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辅助生殖

在中国,不孕症长期以来一直是一个被忽视的健康问题。随着人口政策的放宽(2015年实施二胎政策,至2017年高龄产妇在三级医院分娩的比例由12.54%上升至17.43%),年轻夫妇的育儿态度和生活方式发生变化,推迟生育年龄的趋势越来越受到关注。因为随着年龄的增长,生育能力会下降,35岁以后会迅速下降。数据显示,中国不孕患病率从2007年的11.9%上升至2010年的15.5%,其中46.5%的不孕夫妇寻求不孕治疗。1, 2

面对不孕不育率的攀升,辅助生殖技术(Assisted Reproductive Technology, ART)已成为解决生育难题的最有效方法之一 3, 4。如人类卵胞质内单精子注射(Intracytoplasmic Sperm Injection, ICSI)技术开展至今已有30余年。其最初主要应用于针对严重少、弱、畸形精子症导致的男性不育患者的治疗,但随着未成熟卵体外培养、卵子冷冻、胚胎植入前遗传学检测等辅助生殖技术的开展,ICSI使用比例已大幅提升 5。在不孕症中男性因素约占50%,因而精子质量作为ART成功的关键因素之一,其优选与评估变成为了生殖医学研究的一个核心议题2, 6

精子质量问题亟需优化

近年来,受遗传因素(如克氏综合征)、环境因素(如长期接触重金属等有害物质)、不良生活习性(如熬夜、久坐等)等影响,导致男性精子质量下降趋势显著,已成为导致不育的重要原因之一。对2008~2018年国内7家精子库8989位捐精者的数据分析显示,与精子质量相关的各项指标,包括精液体积、精子总数、前向运动精子百分率、精子正常形态率均呈逐年下降趋势 7。当精液中的精子数量<1×106个/mL时会被定义为极重度少精症 5、没有精子则为无精子症 8、前向运动精子占比<32%则是弱精子症 9。针对这些低质精子问题,亟待好用的精子优选方法从中优选精子用于下游辅助生殖流程。

传统的精子优选方法主要包括密度梯度离心法(Density Gradient Centrifugation, DGC)和上游法(Swim-up, SU),相对新起技术则有磁激活细胞分离(Magnetic-Activated Cell Sorting, MACS)与磁悬浮技术(Magnetic Levitation, MagLev)等。相较而言,它们各自有着自己的优势,但也存在着各自的技术限制 10, 11, 12, 13 :上游法及密度梯度离心法等传统技术仍是当前使用最广泛的方法,它们都简便易行、可高通量分离游动活精子等优势,但却存在分离效率相对较低、潜在的精子损伤与难以分离不动活精子或低数量精子等问题;而磁激活细胞分离相对传统方法则可分离活力、活率和凋亡指数等方面质量更高的精子,却须额外引入单抗和磁珠、难以处理低数量精子及待大量临床验证等问题;更新的磁悬浮技术在无需任何标记的情况下可更好的处理不动活精子与低数量精子问题,并表现出去除碎片与非需杂细胞的潜在能力,但融入临床应用前还需要通过大规模研究进一步验证。总之,新兴的精子优选技术会更侧重于精子优选技术的完善,使其适应个性化的不孕不育症治疗方法,以改善辅助生殖的应用与患者护理。

利用悬浮技术革新精子优选方法

精子外膜对精子的功能至关重要,因为它首先参与了受精的许多环节,如获能、卵母细胞结合和顶体反应 14, 15。为了筛选出高质量的精子细胞,特别是在不动精子中优选活精子,便利了利用精子膜特性的方法。而悬浮技术(Levitation Technology™)正是通过细胞膜的完整与否进行分离,富集拥有完整细胞膜结构的高活力细胞(对于精子,无关其能否游动),同时去除细胞膜受损的死细胞、垂死细胞及细胞碎片。

该技术平台的3步法操作简便、快速,全程压力<1 psi可最大化保留细胞原生状态,且全程无需额外引入任何单抗或染色剂。最后,对于手术取精等样本,还可基于不同细胞类型在磁场中的悬浮特性,去除红细胞等非需杂细胞 16, 17。从而,从技术上突破对极重度少精症、无精子症和弱精子症的精子优选难题,为其辅助生殖的实施提供可能。

 

  1. Qiao J, Wang Y, Li X, et al. A Lancet Commission on 70 years of women’s reproductive, maternal, newborn, child, and adolescent health in China. Lancet. 2021 Jun 26;397(10293):2497-2536.
  2. 中国人口协会, 国家计生委. 中国不孕不育现状调研报告, 2021.
  3. Hummel WP, Kettel LM. Assisted reproductive technology: the state of the ART. Ann Med. 1997 Jun;29(3):207-14.
  4. Matteo, M (2023). Assisted Reproductive Technology. In: Bettocchi, C., Busetto, G.M., Carrieri, G., Cormio, L. (eds) Practical Clinical Andrology. Springer, Cham.
  5. 中国医师协会生殖医学专业委员会. 卵胞质内单精子注射(ICSI)技术中国专家共识(2023年). 中华生殖与避孕杂志2023年7月第43卷第7期.
  6. Ambar RF, Gava MM, Ghirelli-Filho M, et al. Tissue and sperm handling before assisted reproductive technology (ART): A systematic review. Arab J Urol. 2021 Jul 22;19(3):238-246.
  7. 杨静薇,黄学锋,王增军等.CSRM数据报告:2008~2018年中国健康男性精液质量变化分析.生殖医学杂志,2020,29(01):1-6.
  8. 中华医学会生殖医学分会第五届委员会. 无精子症不育诊断和治疗中国专家共识. 生殖医学杂志, 2023年1月第32卷第1期.
  9. 中华医学会生殖医学分会第五届委员会. 弱精子症病因及临床诊疗专家共识. 生殖医学杂志, 2023年2月第32卷第2期.
  10. Tiptiri-Kourpeti A, Asimakopoulos B, Nikolettos N. A Narrative Review on the Sperm Selection Methods in Assisted Reproductive Technology: Out with the New, the Old Is Better? J Clin Med. 2025 Feb 7;14(4):1066.
  11. Baldini D, Ferri D, Baldini GM, et al. Sperm Selection for ICSI: Do We Have a Winner? Cells. 2021 Dec 17;10(12):3566.
  12. Rappa KL, Rodriguez HF, Hakkarainen GC, et al. Sperm processing for advanced reproductive technologies: Where are we today? Biotechnol Adv. 2016 Sep-Oct;34(5):578-587.
  13. Tsou TC, Ray S, Maruf M, et al. Methods and Efficacy of Processing Testicular Sperm Samples in Obstructive and Non-Obstructive Azoospermia: A Systematic Review. J Mens Health. 2024 Nov;20(11):19-27.
  14. Shan S, Xu F, Hirschfeld M, Brenig B. Sperm Lipid Markers of Male Fertility in Mammals. J. Mol. Sci. 2021;22:8767.
  15. Hernández-Silva G, Fabián López-Araiza JE, López-Torres AS, et al. Proteomic characterization of human sperm plasma membrane-associated proteins and their role in capacitation. Andrology. 2020;8:171–180.
  16. Durmus G, Gupta R, Badamjav O, et al. A magnetic levitation platform for the isolation of mature sperm from TESE/TESA samples. Fertil Steril. 2018;109:E26–E27.
  17. Urey DY, Chan HM, Durmus NG. Levitational Cell Cytometry for Forensics. Adv Biol (Weinh). 2021 Mar;5(3):e2000441.