的技术相结合，有望应用于生产实验室动物和家畜的雌雄性别选择生育。
【研究内容】
在体外受精方面，选择具有受精能力的精子（受精能获得精子）以获得高受精率尤为重要。筛选精子通常使用细胞分取装置。细胞分取装置是一种可以分选出特定细胞的实验设备，用于筛选各种细胞。然而，由于精子容易受到物理刺激，因此利用常规的细胞分取装置筛选保持有活力的精子非常困难。
对此，中尾研究员的研究团队尝试开发了一种精子筛选技术，用微流控设备的细胞分取装置来减少对精子细胞的伤害。微流控设备装置是一种具有微小流动通道结构的小型实验装置，其宽度和深度在几微米到几百微米之间，广泛用于化学和生物研究。使用此设备探讨细胞分离和分离用培养液的最佳条件，研究团队成功地回收了保持活力的小鼠精子（图1）。此外，使用此设备回收的精子进行体外受精，成狗获得了受精卵（图2），并证实将受精卵移植到雌性小鼠的输卵管中顺利产子（图3）。
图1左：通过常规的细胞分取装置收集的小鼠精子（精子无法前进因为无法维持动力）
图1右：使用微流控设备的细胞分取装置收集的小鼠精子（精子保持活力可以活跃地移动）
※ 比 较 动 画 https://youtu.be/e6SYnvHJz2g
图2：使用微量控设备的细胞分取装置从筛选
图3:用细胞分取装置筛选的精子产下的幼崽中获得的二细胞期胚胎
研究团队使用该技术改进了体外受精技术。通常，受精能获得精子会经历被称为顶体反应的精子形态变化。利用经历顶体反应的获能精子的特征，用荧光物质予以标识，然后使用微流控设备的细胞分取装置筛选具有受精能力的精子和不具有受精能力的精子（未获能精子）。通过使用有受精能力和不具有受精能力的精子进行体外受精的结果表明，选择有受精能力的精子比未获能的精子受精率要高。
这项技术可以应用于治疗人类不孕，提高体外受精的成功率，也可以用于实验室动物和牲畜的有效繁殖以及雌雄的性别选择生育。
论文信息
题目：Successful selection of mouse sperm with high viability and fertility using microfluidics chip cell sorter
作者：Satohiro Nakao, Toru Takeo, Hitomi Watanabe, Gen Kondoh, Naomi Nakagata
期刊：Scientific Reports
URL: nature.com/articles/s41598-020-65931-z
文 熊本大学研究生院先导机构URA推进室（research-coordinator@jimu.kumamoto-u.ac.jp）
编辑修改 JST客观日本编辑部
