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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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．