2022 Fiscal Year Research-status Report
受精環境下における精子ナビゲーション戦略の解明と体外受精への応用
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21K12622
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
百武 徹 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (20335582)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安井 学 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 電子技術部, 主任研究員 (80426361)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 精子選別 / 集団遊泳 / 体外受精 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2022年度は，以下の３つの研究項目を実施した．
①非ニュートン性の周囲流体が精子の集団遊泳に与える影響を明らかにするために，精子のクラスターを数値化することでクラスターが形成されやすい条件を調査した．まず，非ニュートン流体を精液に添加することによって，精子の直進性が増加，曲線速度，頭部振幅が減少することが分かった．また，精子濃度は高くなれば高くなるほどクラスターが多く形成されやすくなるのに対して，非ニュートン流体の濃度には最適値があるということが分かった．
②高運動精子の回収のためのマイクロ流体チップの設計・製作を行った．具体的には，精子の体長と同程度の幅を持つ複数マイクロ流路形状の設計，リソグラフィ微細加工技術によるマイクロ流体チップ製作，そして実際のウシ精子を用いた高運動性精子の回収特性の調査を行った．その結果，本研究で開発したマイクロ流体チップを用いることで，ある流路内流速の範囲内で高運動性精子を回収することができた．回収された精子を用いて実際の体外受精を実施した結果，現行の体外受精と同程度の凍結可能胚率を得ることができ，パーコール法の代替法としての有用性を示した．
③精子のスイムアップ法を利用した3次元構造を有する新しい体外受精用チップを作製し，流路高さ，テーパの有無，高低差の有無が選別する精子の濃度，運動性へ与える影響を調査した．実験の結果，培養槽の精子濃度や精子運動性は流路出口の断面積・傾斜に依存することが分かった．具体的には，精液槽の流路口の断面積が小さくなると，運動性の良い精子を選別できるが，精子濃度が下がるということが分かった．また，流路に傾斜のついたテーパを設けると，精子濃度を維持したままスイムアップにより運動性の良い精子を選別できることがわかった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度まではコロナ禍のため、思うように出張ができず、研究協力者のもとでの体外受精の実施ができなかったが、今年度はようやく、マイクロ流体チップや3次元体外受精用チップを用いた体外受精を実施し、結果を評価することができたため、研究はおおむね順調に進展したといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
①の精子集団遊泳に関する研究について、今年度の実験では，クラスターの割合は高くて5%程度であった．実際の卵管内環境下はさらに高い精子濃度の場合もある．したがって今後は，さらに精子濃度を上げた実験を行うことで，より大きな精子クラスターの形成過程を調査する必要がある．②のマイクロ流体チップの現状の機構では，今年度の形状は回収槽の精子濃度が低い．したがって，今後は精子濃度をあげることで卵割率を上昇させることができれば，より付加価値の高い体外受精用チップとなると考えている．③の3次元構造の体外受精用チップについては、今後はさらに体外受精用チップ形状の改良を行い，体外受精も含めた性能評価を実施する必要があると考えている．
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| Causes of Carryover |
今年度は体外受精用チップの設計・製作、および精子運動性の評価を中心に研究を進めた．次年度は，実際にチップを用いた体外受精を実施する予定であり，より多くの消耗品や旅費（研究協力者機関への出張）が必要となる
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Research Products
(7 results)
