顕微授精における精子鞭毛波形に基づいた精子選択基準に関する研究

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顕微授精で卵子に最良好精子を選んで注入する場合に、どの精子を選ぶかは胚培養士の経験によるところが大きく、胚培養士への聞き取り調査によって、遊泳速度が速い精子を選ぶ傾向があることがわかった。そこで本研究では、流体力学の観点から遊泳速度に影響を与える精子の鞭毛波形について、頭部直径、鞭毛長さ、鞭毛直径、振幅、波長、振動数、波数等のパラメータと遊泳速度の関係を明らかにし、それらのパラメータと受精率等の成績との関係も明らかにして、経験によらない精子鞭毛波形に基づいた定量的な精子選択基準を提案することを研究の目的としている。流体力学の抵抗力理論から、精子鞭毛運動の推進力と遊泳速度の式を導出した。高速度カメラで精子の鞭毛運動を撮影して、鞭毛波形の実測データを収集し、遊泳速度と各パラメータの関係について数値シミュレーションを行った。遊泳速度は、波数が大きくなるほど速くなり、一定の速度に漸近しいていくことがわかった。また、遊泳速度は振動数に比例して速くなることもわかった。さらに、波長が長すぎても短すぎても遊泳速度は速くならず、最大速度を得るための最適な波長と振幅の組み合わせ（波長20μm、振幅5μm程度）があることがわかり、胚培養士が遊泳速度の速い精子を選ぶための指針を得ることができた。実際の顕微授精を撮影する前段階の準備実験として、もし、顕微授精をするならばどの精子を選ぶか8名の胚培養士に精子を選んでいただいた。選んだ精子の鞭毛波形のパラメータと遊泳速度の関係、及び、胚培養士の過去5年間の受精率等の成績との関係を調べた。ふたつのデータの間にどれだけ強い関係があるかを調べるために、相関係数を算出した。実際の精子においては、振幅と振動数が大きい程、遊泳速度が速くなることがわかった。また、振動数と遊泳速度が大きい程、受精率と正常受精率が大きくなることがわかった。