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이 프로토콜은 정자 운동성 특성과 thigmotaxis를 활용하여 DNA 단편화 지수가 낮은 고품질 정자를 스크리닝하는 방법을 설명합니다. 이 방법은 U자형 수평 수영 레인을 사용하여 고품질 정자가 완충 방울을 통해 반대쪽에 도달할 수 있도록 하고 죽은 정자, 세포 파편 및 불순물은 배제합니다.
인간의 정액은 점진적으로 운동하는 정자, 비점진적으로 운동하는 정자, 불활동성 정자, 세포 파편 및 점성 정액 혈장을 포함하는 복잡한 혼합물입니다. 고품질 정자는 정상적인 형태를 가진 점진적으로 운동하는 정자를 말하며, 종종 DNA 단편화 지수(DFI)가 낮고 수정 가능성이 높습니다. 고품질 정자를 준비하는 것은 인간 보조 생식 기술에서 중요한 단계입니다. 기존의 정자 전처리 방법인 불연속 밀도 구배 원심분리(DGC)는 시간이 많이 걸리고 노동 집약적입니다. 반복적인 원심분리는 정자 DNA를 손상시켜 후속 수정 및 배아 발달에 영향을 미칠 수 있습니다. 본 연구에서는 세포질 내 정자 주입(ICSI) 정자를 준비하기 위한 U자형 수평 수영(UHS) 방법을 소개하여 원심분리가 정자 DNA에 미치는 해로운 영향을 크게 제거합니다. UHS 방법은 ICSI 작동 접시 내에서 비료 배지를 사용하여 UHS 레인을 만드는 것입니다. 10μL 수정 배지 미세방울을 UHS 레인 왼쪽의 시작점에 배치하여 정액을 담습니다. 두 개의 추가 10μL 비료 배지 완충액 방울이 레인의 왼쪽 중간 부분을 따라 간격으로 배치되며, 모든 방울은 수정 배지로 연결됩니다. 그런 다음 접시를 배양 오일로 덮고 37 ° C에서 6 % CO2 와 함께 밤새 배양하여 평형을 이룹니다. 그 후, 3 μL의 정액이 시작점의 미세방울에 추가됩니다. 고품질 정자는 UHS 레인의 오른쪽으로 헤엄쳐 ICSI 주사 바늘로의 흡입을 용이하게 합니다. 죽은 정자, 세포 파편 및 기타 점성 불순물은 대부분 초기 지점 또는 완충액 방울에 남아 있습니다. UHS 및 DGC 기술을 모두 사용하여 21개의 정액 샘플을 동시에 처리하고 DFI를 비교했습니다. 그 결과, DGC 그룹의 DFI는 5.5% ± 3.2%인 반면, UHS 그룹의 DFI는 1.7% ± 1.1%였다. 두 그룹 간의 차이는 통계적으로 유의했다(P < 0.05).
정액 최적화 및 정자 준비 기술은 구조적으로나 기능적으로 우수한 정자로 풍부한 세포 분획을 얻는 데 중요한 역할을 하며, 이는 인간 보조 생식 기술의 핵심 단계입니다1. 정액 최적화의 목적은 다음과 같습니다 : (1) 정액 혈장에서 프로스타글란딘, 면역 활성 세포, 항 정자 항체, 움직이지 않는 저품질 정자, 박테리아 및 파편을 줄이거나 제거합니다. (2) 정액의 점도를 줄이거나 제거합니다. (3) 정자 수용력을 촉진하고 수정 능력을 향상시킵니다. 이상적인 정자 준비 기술은 정자와 백혈구에 의한 활성산소종(ROS) 생산을 통해 DNA 무결성을 보존하고 기능 장애를 유발하지 않는 고기능 정자 집단을 회복해야 합니다2.
현재 가장 널리 사용되는 정자 제제 기술은 DGC 방법입니다. 이 방법의 장점은 회수율이 높고3 표준화가 쉽다는 것입니다. 실제 사용에서는 이중 밀도 그래디언트 방법4, 미니 DGC 방법 또는 단층 그래디언트 원심분리 방법5에 대한 시편의 품질에 따라 유연하게 선택할 수 있습니다. 이 방법은 세포 파편, 오염된 백혈구, 비생식 세포 및 퇴행성 생식 세포가 없는 활력이 좋은 고품질 정자를 준비하는 데 사용할 수 있습니다. 그러나 이 방법의 단점은 원심분리가 필요하여 정자 DNA가 손상될 수 있다는 것입니다6.
여기에 제시된 방법은 Baldini et al.7의 원래 연구에서 채택된 것으로, 주사 접시에서 수평 정자 이동에 초점을 맞췄습니다. 이 수정된 방법은 U자형 수평 레인을 통합하여 강한 생명력을 가진 고품질 정자를 분리합니다. 원심분리로 인한 DNA 손상을 방지하고 세포질 내 정자 주입(ICSI) 절차 중 죽은 정자, 세포 파편 및 기타 점성 불순물의 영향을 최소화합니다.
구체적인 접근 방식에는 수정 배지를 사용하여 ICSI 운영 접시에 UHS 레인을 만드는 것이 포함됩니다. 10μL 수정 배지 미세방울을 UHS 레인의 왼쪽 시작점에 배치하여 정액을 담습니다. 두 개의 추가 10μL 비료 배지 완충액 방울이 UHS 레인의 왼쪽 중간 부분에 간격으로 배치되고 모든 방울은 수정 배지로 연결됩니다. 배양유로 설정을 덮은 후, 접시는 평형을 위해 6 % CO2 와 함께 37 ° C에서 밤새 배양됩니다. 그 후, 3μL의 정액을 UHS 레인의 왼쪽에 있는 시작점의 미세방울에 추가합니다. 고품질 정자는 UHS 레인의 오른쪽에 있는 트랙으로 헤엄쳐 가서 ICSI 주사 바늘로 수집을 용이하게 합니다. 죽은 정자, 세포 파편 및 기타 점성 불순물은 주로 원래 위치 또는 완충액 방울에 남아 있습니다.
미세유체 칩은 여성 생식관의 자연 선택 과정을 시뮬레이션하여 원심분리 없이 정액에서 고품질 정자를 최적으로 분리할 수 있습니다. 이는 정자운동성을 개선하고8 정자 DNA 단편화 지수를 줄이며9 임신 결과를 향상시키는 데 매우 중요하다10. 그러나 이러한 장치의 제조는 복잡하고 비용이 많이 들며 광범위하게 구현하기가 어렵습니다.
본 명세서에 기술된 프로토콜은 새롭고 간단하며 실현 가능한 대안을 제시한다. 정자 운동성 특성을 활용함으로써 이 방법은 미세유체 기술과 유사한 결과를 달성합니다. 준비된 정자는 강한 생명력, 낮은 DNA 단편화 지수를 나타내며 ICSI에 사용하기에 매우 적합합니다.
본 연구는 난징의과대학 산하 화이안 제1인민병원 의료윤리위원회의 승인을 받았다(승인번호: KY-2024-181-01). 이 연구에 사용된 샘플의 환자로부터 정보에 입각한 동의를 얻었습니다. 절차는 우수한 실험실 관행 및 임상 지침11,12에 따라 숙련된 직원이 수행해야 합니다. 사용된 시약 및 장비에 대한 자세한 내용은 재료 표에 나와 있습니다.
1. ICSI 운영 접시의 준비
2. 정액 샘플 채취
3. 정액 표본 분석
4. 난모세포 채취
5. 정자 선택 및 ICSI 작동
6. DGC 방법을 이용한 정자 준비
7. 정자 핵 DNA 무결성 검출 (Sperm Chromatin Dispersion Method, SCD)
8. 통계 분석
UHS 및 DGC 방법을 사용하여 21개 샘플의 처리를 최적화하고 두 방법 간의 정자 DNA 단편화 지수를 비교했습니다. ICSI 접시에서 UHS 트랙을 사용하는 방법은 정자에 손상을 줄 수 있는 DGC를 대체할 수 있습니다. 진행성 운동성이 좋은 고품질 정자는 U자형 트랙의 가장자리를 따라 부드럽게 헤엄치므로(그림 2) ICSI 바늘이 개별적으로 쉽게 잡을 수 있습니다...
이 기사에서 설명한 UHS 방법을 사용하여 고품질 정자를 분리하는 핵심 단계는 완충액이 있는 UHS 레인을 설정하는 것입니다. UHS 레인과 완충액은 모두 세척 및 수신된 정액을 사용하여 생성됩니다. UHS 레인은 고품질 정자가 자유롭게 수영하고 트랙 가장자리를 따라 축적되도록 안내하여 수집하기 쉽습니다. 완충액 방울은 정액의 점도를 낮추어 죽은 정자, 세포 파편 및 기...
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없음.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
7% Polyvinyl pyrrolidone Solution | Vitrolife Sweden AB | 10111 | ICSI |
Aspirator | LABOTECT | - | Aspirator |
Biological clean workbench | Suzhou Antai | - | Biological clean workbench |
Blastocyst culture medium | Vitrolife Sweden AB | 10132 | Blastocyst culture medium |
Cleavage culture medium | Vitrolife Sweden AB | 10128 | Cleavage culture medium |
CO2 incubator | Thermo Scientific | - | CO2 incubator |
Culture oil | Vitrolife Sweden AB | 10029 | OVOIL |
Disposable plastic transfer pipette | BD Falcon | 357575 | disposable plastic transfer pipette |
Fertilization medium | Vitrolife Sweden AB | 10136 | G-IVF PLUS |
ICSI operating dish | BD Falcon | 351006 | Petri dish |
Instant hyaluronidase | Vitrolife Sweden AB | 10017 | Instant hyaluronidase |
Inverted microscope | NIKON | - | Inverted microscope |
IVF Workstation | Denmark K-SYSTEM | - | IVF Workstation |
Makler counting chamber | Sefi Medical Instruments | Makler counting chamber | |
Micro operating system | NIKON | - | Micro operating system |
Oocyte processing medium | Vitrolife Sweden AB | 10130 | G-MOPS PLUS |
Optical microscope | OLYMPUS | - | Optical microscope |
Phase contrast microscope | NIKON | - | Phase contrast microscope |
Sperm Counting Board | Markler | - | Sperm Counting Board |
Sperm gradient separation solution | Vitrolife Sweden AB | 10138 | SpermGrad |
Sperm nucleus DNA integrity Kit | Shenzhen HuaKang | - | Sperm Nucleus DNA Integrity Kit (SCD) |
Stereoscopic microscope | NIKON | - | Stereoscopic microscope |
Tabletop centrifuge | HETTICH | - | Tabletop centrifuge |
Thermostatic test tube rack | GRANT | - | Thermostatic test tube rack |
Tri-gas incubator | ASTEC | - | Tri-gas incubator |
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