政大大學報

微流體晶片篩選優良精子 增試管嬰兒成功率

【記者劉書妤綜合報導】近年來台灣少子化問題日漸嚴重,部分原因為少數夫妻飽受不孕症困擾,根據衛生福利部國民健康署民國106年統計,男性因素造成不孕症的比例為 12.2%,位居第三。國立交通大學生醫工程研究所教授李博仁率領該系學生研發「精液求精生殖晶片」,相較傳統方式能更高效率地篩選精子,盼提升試管嬰兒的成功率。

國立交通大學生醫工程研究所團隊研發「精液求精生殖晶片」,期望以高效率的方式取得高品質的精子。 圖/李博仁提供

此微流體晶片(Microfluidics Chip, MFC)(註)針對「精蟲洄游」的特性設計。精蟲在流動液體中具逆游能力,因此團隊在晶片內製造出不同流速的場域,使精蟲在裡面逆游。活動力較差的精蟲會因無法與流動的培養液抗衡,被沖刷至後端出口,藉此分選不同品質的精子,並將品質較佳的精蟲由注入端抽出,避免篩選過後的精蟲混合在一起。

註:微流體為將液體微小化的技術,通常處理微小容量從微升至飛升等級。

「精子篩選」已行之有年,但傳統篩選方式,如上泳法、梯度密度離心法等,多半只能得到少量品質佳的精子。精液求精生殖晶片期刊撰寫者、交大生醫所的郭紹玄說:「上泳法和梯度密度離心法的回收率通常最好都在20-30%。」此微流體晶片則能以較少的時間取得數量較多的優良精子,每次約五到十分鐘即可完成。

在線性、直線速率和活動性三項指摽中,運用微流體晶片取得的精子品質遠高於未經處理過的精子。 圖/李博仁提供

計畫發想者、今年剛從交大生醫所畢業的黃崇賢說:「最大的困難是微流體通道的結構無法達到最佳化,因此需多次使用模擬軟體COMSOL調整參數。」經多次調整後,才完成目前的流道構造。此外,團隊規劃將此發明商品化,為社會帶來更大的效益,目前作品仍為實驗室雛形,以人類精蟲進行測試,但受限於法規的限制,尚無法進行臨床人體試驗。

「此發明可針對不同哺乳類精蟲的泳動能力,調整流場的流速。」黃崇賢說,因一般哺乳類動物的精蟲皆具洄游性,所以除了試管嬰兒,也可應用於保育類動物的繁殖上,在此方面,團隊目前已與台北市立動物園合作測試。目前精液求精生殖晶片仍須以人工的方式調整流速和抽取精蟲,黃崇賢指出,希望未來能全面自動化,將精液注入晶片後,由電腦控制流速並自行分選精子。

「由團隊提供的數據可看出,此微流體晶片能篩選直線速度(Straight Line Velocity, VSL)和活動力(Motility)較佳的精蟲。」馬偕紀念醫院醫學研究部生殖與內分泌研究組研究人員李勝祥表示,但那些指標為判斷精蟲品質的其中幾個參數,還須確認篩選後精蟲的染色體、活性和外觀是否正常,才可確保精蟲的品質。

一般精蟲與異常精蟲的外觀差異,精子畸形為精子的頭部或軀幹的形態異常。 圖/李博仁提供