Elucidation of sperm navigation strategies in the fertilization environment and its application to in vitro fertilization

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K12622
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: Hyakutake Toru 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (20335582)
• 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)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 集団遊泳 / 走流性 / 走触性 / エージェントベースモデル / 精子選別 / マイクロ流体デバイス

Outline of Final Research Achievements

To clarify the navigation strategy of mammalian sperm in the female reproductive organs, we investigated sperm collective swimming using channels that reproduce the flow in the oviduct. We also introduced an agent-based model and constructed a new sperm swimming model that incorporates thigmotaxis and rheotaxis. Furthermore, we developed a microfluidic device that can select highly motile sperm at high concentration, and succeeded in producing high-quality embryos by in vitro fertilization using the sorted sperm.

Free Research Field

バイオメカニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これらの研究で得られた結果は，学術的意義としては，哺乳類精子が体内受精において卵子に到達するまでのナビゲーション戦略に関する新しい知見を提供できる．社会的意義としては，精子の体内受精のナビゲーション戦略を理解することで、生殖補助医療や畜産分野において，これまで低受精確率であった既存の体外受精に替わる新しい効果的な体外受精用デバイスを開発する上での重要な知見を提供できる．