2024年4月11日，华中科技大学同济医学院生殖健康研究所肖先金教授、香港城市大学杨梦甦教授、湖南师范大学附属长沙市妇幼保健院毛增辉教授以及武汉轻工大学生命科学与技术学院李龙杰老师共同领导的跨院校、跨学科研究团队近日在Cell Press细胞出版社旗下医学旗舰期刊Med在线发表了题为“Automatic high-throughput and non-invasive selection of sperm at the biochemical level”的研究论文。利用微流控液滴技术，该团队首次构建了命名为“BLASTO-Chip (Biochemical-Level, Automatic-Screening/separation, smart droplet-TO-hydrogel chip)” 的基于细胞代谢能力的单精子分选系统。该研究打破了传统的依靠精子活力或形态的物理学精子筛选方法，成为辅助生殖技术中新的精子筛选工具，特别是显著提高了对于严重/完全不动精子症患者的健康精子筛选成功率。 

华中科技大学同济医学院生殖健康研究所肖先金教授是本文的通讯作者。香港城市大学杨梦甦教授和湖南师范大学附属长沙市妇幼保健院的毛增辉教授为共同通讯作者。

受老龄化、生活方式、环境和工作压力等多重因素影响，男性精液质量逐年下降，在辅助生殖技术中，挑选优质精子用于后续的受精、发育是极其重要的一环。目前，无论是临床上广泛使用的精子优选方法还是各种芯片法均依赖于精子的运动能力和形态学等物理方法，如上游法和密度梯度离心法。然而，精子的受精能力和后续的受精卵发育是非常复杂的生化反应过程，仅仅通过精子的物理学参数远远无法准确挑选优质精子。此问题在严重精子症和不动精子症患者中尤为突出：由于患者精子的活动能力极差或者完全不动，因而在选择精子时无法判断哪个精子的生命活动更旺盛，甚至无法判断死活。在这种情况下，胚胎学家只能根据精子的形态“盲选”可能的活精子进行后续受精。据文献报道，临床实践中，患者精子活动能力极差而只能“盲选”时，受精率极低，仅约10%，显著低于正常精液的受精率（＞80%）。因此，亟需在生化反应的层面开发精子优选新技术。棘手的是，由于优选后的精子要进一步用于后续的受精和胚胎发育，因此开发的精子生化优选技术还必须具备“非侵入式、无损”的特点。既要检测精子的生化物质，又要不侵入和损伤精子，技术难度极大，是目前临床上亟需填补的重大空白。 

针对这一重大空白，本研究成功构建了一种基于细胞呼吸代谢水平的高通量无损生化精子分选系统，即BLASTO-chip系统。如图1所示，这一系统是基于微流控液滴技术将单个精子包裹在液滴中，生命代谢旺盛的精子呼吸作用产生的酸性代谢产物促进液滴向凝胶转化，达到筛选优质精子的目的。首先，我们验证了BLASTO-chip系统的生物相容性和生殖安全性：本系统中的化学物质不影响精子的活力和活性；系统筛选出的小鼠精子进行了ICSI-2细胞移植实验，子一代和二代小鼠均健康生长、生殖表现良好。其次，系统可以从极低丰度的活精子样本中筛选出高比例的活精子（精液样本筛选前活性约1%，筛选后活性达76%）；最后，将本系统用于完全不动精子样本的筛选时：筛选前：10%活性，活性达91.6%；将筛选获得的精子与人卵子ICSI受精发育后，结果显示本系统显著提高了10%活性的不动精子样本的授精发育潜能：BLASTO-chip系统组的受精率、卵裂率、早期胚胎率和囊胚率分别从15%提高到70.83%、10%提高到62.5%、5%提高到37.5%和0%提高到16.67%。综上所述，这一突破性成果打破了传统的物理参数筛选方式，填补了临床重大空白，具有重要的科学价值和广泛的应用前景。

本文转载自：肖先金/杨梦甦/毛增辉Med：精子筛选新突破！生化水平无损高通量分选！ by CellPress细胞科学

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/gSZp4LPKGbIpf4XhnuW2vQ