JP2004533258A - 精子を前処理する装置および方法 - Google Patents

Abstract

生殖補助技術のために精子を前処理するマルチチャンバー・モジュール（１０）は、流体培地を保持するための第１チャンバー（４０）、精液を収容する第２チャンバー（５２）、および流体培地が第１チャンバー（４０）から流入するようになっている第３の採取チャンバー（５０）であって、そこから流体培地が第２チャンバー（５２）内に進行する第３チャンバーを含み、それにより、精子が流体のフローに逆らって動き、第２チャンバー（５２）から精子が採取される第３チャンバー（５０）に移動することを可能にしている。リブを有するプレート（４４）から成り、プレートの間に半径方向の通路を規定するフロー制限バリアーは、第２チャンバー（５２）と第３チャンバー（５０）との間に配置される。

Description

【０００１】
本発明は、該して、不妊治療に関し、より特には、ＩＵＩ（子宮腔内授精）、ＩＶＦ（体外受精）、配偶子卵管内移植（ＧＩＦＴ）、および卵細胞質内精子注入法（ＩＣＳＩ）を含む生殖補助技術のために精子を前処理する装置および方法に関する。
【０００２】
（発明の背景）
受精の機会を増やすために、ＩＵＩ、ＩＶＦ、ＧＩＦＴおよびＩＣＳＩを含む数種の処置が、生存能力のある運動精子から成り、精漿およびデブリを含まない前処理した精子を用いて実施される。運動精子を精液から分離するために多くの方法が開発されてきた。洗浄および遠心分離を伴う最も一般的に用いられている精子分離手法（「スイムアップ」および「パーコール」を含む）は、精子に何らかのダメージをもたらすことがある（Ｊ．ＫｅｒｌｉｎおよびＷ．Ｂｙｒｄ「Ｈｕｍａｎ Ｒｅｐｒｏｄ．」１９９１；６：第１２４１〜１２４６頁；Ｒ．Ｊ．ＡｉｔｋｅｎおよびＪ．Ｓ．Ｃｌａｒｋｓｏｎ「Ｊ．Ｒｅｐｒｏｄ．Ｆｅｒｔｉｌ．」１９８７；８１：第４５９〜４６９頁）。
【０００３】
より伝統的な精子の前処理方法は、医原性のダメージを精子に及ぼすことがある（Ｄ．Ｍｏｒｔｉｍｅｒ「Ｈｕｍａｎ Ｒｅｐｒｏｄ．」１９９１；６：第１７３〜１７６頁）。
【０００４】
ＡｉｔｋｅｎおよびＣｌａｒｋｓｏｎは、精子にダメージを与えて生殖能力を損なうことがある反応性酸素種の生成が、遠心力によってもたらされることを示してきた。「パーコール」は研究室での研究のセッティングでは広く使用されており、その臨床上の利用はある不都合を伴っている。あるバッチは、高いレベルのエンドトキシンを含んでいることが判明した。エンドトキシンは、バッチを臨床上使用するのに不適当なものとする（Ｃ．Ｙ．ＡｎｄｅｒｓｅｎおよびＪ．Ｇｒｉｎｓｔｅｄ「Ｊ．Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｒｅｐｒｏｄ． Ｇｅｎｔ．」１９９７；１４：第６２４〜６２８頁）。１９９６年の後半に、「パーコール」は、精子分離培地として臨床的に使用することから撤退させられた（Ｇｕｎｅｅｔ Ｍａｋｋａｒら、「Ｆｅｒｔｉｌ．Ｓｔｅｒｉｌ．」１９９９；７２：第７９６頁〜第８０２頁）。
【０００５】
理想的な分離（または単離）手法は、迅速であり、高価でなく、かつ全ての運動精子をそれらにダメージを与えることなく分離するものである。
【０００６】
精子が流体のフロー中に置かれると、運動精子（または運動能力を有する精子）は急速に整列して、フローに逆らって泳ぐことが報告されている（Ｆ．Ａｂｅｄ．「精子の運動能力に関する現象の新しい発見：精子はフローに逆らって泳ぐ（Ｔｈｅ ｎｅｗ ｆｉｎｄｉｎｇ ｏｆ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｉｎ ｓｐｅｒｍ ｍｏｔｉｌｉｔｙ：ｔｈｅ ｓｐｅｒｍａｔｏｚｏａ ｓｗｉｍｓ ａｇａｉｎｓｔ ｆｌｏｗ）」−「体外受精および生殖補助（Ｉｎ ｖｉｔｒｏ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ」から、Ｖ．ＧｏｍｅｌおよびＰ．Ｃ．Ｋ．Ｌｅｕｎｇ編、Ｍｏｎｄｕｚｚｉ Ｅｄｉｔｏｒｅ，１９９７：第１３〜１５頁）。非運動性の鈍い精子は他の細胞成分とともに下流側に流されて、運動精子から離れる。多くの哺乳動物の子宮内膜の細胞に繊毛が存在することが示されている。繊毛の流れは卵管および子宮の両方において同じ方向に動き、外子宮口に向って延びている。この流れは２つの機能を果たしていると予想され得る。第一に、このフローは精子のガイドとして作用し、正しい運動パラメータを有する精子を卵管のアンプルにて受精の位置に向かわせる。第二に、このフローは受精の位置に達することができる精子の質を最適化する自然の選択メカニズムとして作用する。
【０００７】
（発明の概要）
本発明の目的は、生殖補助技術および処置のために、精子を前処理（または調製）することができるようにするために、精子がフローに逆らって整列するという公知の現象を利用することである。
【０００８】
本発明によれば、生殖補助技術のために精子を前処理するマルチチャンバー・モジュールであって、流体培地（または流動性を有する培地もしくは媒体）を保持する第１チャンバー、精液を収容する（または受ける）第２チャンバー、および流体培地が第１チャンバーから流入するようにされた第３の採取チャンバーであって、当該採取チャンバーから流体培地が第２チャンバー内に入るようにされている第３チャンバーを有し、それにより、精子が流体の流れに逆らって移動し、第２チャンバーから第３チャンバーに移動させられて、そこから精子として採取されるようになっているマルチチャンバー・モジュールが提供される。
【０００９】
好ましい態様において、第２および第３チャンバーは、機械的なフロー制限バリアーによって分離されていて、当該バリアーを経由して流体が第３チャンバーから第２チャンバーに流れるようになっており、また、当該バリアーを経由して、精子は第２チャンバーから第３チャンバーに移動するようになっている。
【００１０】
このバリアーは、間隔をあけて配置されたプレートまたはディスクのスタック（または積層体）であって、それらの間に通路を規定するスタックを含み得る。
【００１１】
モジュールはまた、好ましくは、第１チャンバーから第３チャンバーへの流体のフローの速度を制御する制御手段を含む。
【００１２】
好ましい態様において、第２および第３のチャンバーはカップ形状のコンテナに配置され、これらのチャンバーは環状のバリアーによって分離されており、当該バリアーを経由して流体が流れるようになっている。
【００１３】
好ましくは、モジュールは、廃棄物が例えばフィルター手段を介して第２のチャンバーから流入できる、廃棄物チャンバーを含む。
【００１４】
また、本発明によれば、生殖補助技術のために精子を前処理する方法であって、第１チャンバーから第３チャンバーを経由して第２チャンバーに向かう流体培地のフローをマルチチャンバー・モジュール内に形成すること、流体培地を第１チャンバーに加えること、精液を第２チャンバーに加えること、および第３チャンバーから、流体のフローに逆らって第２チャンバーから第３チャンバーに移動する精子を採取することを含む方法が提供される。
【００１５】
好ましくは、第１チャンバーから第２チャンバーへの流体培地のフローは、安定した状態の流体培地のフローが第３のチャンバーから第２のチャンバーへと進むように制御される。
【００１６】
また、本発明によれば、処理モジュール内にて、流体フローであって、当該フローに逆らって精子が当該モジュール内の採取ゾーンに移動することができる、流体フローを形成することを含む精子の前処理方法が提供される。
【００１７】
本発明の装置および方法は、常套の精子の前処理方法に対して幾つかの利点を有する。処理は化学薬品の使用も遠心機も必要としないために、本発明は精子にダメージを与えない。前処理プロセスは迅速であって、且つシンプルである。精子の分離プロセスは、直接観察下にあり、容易に制御することができる。モジュールは、実験装置を必要とすることなく、医師により使用され得る。また、本発明のモジュールを使用することは、精子を分離するのに役立つだけでなく、精子を洗い、したがって、いずれの遠心分離プロセスも必要としない。本発明は、運動精子を非運動性精子から分離するのに使用できるだけでなく、運動能力を有する、形態学的に正常である精子を用いて、ＩＣＳＩ処置に適した精子を提供するために使用され得る。
【００１８】
本発明は、添付した図面を参照して、より詳細に説明される。幾つかの図面を通じて、同じ参照番号は同じ部品を指す。
【００１９】
（好ましい形態の詳細な説明）
図面を参照するに、本発明のマルチチャンバー・モジュールは一般に１０で示される。モジュールは実質的に円筒形状であり、外周壁１２、ベース１４、およびキャップ１６を有している。それは好ましくはプラスチック材料から成る。水平方向の分割壁１８が外周壁１２から半径方向に内側に延びており、当該分割壁は、その半径方向（または放射状）の内面にて、キャップ１６の下面と接する上方向に延びる垂直壁２０として連続する。壁２０の真下に、２４で示されるカップ形状のコンテナの外周壁２２がある。このコンテナ２４は、ベース２６を有する。コンテナ２４の外壁２２の上側のエッジは、垂直壁２０の底から間隔をあけて配置され、それらの間に円周状のスロットを規定する。このスロットは、メンブラン・フィルター２８によって塞がれている。フィルターは、１．３〜３．５ミクロンの範囲内にある数値よりも小さい物質だけ、好ましくは３ミクロン未満の物質だけの通過を許容するようなものであることが好ましい。カップ形状のコンテナ２４は、例えば、モジュールのベース１４に設けられた支持部材３０で、モジュール内で支持されている。支持部材３０の内側は、モジュールの外壁１２で第１ポート３２および第２ポート３４と接続している。
【００２０】
コンテナ２４のベース２６を貫通する２つの開口部３６および３８が、その中央に隣接して形成される。開口部３６はバルブ（図示せず）を介して導出ポート３４と連絡している。開口部３８は別のバルブ（図示せず）を介して導出ポート３２と連絡している。導出ポート３２と組み合わされるバルブはまた、壁１２、１８および２０およびキャップ１６によって規定されるチャンバー４０につながれている。このチャンバー４０は本明細書において、培地チャンバー、即ち、流体培地を保持するチャンバーと称される。
【００２１】
培地チャンバー４０の下に位置し、コンテナ２４のベースの下に延びるチャンバー４２は、本明細書では、廃棄物チャンバーと称される。通気孔（図示せず）が廃棄物チャンバーの外壁１２の上側部分を貫通するように設けられる。
【００２２】
カップ形状のコンテナ２４の内部には、環状プレートまたはディスク４４からなるスタックが配置され、そのうちの１枚の一部が図２で詳細に示されている。これらのプレート４４はそれぞれ、その形状が環状であり、各プレートの上側表面に複数の直立したリブ４６を設けることによって、互いに間隔があけられている。図２に示すように、これらのリブ４６は一定の厚さを有し、扇形であり、各プレート４４の内側の径の壁から、外側の形の壁に向かって延びている。好ましい態様において、２０個のこれらの扇形のリブ４６が、各プレートに等間隔に設けられる。プレート４４を互いに積み重ねると、これはリブの間でプレート全体にわたって半径方向の経路をもたらし、各通路は、例えば３０〜５０ミクロンの深さを有する。好ましい態様において、２０枚のプレート４４が積み重ねられる。積み重ねたプレート４４の上に、カップ形状の容器（またはレセプタクル）４８が設けられる。プレート４４は、コンテナ２４のベース２６の上に載せられ、ベース２６は、図１で見られるように、周囲にステップが付けられている。プレートをこのように配置すると、開口部３６および３８の上方に、本明細書において採取チャンバーと称される中央円筒形チャンバー５０が形成され、また、プレート４４の外側に、本明細書において精液チャンバーと称される外側環状チャンバー５２が形成される。
【００２３】
上述したように、培地チャンバー４０は開口部３８を介して採取チャンバー５０と連絡している。培地チャンバー４０と採取チャンバー５０との間の通路は、この通路で略直角に配置されている導出ポート３２と組み合わされた（または関連させられた）バルブを有し、実質的にＬ字型である。通路の水平部分において、その周面に長手方向に延びるグルーブを有するプラスチック材料製のロッド（図示せず）が配置され、当該グルーブに沿って、チャンバー４０からの流体培地が開口部３８に移動することができ、したがって採取チャンバー５０内に移動することができる。ロッドのグルーブは、チャンバー４０からチャンバー５０への流体のフローの速度を制御するように作用する。
【００２４】
本発明のモジュールを用いる方法を次に説明する。まず、５ｍＬのシリンジをポート３２と組み合わされたバルブに接続する。シリンジは流体培地で満たされる。ポート３４と組み合わされた（または関連させられた）バルブは開かれ、モジュールは逆にされる（または反転される）。それにより、約１．５ｍＬの培地が採取チャンバー５０内に開口部３８を経由して注入される。これは、採取ゾーンに空気が残っていないことが確実になるまで続けられる。採取ゾーンが流体培地で満たされると、ポート３４と組み合わせたバルブが閉じられ、モジュールが再度逆にされて、図に示すようにされる。シリンジはそれから空気で満たされ、ポート３２と組み合わせたバルブと接続される。次にモジュールのキャップ１６が開かれて、培地チャンバー４０が流体培地で満たされる。重力が作用する結果、このチャンバー４０内の培地は、当該チャンバーを採取チャンバー５０とリンクさせている通路を経由して流れ、流体は支持部材３０内に収容されたグルーブを有するロッドによって調整される。
【００２５】
それから、ピペットを用いて、少量の精液が精液チャンバー５２に、即ち、プレート４４のスタックの外側に散布される。それから、モジュール全体がＣＯ_２培養器内に配置される。培養期間の間、運動精子は、図３に明示するように、毛管流によって、精液チャンバー５２から採取チャンバー５０へ、流体のフローに逆らって移動する。精子を精液チャンバー５２に加える前に培地チャンバー４０が流体培地で満たされているために、プレート４４同士の間で、プレート４４全体にわたって、採取ゾーン５０から精液チャンバー５２へ向う流体のフローが既に存在する。運動精子の性質に起因して、それらは、精液チャンバーから採取チャンバーへ移動することができ、一方、鈍い非運動性の精子は流体フローに耐えることができず、採取チャンバーに到達しない。
【００２６】
精液チャンバー５２は徐々に流体で満たされる。メンブラン・フィルター２８が存在するために、精漿および他のデブリだけが精液チャンバー５２からフィルターを通過して廃棄物チャンバー４２に入ることができる。
【００２７】
通常約３０分かかる、培養期間を終了させた後、モジュールのキャップ１６が完全に閉じられ、開口部３４と組み合わせたバルブが開かれ、空気がポート３２および組み合わせたバルブを介してシリンジにより注入され、したがって採取チャンバー５０に注入される。この空気の圧力によって、採取チャンバー内の流体培地およびその中の運動精子が、ポート３４から出て滅菌チューブの中に入る。
【００２８】
このモジュールを使用すると、正常な精子が流体のフローに逆らって移動し、リブを有するプレートによって形成されたバリアーを通過することができる。このメカニズムは、最も資質のある精子を選択する作用をし、流体のフローよりも速く移動することができる精子が採取チャンバーに到達することを許容するのみである。このようにして、運動精子は精漿、非運動性の鈍い精子、他の細胞成分およびバクテリアから分離される。
【００２９】
本発明のモジュールは、ＩＣＳＩ処置で必要とされるような、運動能力を有する、形態学的に正常である精子を、精液から分離するためにも使用され得ることに留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】
図１は、本発明の採取モジュールの好ましい態様の一部切り欠き断面図である。
【図２】
図２は、図１に示すモジュールのガイドプレートの一部の拡大図である。
【図３】
図３は、図１に示すスタックの２つの下側ガイドプレートの拡大図である。

Claims (24)

1. 生殖補助技術のために精子を前処理するマルチチャンバー・モジュールであって、
   流体培地を保持する第１チャンバー、
   精液を収容する第２チャンバー、および
   流体培地が第１チャンバーから流入するようになっている第３の採取チャンバーであって、そこから流体培地が第２チャンバーに入るようになっている第３チャンバー
   を有し、それにより、精子を流体のフローに逆らって移動させて、第２チャンバーから、それらが精子として採取される第３チャンバーに移動させる、マルチチャンバー・モジュール。
2. 機械的なフロー制限バリアーを第２チャンバーと第３チャンバーとの間にさらに含む、請求項１に記載のモジュール。
3. 機械的なバリアー手段が間隔をあけて配置されたプレートのスタックであって、プレートの間に少なくとも１つの通路を規定するスタックを含む、請求項２に記載のモジュール。
4. 間隔をあけて配置されたプレートが実質的に環状である、請求項３に記載のモジュール。
5. プレートにスペーサ・リブが設けられている、請求項３または４に記載のモジュール。
6. リブが扇形である、請求項５に記載のモジュール。
7. 各プレートに２０個のリブが設けられている、請求項５または６に記載のモジュール。
8. スタックが２０枚のプレートを含む、請求項３〜７のいずれか１項に記載のモジュール。
9. １つの又は各通路が約３０〜約５０ミクロンの深さを有する、請求項３〜８のいずれか１項に記載のモジュール。
10. 第１チャンバーから第３チャンバーへの流体培地のフローの速度を制御するための制御手段をさらに含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載のモジュール。
11. 制御手段が、長手方向に延びるグルーブを周面に有するロッドを含み、当該ロッドが流体培地の通路内に配置されている、請求項１０に記載のモジュール。
12. 制御手段が流体培地のフローを制御することができ、第３チャンバーから第２チャンバーへの安定した状態の流体培地のフローをもたらす、請求項１０または１１に記載のモジュール。
13. 第２および第３チャンバーがカップ形状のコンテナに配置され、環状のフロー制限バリアーによって分離されている、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のモジュール。
14. 廃棄物が第２チャンバーから入ることができる廃棄物チャンバーをさらに含む、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のモジュール。
15. 第２チャンバーと廃棄物チャンバーとの間に配置されたフィルター手段をさらに含む、請求項１４に記載のモジュール。
16. フィルター手段が１．３〜３．５ミクロンよりも小さい材料のみの通過を許容する、請求項１５に記載のモジュール。
17. フィルター手段が３ミクロンよりも小さい材料のみの通過を許容する、請求項１５または１６に記載のモジュール。
18. 実質的に円筒形状である、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のモジュール。
19. プラスチック材料から成る、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のモジュール。
20. ガラスから成る、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のモジュール。
21. 精子を採取する方法であって、
    流体培地を保持する第１チャンバー、精液を収容する第２チャンバー、および精子を採取するための第３チャンバーを有するマルチチャンバー・モジュールを供給する工程；
    第１チャンバーに流体培地を供給する工程；
    第１チャンバーから第３チャンバーを経由して第２チャンバーへ向かう流体培地のフローを形成する工程；
    精液を第２チャンバーに供給する工程；
    マルチチャンバー・モジュールを培養する工程；および
    第３チャンバーから精子を採取する工程
    を含む方法。
22. 生殖補助技術のために精子を前処理する方法であって、マルチチャンバー・モジュール内に、第１チャンバーから第３チャンバーを経由して第２チャンバーに向かう流体培地のフローを形成する工程、流体培地を第１チャンバーに加える工程、精液を第２チャンバーに加える工程、および流体の流れに逆らって第２チャンバーから第３チャンバーへ移動する精子を第３チャンバーから採取する工程を含む、方法。
23. 第１チャンバーから第２チャンバーへの流体培地のフローが、流体培地の安定した状態のフローが第３チャンバーから第２チャンバーに向って進むように制御される、請求項２２に記載の方法。
24. 流体のフローであって、当該フローに逆らって精子がモジュール内の採取ゾーンに移動することができるフローを処理モジュール内で形成することを含む、精子の前処理方法。

Images