JP2005074586A - Improved method for intracytoplasmic sperm injection - Google Patents

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Suku Fuwan Uu
スク,フワァン ウー
Chon Lee Byon
チョン,リー ビョン
Kun Kan Son
クン,カン ソン
Yuru Yon Fuwan
ユル,ヨン フワン
Fuwan Hyon San
フワン,ヒョン サン
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an injection pipette for inducing mechanical damage to a head membrane of a sperm and an ICSI method employing the same. <P>SOLUTION: An inner diameter of the injection pipette is structured to be smaller than the maximum diameter of the head of a sperm. Numerous short spikes are formed at the tip of the pipette. The pipette is structured to capture the sperms by the tip and thereafter to inject them into ooplasma, and to be recovered after mixing the sperms with the ooplasma. Thus, fertility is improved by preventing the mechanical damage of the sperms and facilitating the passage of an ooplasmic membrane. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は卵細胞質内精子注入法(intracytoplasmic sperm injection, 以後 'ICSI'と略称)に付いてのものでより詳しくとは従来のICSIテクニックの問題点を解決できる改選されたICSI方法及びこれを可能にするICSI用のインジェクションピペットの作製に関するものである。   The present invention relates to an intracytoplasmic sperm injection (hereinafter referred to as “ICSI”), more specifically, an improved ICSI method capable of solving the problems of the conventional ICSI technique, and this This is related to the production of an injection pipette for ICSI.

ICSIは精子を卵細胞質の中に人為的に注入する方法で,雄性不妊を克服する目的あるいは受精の根本的なメカニズムに関する研究を目的とし人を含めた多くの動物で幅広く使われている。 始めてICSIが開発された[Palermo et al, Lancet. 340, 1992, p17]以来この方法を用い特に人で非常に高い受精成功率を得ている[Hsu et al, Fertil. Steril. 72, 1999, p679]。   ICSI is a method of artificially injecting sperm into the egg cytoplasm and is widely used in many animals, including humans, for the purpose of overcoming male infertility or to study the fundamental mechanism of fertilization. Since the first ICSI was developed [Palermo et al, Lancet. 340, 1992, p17], this method has been used to achieve very high fertilization success rates, especially in humans [Hsu et al, Fertil. Steril. 72, 1999, p679].

ICSIは特定な刑の男性不妊を克服するための大変有効な道具になるだけでなくまた受精過程で必ず必要とする事と必要しないことを判別して研究するのに有用な手段になる[Yanagimachi, In:Knobil E., Neill D (eds.), The Physiology of Reproduction, 2nd ed., New York: Raven Press, 1994, p189]。その上、ICSIは精子−媒介遺伝子伝達(sperm-mediated gene transfer, 以後'SMGT'と略称)の有用な道具として使えている(Smith KR, Anim. Biotechnol. 10, 1998, p 1; US Patent No. 6,376,743)。 ICSI is not only a very effective tool for overcoming male infertility for a specific sentence, but also a useful tool for discriminating and studying what is necessary and not necessary in the fertilization process [Yanagimachi , In: Knobil E., Neill D , The Physiology of Reproduction, 2 nd ed, New York (eds.):. Raven Press, 1994, p189]. Moreover, ICSI can be used as a useful tool for sperm-mediated gene transfer (hereinafter abbreviated as 'SMGT') (Smith KR, Anim. Biotechnol. 10, 1998, p 1; US Patent No. 6,376,743).

生体の中で起こる正常な受精でha精子が透明帯(zona pellucida; 以後 'ZP'と略称)に結合した後ZPを通過し、卵膜と融合するために必要する細胞性エキソサイトーシスの1つの形態である先体反応が起る。実質的な融合部位は生体内条件で卵膜と通合する精子頭部の先体後域(postacrosomal region)である。第二極体が方出した後母界染色体は凝縮し雌性前核(female pronucleus; 以後 'FPN'と略称)を形成する。配偶子の膜融合は先体後域の前面で起こるに対し、精子頭部は外皮質の舌形過程(tongue-like process)によって陥入され食細胞作用で導入される。単精子受精では精子の頭部が先に結合し尻尾は一般的にジッパーのような方式(zipper-like fashion)で導入される[Sathananthan A.H. In: Handbook of in Vitro Fertilization. Trounso A. Gardner D.K. (eds). Boca raton, FL: CRC, p237]。実際に、紐帯類(eutherian mammal)で先体のequatorial region上部の精子細胞膜は卵細胞膜と優先的に融合し[Bredford et al. In: Poste G., Nicolson G.L., eds. Membrane Surface Reviews (Membrane fusion), Amsterdam: North-Holland. 5, 1978, p65]、融合後精子頭部が陥入され尻尾全体が卵細胞質の中へ導入される。   One of the cellular exocytosis required for normal fertilization in the body to pass through the ZP after the ha sperm binds to the zona pellucida (hereinafter abbreviated as 'ZP') and fuses with the egg membrane One form of acrosome reaction occurs. The substantial fusion site is the postacrosomal region of the sperm head that merges with the egg membrane under in vivo conditions. After the second polar body protrudes, the maternal chromosome condenses to form a female pronucleus (hereinafter abbreviated as 'FPN'). Gamete membrane fusion occurs in front of the posterior region of the acrosome, whereas the sperm head is invaded by the cortical tongue-like process and introduced by phagocytic action. In single sperm fertilization, the head of the sperm binds first and the tail is generally introduced in a zipper-like fashion [Sathananthan AH In: Handbook of in Vitro Fertilization. Trounso A. Gardner DK ( eds). Boca raton, FL: CRC, p237]. In fact, the sperm cell membrane in the upper part of the equatorial region of the acrosome is preferentially fused with the egg cell membrane in eutherian mammals [Bredford et al. In: Poste G., Nicolson GL, eds. Membrane Surface Reviews (Membrane fusion ), Amsterdam: North-Holland. 5, 1978, p65], after fusion, the sperm head is invaded and the entire tail is introduced into the egg cytoplasm.

先に述べたように正常な受精メカニズムを明らかにしその過程を真似る補助生殖技術の研究が活発に進行され,その中の1つがICSIである。すなわち、ICSIは精子と卵子との認識、結合、通過及び融合過程を回避し一連の受精過程を任意的に変えることである。   As mentioned earlier, research on assisted reproduction technology that elucidates the normal fertilization mechanism and mimics the process is actively underway, one of which is ICSI. In other words, ICSI avoids the recognition, binding, passage and fusion processes of sperm and ovum and arbitrarily changes the series of fertilization processes.

生体での正常な受精過程を真似る従来のICSI方法は一般的に精子の尻尾を損傷させる過程、精子をインジェクションピペット中に完全に吸引し捕獲する過程及び精子と共に卵細胞質を混わし,その後再び卵細胞質中に注入する過程によって構成される。   Traditional ICSI methods that mimic the normal fertilization process in vivo generally involve the process of damaging the tail of the sperm, the process of completely sucking and capturing the sperm into the injection pipette, and mixing the egg cytoplasm with the sperm, and then reincubating the egg Comprised of the process of injection into the cytoplasm.

また、従来のICSI方法で受精率を高めるための研究が続いて来て、主に精子に運動性を与える尻尾及び尻尾膜を適切に処理する事を中心として改選されて来た。すなわち、運動性の持っている精子の操作の容易性と卵細胞活性を誘導する精子内可溶性物質の放出のために精子の固定化と細胞膜の破壊は成功的な受精のために必要な事と考えられている[Svalander et al. Fertil. Steril. 63, 1995. p828; Vanderzwalmen et al. Hum. Reprod. 11, 1996, p540; Dozortsev et al. Hum. Reprod. 12, 1997, p2792]。すなわち、インジェクションピペットが精子の尻尾に機械的な損傷を与える場合尻尾の細胞膜は破壊されこれによって精子頭部の脱凝縮を誘導する卵子内細胞質性因子などが精子の中へ導入することができる[Flaherty et al. Reprod. Fertil. Dev. 7, 1995, p197]。   In addition, research to increase the fertilization rate by the conventional ICSI method has been continued, and it has been selected mainly focusing on appropriately treating the tail and tail membrane that give motility to sperm. In other words, sperm immobilization and cell membrane disruption are necessary for successful fertilization because of the ease of manipulating sperm with motility and the release of soluble substances in sperm that induce egg cell activity. [Svalander et al. Fertil. Steril. 63, 1995. p828; Vanderzwalmen et al. Hum. Reprod. 11, 1996, p540; Dozortsev et al. Hum. Reprod. 12, 1997, p2792]. That is, when the injection pipette mechanically damages the sperm tail, the cell membrane of the tail is destroyed, and thus cytoplasmic factors in the ovum that induce decondensation of the sperm head can be introduced into the sperm [ Flaherty et al. Reprod. Fertil. Dev. 7, 1995, p197].

このように従来のICSIテクニックでは運動性の持っている精子の固定化と精子尻尾の細胞膜に損傷を起すために精子尻尾を物理的に切断,除去及び衝撃を与える方法、ピエゾパルス衝撃、吸引と放出の繰り返しなどの方法を使えて来た。その上多くの研究者は先に述べたような操作のため精子の運動性を減少させなければならなく、その良くない効果にもかかわらず精子の運動性を減らすポリビニルピロリドン(polyvinylpyrrolidone, 以後PVPと略称)を使用して来た。PVP溶液の粘性は精子の運動性を極的に減少し、インジェクションピペットの外部と内部への流体の移動を調節することを改選したため最近まで一般的に使われて来て多くの研究者達はPVPの使用をICSIの成功に大切な因子だと考えている。   In this way, the conventional ICSI technique immobilizes motility and physically cuts, removes and impacts the sperm tail to cause damage to the cell membrane of the sperm tail, piezo pulse impact, suction and release I have been able to use methods such as repeating. In addition, many researchers have to reduce sperm motility because of the operations described above, and reduce the sperm motility despite its unfavorable effects (polyvinylpyrrolidone, hereinafter referred to as PVP). (Abbreviation) has been used. The viscosity of the PVP solution drastically reduces sperm motility and has been repurposed to regulate the movement of fluid into and out of injection pipettes, and many researchers have been using it until recently. We consider the use of PVP as an important factor for ICSI's success.

また、従来のICSIテクニックで使用されているインジェクションピペットはピペットの内部と外部へ精子が自由に移動できる程の十分な直径を持っているため操作する精子頭部の直径より必ずもっと大きく作らなければならない。しかし、インジェクションピペットの直径が8μmより大きい場合は精子を注入する間卵子の細胞質が破壊され易い問題点を持っている[Payne D., Reprod. Fertil. Dev. 7, 1995, p185]。   Also, the injection pipette used in the conventional ICSI technique has a sufficient diameter to allow sperm to move freely into and out of the pipette, so it must be made larger than the diameter of the sperm head to be operated. Don't be. However, when the diameter of the injection pipette is larger than 8 μm, the cytoplasm of the egg is easily destroyed during sperm injection [Payne D., Reprod. Fertil. Dev. 7, 1995, p185].

このように精子を卵細胞質の中に注入する補助生殖技術の1つであるICSIは1992年最初に開発された以来高い受精率を示し、人の不妊施術で広く活用されているが精子の運動性が微細操作の速度を凌駕するので精子の注入のためには精子の運動性を減少させる必要があるし、精子注入の前にインジェクションピペットから離れることを防止するためには精子の尻尾を無力化しなければならない。さらに、注入された精子の卵細胞質の中での脱凝縮を誘導する事と共に流入される培地の量を極小化させるために精子の尻尾の原形質膜を損傷したり尻尾を切ったりする事が必要である。   ICSI, one of the assisted reproductive technologies for injecting sperm into the egg cytoplasm, has shown a high fertilization rate since it was first developed in 1992, and has been widely used in human infertility. Because sexuality exceeds the speed of fine manipulation, sperm motility needs to be reduced for sperm injection, and the sperm tail is powerless to prevent separation from the injection pipette before sperm injection Must be converted. In addition, inducing decondensation of the injected sperm in the egg cytoplasm and damaging the plasma membrane of the sperm tail or cutting the tail to minimize the amount of media flowing in. is necessary.

先に述べたように従来のICSIテクニックにおけるPVPの使用、尻尾のスコリング、尻尾切断などの操作は正常的な受精環境とは大きく異なりインジェクションピペットの直径が精子頭部の太さより大きいのでPVPの含む培地の注入量が多くなるし, 卵細胞の破壊を起す欠点がある。既に明らかになった研究結果によると従来のICSI方法で受精された受精卵の低い生存率の原因はインジェクションピペットが余りにも大きい事が挙げられている[Dozortsev et al., Zygote, 1998, 6, p143]。また、過多な培地の流入は精子頭部膜を取り囲むので精子頭部の中の物質との接触を妨害することが明らかになっている[Hsu et al., Fertil.Steril.1999,72,p679]。   As mentioned above, the use of PVP in conventional ICSI techniques, tail scoring, tail cutting, etc. are very different from normal fertilization environment, and the injection pipette diameter is larger than the sperm head thickness, so PVP is included. There are drawbacks in that the amount of medium injected increases and the destruction of egg cells occurs. According to the research results that have already been clarified, the injection pipette is too large for the low survival rate of fertilized eggs fertilized by the conventional ICSI method [Dozortsev et al., Zygote, 1998, 6, p143]. It has also been shown that excessive media inflow surrounds the sperm head membrane and interferes with contact with substances in the sperm head [Hsu et al., Fertil. Steril. 1999, 72, p679].

特に,正常な受精の場合精子の頭部が融合及び脱凝縮が起る部位にもかかわらず既存のICSIテクニックでは尻尾膜の創傷だけに限って集中的に研究して来た限界がある。   In particular, in the case of normal fertilization, despite the site where the sperm head is fused and decondensed, the existing ICSI technique has a limit that has been intensively studied only on the tail membrane wound.

本発明者は従来のICSI方法の持つ問題点を解消し受精率を高めることの出来る新しい接近方法を試し、いい結果を得たのでその成果を明らかにする事によって本発明を完成することに至った。   The present inventor tried a new approach method that can solve the problems of the conventional ICSI method and increase the fertilization rate, and obtained a good result, so that the present invention was completed by clarifying the result. It was.

先に述べたような従来のICSIテクニックの問題点を解消し受精率を高めるために本発明は改選された ICSI用のインジェクションピペットとこれを使用する新しいICSI方法を提供することを目的とする.すなわち、正常な受精過程にもっと近接する新しいICSI方法を提供する.
具体的に本発明は精子の頭部膜に機械的な損傷を誘発するインジェクションピペットとこれを適用するICSI方法を提供することを目的とする。
The purpose of the present invention is to provide a new ICSI injection pipette for ICSI and a new ICSI method using the same, in order to eliminate the problems of the conventional ICSI technique as mentioned above and increase the fertilization rate. In other words, it provides a new ICSI method that is closer to the normal fertilization process.
Specifically, an object of the present invention is to provide an injection pipette that induces mechanical damage to the sperm head membrane and an ICSI method using the same.

本発明の改選されたICSI方法は本発明の特徴的なインジェクションピペトを使用して修行する事が出来る。   The modified ICSI method of the present invention can be practiced using the characteristic injection pipette of the present invention.

具体的に、本発明のインジェクションピペトは卵子内へ注入される精子頭部の最大直径より 大きくない内径を持ち,先端に多数の小さいスパイクの存在するインジェクションピペットを形成し、インジェクションピペットの先端で精子を捕獲した後卵細胞質の中へ注入し卵細胞質の中で細胞質物質と混合する後、注入ピペットを回収する過程で構成される。
インジェクションピペット(injection pipette)
本発明のインジェクションピペットは従来のICSIに使用されものと同じく両端の開いた毛細管を加工し作製する。具体的に、本発明に使用されるインジェクションピペットは卵子内へ注入する精子をインジェクションピペットの先端で捕獲出来るくらいの内径を持つように構成させる。また、本発明のインジェクションピペットの精子を捕獲する先端には多数の短いし小さいスパイクが形成できる。
Specifically, the injection pipette of the present invention forms an injection pipette having an inner diameter not larger than the maximum diameter of the sperm head to be injected into the ovum and having many small spikes at the tip, and the tip of the injection pipette After the sperm is captured, it is injected into the egg cytoplasm and mixed with the cytoplasm in the egg cytoplasm, and then the injection pipette is recovered.
Injection pipette
The injection pipette of the present invention is produced by processing a capillary tube with both ends open, similar to that used in conventional ICSI. Specifically, the injection pipette used in the present invention is configured to have an inner diameter that allows sperm to be injected into an egg to be captured by the tip of the injection pipette. In addition, many short and small spikes can be formed at the tip of the injection pipette of the present invention for capturing sperm.

より具体的には、図3で示したように、インジェクションピペットの内径は操作する精子頭部の最大直径より大きくなく、これによって精子がインジェクションピペットの中へ完全に入らなくピペットの先端で捕獲される。特に、本発明のピペットの内径は精子頭部の赤道領域(equatorial region)がインジェクションピペットの先端に固定される程が望ましい。   More specifically, as shown in FIG. 3, the inner diameter of the injection pipette is not larger than the maximum diameter of the sperm head to be manipulated, so that the sperm does not fully enter the injection pipette and is captured at the tip of the pipette. The In particular, the inner diameter of the pipette of the present invention is preferably such that the equator region of the sperm head is fixed to the tip of the injection pipette.

いっぽう、他の一端は開放(open end)されるように形成されこれによってインジェクションピペット内部の毛細管現状で陰圧(negative pressure)が発生し、これで運動性の持つ精子の捕獲が出来るようになる。   On the other hand, the other end is formed to be open end, which creates a negative pressure in the current state of the capillary inside the injection pipette, and this makes it possible to capture motility sperm. .

本発明のインジェクションピペットは毛細管を利用して。詳しくは望ましいくらいの内径の出るように毛細管を長く引っ張り出してインジェクションピペットの先端から約1mm地点を望ましい角度に曲げた後精子注入直前に卵子の入っているドロップ中で作製できる(図1)。すなわち、狭く引っ張った毛細管をホールディングピペットの入り口の中に挿入し(図1、A) 望ましい直径を持つ地点でピペットを曲げ折ってインジェクションピペットの開口部を形成する(図1、B、C)。その後 ホールディングピペット内の折れている毛細管の破片をホールディングピペットの外に出して捨てる。本発明のインジェクションピペットの先端に多数の小さいスパイクを形成することができる。   The injection pipette of the present invention utilizes a capillary tube. Specifically, it can be produced in a drop containing an ovum just before sperm injection after the capillary is pulled out long so that the desired inner diameter is obtained and bent at a desired angle about 1 mm from the tip of the injection pipette (FIG. 1). That is, a narrowly pulled capillary tube is inserted into the entrance of the holding pipette (FIG. 1, A), and the pipette is bent at a point having a desired diameter to form the opening of the injection pipette (FIGS. 1, B, C). After that, break the broken capillary tube in the holding pipette out of the holding pipette. Many small spikes can be formed at the tip of the injection pipette of the present invention.

本発明においってインジェクションピペットのこのような構成は精子の捕獲と精子注入に多い利点を提供する。インジェクションピペットの持つ陰圧で精子捕獲が容易になり、精子の運動性を減らすためにPVPという別の化学物質を使用する必要は無くなる。   In the present invention, such a configuration of the injection pipette offers many advantages for sperm capture and sperm injection. The negative pressure of injection pipettes makes sperm capture easier and eliminates the need to use another chemical, PVP, to reduce sperm motility.

また、精子をインジェクションピペットの内部に完全に入れないでピペット先端で固定できるような直径を持つことによって従来のICSIテクニックで使用されるインジェクションピペットよりその直径が小さくなるので卵細胞質の破壊を減らす事と同時に精子と一緒に流入され卵細胞質の中に入る培地の量を減らすことが出来る。また、流入される培地の量を減少するために精子の尻尾を切断しなくても良いで、これによって本発明のICSIテクニックは体内で起こる正常的な精子浸透と類似な環境を提供する。   In addition, by having a diameter that allows the sperm to be fixed with the pipette tip without being completely inside the injection pipette, the diameter is smaller than the injection pipette used in conventional ICSI techniques, thus reducing the destruction of the egg cytoplasm. At the same time, the amount of medium that flows into the egg cytoplasm with the sperm can be reduced. Also, it is not necessary to cut the sperm tail to reduce the amount of media flowing in, so the ICSI technique of the present invention provides an environment similar to normal sperm penetration that occurs in the body.

また、インジェクションピペットの先端にあるスパイクは精子頭部膜の損傷と卵細胞質膜の通過を容易にする事が出来る。   Moreover, the spike at the tip of the injection pipette can easily damage the sperm head membrane and pass through the egg cytoplasmic membrane.

特に、本発明のICSIテクニックのインジェクションピペットはその直径を適切に変更させ特定な種の精子の操作とか捕獲に制限されなく、広範囲に使用する事ができる。
本発明のICSIテクニック
本発明の改選されたICSI方法は以上に述べたようなインジェクションピペットを使用することを特徴にする。
In particular, the injection pipette of the ICSI technique of the present invention can be used in a wide range without being limited to manipulation or capture of a specific species of sperm by appropriately changing its diameter.
ICSI technique of the present invention The modified ICSI method of the present invention is characterized by the use of an injection pipette as described above.

より詳しく,本発明の改選されたICSI方法は本発明の特徴的なインジェクションピペットを利用し運動性の持ったそのままの精子をインジェクションピペットの先端で捕獲し細胞質内へ注入後インジェクションピペットを回収する方法を含む。また、本発明の方法は注入される精子と卵細胞質を混合する過程も含んでいる。   More specifically, the reselected ICSI method of the present invention uses the characteristic injection pipette of the present invention to capture motility intact sperm at the tip of the injection pipette and inject it into the cytoplasm, and then recover the injection pipette including. The method of the present invention also includes the step of mixing the injected sperm and egg cytoplasm.

以下、具体的にそれぞれの過程を詳細に説明する。
精子の捕獲
本発明のインジェクションピペットを運動性の持つ精子の尻尾とか頭に向けて近くに接近させることによって精子の捕獲が可能になる。あるいは、運動性の持つ精子がインジェクションピペットに近接する場合も可能になる。より望ましくは倒立顕微鏡及びマイクロマニピュレータで運動性の持つ精子とインジェクションピペットを近接させることによって精子の捕獲が可能になる。
Hereinafter, each process will be specifically described in detail.
Sperm Capture The sperm can be captured by bringing the injection pipette of the present invention close to the tail or head of a sperm having mobility. Alternatively, it is possible when a sperm with mobility is close to the injection pipette. More preferably, the sperm can be captured by bringing the motility sperm close to the injection pipette with an inverted microscope and a micromanipulator.

このように精子の運動性を減少させなく精子を容易に捕獲できるのは毛細管現状での陰圧が発生する本発明のインジェクションピペットの特徴のである。   Thus, it is a feature of the injection pipette of the present invention in which the negative pressure in the current state of the capillary tube is able to easily capture the sperm without reducing the sperm motility.

本発明では精子の動きが余り速くても 精子を容易に捕獲する事ができ、インジェクションピペットをドラップの境界部を早く遊泳する精子の尻尾近に接近したら精子頭部の先体赤道部がインジェクションピペットの先端に固定させるまで容易に吸引される。   In the present invention, even if the sperm moves too fast, the sperm can be easily captured, and when the injection pipette approaches the tail of the sperm that swims quickly around the boundary of the droop, the equatorial part of the sperm head is the injection pipette. It is easily aspirated until it is fixed to the tip of the.

インジェクションピペットの陰圧による精子の捕獲にはインジェクションピペットへ精子の頭部が先に吸引され(頭−先)捕獲される場合があるし尾部が先に 吸引され(尻尾−先)捕獲されることもある。
卵細胞質内精子注入
このようにインジェクションピペットに捕獲された精子は本発明のICSIテクニックで卵細胞質中へ注入できる。すなわち、捕獲された精子はインジェクションピペットと共に直接卵細胞質の中に注入される。具体的に精子の注入は図5で示したように卵子を固定しているホールディングピペットと精子を捕獲したインジェクションピペットと並んで遂行できる。特に、本発明のインジェクションピペットの先端に形成される多数のスパイクは卵細胞質膜を容易に通過することを可能にする。
For sperm capture by negative pressure of the injection pipette, the sperm head may be aspirated first (head-to-head) into the injection pipette and the tail may be aspirated first (tail-tip) and captured. There is also.
Sperm injection in the egg cytoplasm The sperm captured by the injection pipette can be injected into the egg cytoplasm by the ICSI technique of the present invention. That is, the captured sperm is injected directly into the egg cytoplasm with the injection pipette. Specifically, as shown in FIG. 5, sperm injection can be performed side by side with a holding pipette that fixes an egg and an injection pipette that captures the sperm. In particular, the large number of spikes formed at the tip of the injection pipette of the present invention allows easy passage through the egg cytoplasmic membrane.

インジェクションピペットで精子を卵細胞質中へ注入した後、口で圧力を調節しインジェクションピペットで陰圧と陽圧を順序的に 与える事によってインジェクションピペットから精子を出すことができる。   After injecting sperm into the egg cytoplasm with an injection pipette, the sperm can be removed from the injection pipette by adjusting the pressure with the mouth and applying negative pressure and positive pressure in sequence with the injection pipette.

先に述べたように陽圧と陰圧を順序的に提供して精子を卵細胞質と混合させる。望ましい方法としては顕微鏡を見ながら口で吸引, 排出??する方式で圧力を調節し2−3回繰り返し精子を卵細胞質と共に混合させることができる。   As described above, positive and negative pressures are sequentially applied to mix sperm with egg cytoplasm. Is it preferable to suck and discharge by mouth while looking at the microscope? ? By adjusting the pressure in this way, sperm can be mixed with the egg cytoplasm 2 to 3 times repeatedly.

このように細胞質物質と混合された精子はインジェクションピペットを卵細胞質から除去したらインジェクションピペットから分離され精子だけ卵細胞質の中に残る. これは卵細胞質の粘性によって精子がインジェクションピペットと一緒に卵細胞質の外へ出ることが防止されるからである。   Sperm thus mixed with cytoplasmic material is separated from the injection pipette when the injection pipette is removed from the egg cytoplasm, and only the sperm remains in the egg cytoplasm. This is due to the viscosity of the egg cytoplasm that causes the sperm to move along with the injection pipette. It is because going out is prevented.

このように、捕獲された精子の卵細胞質の中への直接注入はZPと卵膜を通過する間の精子頭部膜の機械的な損傷と共に完成され、細胞質の中でインジェクションピペット内に陰圧と陽圧を口で適切に調節し細胞質中への過度な培地の流入やインジェクションピペット内への過度な細胞質物質の流入なくて損傷された精子と細胞質物質との混合を完成できる。
精子頭部膜損傷
本発明のこのような精子の注入方法は特徴的に精子頭部の損傷を起こす。言い換えれば、運動性の持つ精子がインジェクションピペットの鋭い先端に捕獲される場合頭部膜へ微細に機械的な損傷を与え、図3及び5で見るように、インジェクションピペットと一緒にZP及び卵細胞膜を通過しながら精子頭部膜にもっと多い損傷を与える事ができる。
Thus, direct injection of captured sperm into the egg cytoplasm is completed with mechanical damage to the sperm head membrane during passage through ZP and the egg membrane, and negative pressure in the injection pipette within the cytoplasm. The mixture of damaged sperm and cytoplasmic material can be completed without excessive flow of medium into the cytoplasm and excessive flow of cytoplasmic material into the injection pipette.
Sperm Head Membrane Damage The sperm injection method of the present invention characteristically causes sperm head damage. In other words, when motile sperm is trapped at the sharp tip of an injection pipette, it will cause fine mechanical damage to the head membrane, as shown in FIGS. 3 and 5, along with the injection pipette, ZP and egg cell membrane. More damage can be done to the sperm head membrane while passing through.

これは体内での正常的な受精過程に類似な条件を提供し、卵細胞活性を誘導する精子内物質を放出し受精率を高めることができる。従来のICSIテクニックの使用でも精子の尻尾への機械的な損傷が酷ければ酷いほど受精率が高まれるという事実[Palermo et al. 1996, Hum Reprod. 11, p1023]から本発明の受精率向上の根拠になる。   This provides conditions similar to the normal fertilization process in the body, and can release fertilizing substances that induce egg cell activity and increase the fertilization rate. From the fact that the fertility rate increases as the mechanical damage to the tail of the sperm increases with the use of conventional ICSI techniques [Palermo et al. 1996, Hum Reprod. 11, p1023], the fertilization rate of the present invention This is the basis for improvement.

先に述べたように本発明のインジェクションピペットはその陰圧によって運動性の持つ精子の捕獲を容易にするのでマイクロインジェクターや PVPなどの化学物質を使う必要がなく正常な受精にもっと近い環境を提供する。 また本発明のインジェクションピペットは従来のICSIテクニックに使用されるインジェクションピペットよりその直径が近いので卵細胞質の損傷を少なくし卵細胞質中へ注入される培養液などの異物質の量を減少させる利点もある。特に精子の注入過程で精子の頭部膜の機械的な損傷を誘発させることによって受精率を向上できる。   As mentioned earlier, the injection pipette of the present invention facilitates the capture of motility sperm by its negative pressure, so it does not require the use of chemical substances such as microinjectors and PVP, providing an environment closer to normal fertilization To do. In addition, the injection pipette of the present invention is closer in diameter than the injection pipette used in the conventional ICSI technique, so there is also an advantage of reducing the amount of foreign substances such as culture fluid injected into the egg cytoplasm with less damage to the egg cytoplasm. is there. In particular, fertilization rate can be improved by inducing mechanical damage to the sperm head membrane during the sperm injection process.

本発明の改選されたICSIのインジェクションピペット及びこれを利用するICSI方法は従来のICSI方法が持つ問題点を解消しもっとも高いMPN形成率と胚盤胞発生率を示すなどの向上された受精成功率を提供する。   The improved ICSI injection pipette of the present invention and the ICSI method using the same have improved the fertilization success rate, such as eliminating the problems of the conventional ICSI method and showing the highest MPN formation rate and blastocyst development rate I will provide a.

以下では,本発明の具体的な実施例を通じてその具現例について詳細に説明する。本実施例は本発明の技術的な思想を例示することで本発明の範囲が本実施例に限定されないことに有意しなければならない。   Hereinafter, embodiments will be described in detail through specific embodiments of the present invention. This example should be significant that the technical idea of the present invention is illustrated and the scope of the present invention is not limited to this example.

〔実施例1〕:本発明の改選されたICSIのためのピペットの製作
ホールディング用ピペット
本発明で使われるホールディング用ピペットを製造するためのガラス管(G-1, 製造原:Narishige, Tokyo, Japan)は外部直径(outer diameter; 以下OD)1mm 及び内部直径(inner diameter; 以下ID)0.9 mmを持つものであった。 ホールディング用ピペットは約5mm長さのガラスピペット区間を約120 μmの外部直径(OD)になるまでマイクロプ−ラ−(micropuller, PC-10, 製造原:Narishige, Tokyo, Japan)で引き伸ばした。使用するプログラムはシング−ルプ−リング(single pulling), 加熱101(heat 101)及び無分銅(no weight)であった。
[Example 1]: Production of a pipette for the selected ICSI of the present invention Holding pipette Glass tube for producing the holding pipette used in the present invention (G-1, Production source: Narishige, Tokyo, Japan) ) Had an outer diameter (OD) of 1 mm and an inner diameter (ID) of 0.9 mm. The holding pipette was stretched with a micropuller (micropuller, PC-10, manufacturer: Narishige, Tokyo, Japan) until the glass pipette section of about 5 mm in length had an external diameter (OD) of about 120 μm. The programs used were single pulling, heat 101 and no weight.

ガラス管を狭く作った後、チープ(tip)の適合な地点で他の狭いガラス管の末断で優しく摩擦しガラス管のチープを切断した。切断された先端は垂直で平めでなければならない. 均質でないピペットや斜めに切断されたピペットは廃棄した。ホールディング用ピペットはマイクロフォージ(microforge, MF-900, 製造原:Narishige, Tokyo, Japan)のプラチナ−イリジウムフィラメントの熱であぶって丸めた。   After making the glass tube narrow, the tip of the glass tube was cut by gently rubbing with the end of another narrow glass tube at the point where the tip was fit. The cut tip must be vertical and flat. Non-homogeneous and obliquely cut pipettes were discarded. The holding pipette was rolled with the heat of a platinum-iridium filament of microforge (MF-900, production source: Narishige, Tokyo, Japan).

ホールディング用ピペットの丸められた部分のIDは約30−40μmで、確実に卵子を固定することが可能であった。以後、ホールディング用ピペットはフィラメントの上で約30の角度に曲げて使用した。
インジェクションピペット
1.0mmのOD及び0.9mmのIDを持つ薄い壁を持つガラス管(G-1, 製造原:Narishige, Tokyo, Japan)の約5mm長さのガラスピペット区間をマイクロプ−ラ−(micropuller, PC-10, 製造原:Narishige, Tokyo, Japan)で 引き伸ばした。使用するプログラムはダブルプ−リング(double pulling),加熱1; 67(heat1; 67), 加熱2;80(heat2; 80)で1つの軽い分銅(one light weight)であった。
引いたガラス管の鋭い先端を約30°の角度でマイクロフォージ(microforge, MF-900, 製造原:Narishige, Tokyo, Japan)のプラチナ−イリジウムフィラメントの熱で曲げた。
The ID of the rounded portion of the holding pipette was about 30-40 μm, and it was possible to securely fix the egg. Thereafter, the holding pipette was bent at an angle of about 30 on the filament.
Injection pipette
The glass pipette section of about 5mm length of a glass tube with a thin wall with an OD of 1.0mm and an ID of 0.9mm (G-1, production source: Narishige, Tokyo, Japan) is connected to a micropuller (PC- 10, production source: Narishige, Tokyo, Japan). The program used was double pulling, heating 1; 67 (heat 1; 67), heating 2; 80 (heat 2; 80) and one light weight.
The sharp tip of the drawn glass tube was bent at an angle of about 30 ° with the heat of a platinum-iridium filament of microforge (MF-900, production source: Narishige, Tokyo, Japan).

そして図1のように鋭いガラス管の先端をホールディング用ピペットの入り口の中に挿入し(図1、A)、挿入されたガラス管の先端を少しずつ曲げて(B,C)結局ピペットの先端が折れるまで曲げた。この過程は卵子の入っているドロップ内で行い、ホールディング用ピペットの内部に残ったガラス管の破片は廃棄した。   Then insert the tip of the sharp glass tube into the holding pipette entrance as shown in Fig. 1 (Fig. 1, A) and bend the tip of the inserted glass tube little by little (B, C). Bent until it breaks. This process was carried out in a drop containing the egg and the glass tube fragments remaining inside the holding pipette were discarded.

〔実施例2〕:運動性の持つ精子の選別
精液の準備
本実施例では凍結−解凍したブタの精液を使用した。精液ストローを一分間39℃で解凍した。精液100μlを0.1% ポリビニルアルコール(polyvinyl alcohol, 以下 PVA)の含む1mlのDPBS(Gibco 141900-144, Grand Island, NY)が入っているエペンドルプチューブの下に静かに入れ、スウィムアプ(swim-up)過程のために蓋を閉めて39℃、5%、CO2 インキュベーター中で定置した。五十分後 エペンドルプチューブの上層から培地0.5mlを取って2.5mlエペンドルプチューブに入れ三分間350Xgで遠心分離した。上層液を除去して精子ペレトをICSI直前まで39℃状態に恒温漕で保管した。
運動性のある精子の選択
少量の精子ペレトを精子用ドロップの中心に気をつけて移動した。精子はディッシュ底部の中心からドロップの境界に向かって素早く移動した。ディッシュ内をmineral oilで満たす前にディッシュをテーブルの上で軽く叩いてドロップを薄くに作った。 これによって境界領域の狭い空間で上下に遊泳する精子を先発する事ができた。
[Example 2]: Preparation of sperm sorting semen having motility In this example, frozen-thawed semen was used. The semen straw was thawed for 1 minute at 39 ° C. Gently place 100 μl of semen under an Eppendorf tube containing 1 ml of DPBS (Gibco 141900-144, Grand Island, NY) containing 0.1% polyvinyl alcohol (hereinafter PVA). The lid was closed for the process and placed in a 39 ° C., 5% CO 2 incubator. Fifty minutes later 0.5 ml of the medium was taken from the upper layer of the Eppendorf tube, placed in a 2.5 ml Eppendorf tube, and centrifuged at 350 × g for 3 minutes. The upper layer solution was removed, and the sperm pellet was stored in a constant temperature bath at 39 ° C until just before ICSI.
Selection of motile sperm A small amount of sperm pellet was moved to the center of the sperm drop. Sperm quickly moved from the center of the dish bottom toward the drop boundary. Before filling the dish with mineral oil, tap the dish lightly on the table to make a thin drop. As a result, it was possible to start sperm swimming up and down in a narrow space of the boundary region.

〔実施例3〕体外成熟卵子の準備
特別な説明がない限り本源で使用する試薬はSigma製造原(Sigma-Aldrich Co., St.Louis, M.O., USA)の物を使用した。
未成熟卵子の体外成熟
卵巣は屠場で未経産豚から採取し35℃の0.9%(w/v) 食塩水の中で保管して実験室へ移動した。 卵巣を三回ワシングし 5mlの一回用注射器に18ゲージの皮下用注射用針を付け未成熟卵子を吸入した。図2のAのように、卵巣の皮層に多数の大小の卵胞が見える。
15mlのコニカールチューブに卵胞内容物を集me上層液を廃棄した。沈殿物の中の卵丘細胞−卵子複合体(cumulus-oocyte complex, COC)を0.01% PVAの添加したTyrode's Lactate Hepes(TLH)培地(表1)で三回ワシングした。均質な顆粒状の卵細胞質を持って3層以上の緻密な卵卵丘細胞によって囲まれているCOCを体外成熟(in vitro maturation, 以下 IVM)用に選択した。図2のBのように未成熟卵子が卵丘細胞で稠密に囲まれている事が見える。
IVM培地(表2)は26.2mM NaHCO3, 3.05 mM グルコース, 0.91 mM ピルビン酸ナトリウム, 0.57 mM L-cysteine, 75μg/ml カナマイシン, 20 ng/ml EGF, 5IU/ml PMSG/hCG (製造原:Gibco, Life Technologies Inc., Grand Island, NY, USA)を含む組織培養培地である。豚卵胞液(以下、pFF)は未経産豚卵巣の直径3−8mmの卵胞を吸入し、三十分間1900Xgで遠心し1.2μm及び以後の0.45μmシリンジフィルター(製造原:Gelman Sciences, Ann Harbor, MI, USA)を通じて濾過して使用するまで−30℃で保管した。
体外成熟は10% pFFの添加された成熟用培地に30 から50個の未成熟卵子を入れ39℃、5% CO2 の飽和湿度下で初めの22時間はホルモンの添加した培養液が入っている4−ウェルディッシュで培養し、その後22時間はホルモン無しの培養液で培養した。 図2のCのように44時間のIVM後よく拡張された卵丘細胞を持つ成熟卵子が観察される。
[Example 3] Preparation of in vitro matured eggs Unless otherwise specified, reagents used in this source were those from Sigma manufacturer (Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA).
In vitro ovarian ovaries were collected from heifers at the slaughterhouse, stored in 0.9% (w / v) saline at 35 ° C, and transferred to the laboratory. The ovary was washed three times and a 5 ml single-use syringe was attached with an 18-gauge hypodermic needle for inhalation of immature eggs. As shown in FIG. 2A, many large and small follicles are visible in the ovarian cortex.
The follicle contents were collected in a 15 ml conical tube and the upper layer solution was discarded. Cumulus-oocyte complex (COC) in the precipitate was washed three times with Tyrode's Lactate Hepes (TLH) medium (Table 1) supplemented with 0.01% PVA. COC with homogeneous granular egg cytoplasm and surrounded by three or more dense cumulus cells was selected for in vitro maturation (hereinafter IVM). It can be seen that immature eggs are densely surrounded by cumulus cells as shown in FIG.
IVM medium (Table 2) is 26.2 mM NaHCO 3 , 3.05 mM glucose, 0.91 mM sodium pyruvate, 0.57 mM L-cysteine, 75 μg / ml kanamycin, 20 ng / ml EGF, 5 IU / ml PMSG / hCG (producer: Gibco , Life Technologies Inc., Grand Island, NY, USA). Porcine follicular fluid (hereinafter referred to as “pFF”) inhales 3-8 mm diameter follicles of heifers, centrifuges at 1900 × g for 30 minutes, and 1.2 μm and subsequent 0.45 μm syringe filters (produced by Gelman Sciences, Ann) Harbor, MI, USA) and stored at −30 ° C. until use.
For in vitro maturation, place 30 to 50 immature eggs in a maturation medium supplemented with 10% pFF, and a medium supplemented with hormone for the first 22 hours at 39 ° C and 5% CO 2 saturation humidity. Then, the cells were cultured in a 4-well dish, and then cultured for 22 hours in a culture medium without hormones. Mature eggs with well-expanded cumulus cells are observed after 44 hours of IVM, as in FIG. 2C.

Figure 2005074586
Figure 2005074586

Figure 2005074586
インジェクションチェンバーの準備
体外成熟された卵子を0.1%(w/v)ヒアルロニダーゼ?に短く露出した後機械的な ピペッチングで卵丘細胞を除去した。第1極体及び正常な外観の持つ卵子を二回ワシングし0.01% PVAの含む7μlTLHドラップの中に移し精子ペレトを少しそのドラップへ加えた。
Figure 2005074586
Preparation of injection chamber 0.1% (w / v) hyaluronidase for in vitro matured ova? The cumulus cells were removed by mechanical pipetting after short exposure. The first polar body and the egg with normal appearance were washed twice and transferred into a 7 μl TLH droop containing 0.01% PVA and a little sperm pellet was added to the drup.

〔実施例4〕卵細胞質内への精子注入
倒立顕微鏡及びマイクロマニピュレータ(LABOVERT FS, Leitz, Germany)下で運動性の持つ精子の尻尾または頭の近くにピペット先端を接近し精子頭部の赤道領域まで自動的にインジェクションピペットの中へ吸入されるようにした。吸入された精子がインジェクションピペットの先端に捕獲された形態は図3で示した。 運動性の持つ精子だけがドラップの境界で容易に捕獲された(図4)。
[Example 4] Injection of sperm into the egg cytoplasm Equatorial region of the sperm head by approaching the tip of the pipette near the tail or head of a sperm with motility under an inverted microscope and a micromanipulator (LABOVERT FS, Leitz, Germany) Until it is automatically inhaled into the injection pipette. The form in which the inhaled sperm was captured at the tip of the injection pipette is shown in FIG. Only motile sperm were easily captured at the boundaries of the droop (Figure 4).

図5のように、捕獲された精子を卵子のドラップに移し精子を細胞質へ直接注入した。その後開放されているチューブ(open end tube)を口で2-3回吸入と放出を繰り返し、精子を細胞質内成分と共に混合した(図6)。 混合が終わったらインジェクションピペットを卵子から除去した。   As shown in FIG. 5, the captured sperm was transferred to the egg lap and the sperm was directly injected into the cytoplasm. Thereafter, the open end tube was repeatedly inhaled and released 2-3 times through the mouth, and the sperm was mixed with the cytoplasmic components (FIG. 6). When mixing was complete, the injection pipette was removed from the ovum.

〔実施例5〕受精された卵子の培養
精子の注入された全ての体外受精卵子は0.4% BSAの含むノースカロライナ州立大学−23(North Carolina State University-23, NCSU-23)培地(表3)に移しMPN形成及び精子頭部の脱凝縮の確認, 拡張胚盤胞への発生及び細胞数の観察のため39℃, 5% CO2 , 7% O2及び88% N2のインキュベーターでそれぞれ18時間及び168時間培養した。
[Example 5] Culture of fertilized ovum All in vitro fertilized ovum injected with sperm were added to North Carolina State University-23 (NCSU-23) medium (Table 3) containing 0.4% BSA. 18 hours each in 39 ° C, 5% CO 2 , 7% O 2 and 88% N 2 incubators for confirmation of MPN formation and sperm head decondensation, development into expanded blastocysts and observation of cell number And incubated for 168 hours.

Figure 2005074586
〔実施例6〕MPNの平価及び胚盤胞細胞の計数
ICSI及びIVF18時間後全ての卵子をスライドグラスに移し34℃のマイクロワンプレの上で十分間固定液(アセト酸:エタノール=1:3)で固定した。以後、45%(v/v)アセト酸溶液に1%(w/v)オルセイン(orcein)を溶かした溶液で染色し400倍率の光学顕微鏡下で精子の脱凝縮及びMPN形成を平価した(図7)。 図7の(A)で二つの前核及び二つの極体が見え、(B)では脱凝縮された精子の頭部及び雌性前核が見える。
Figure 2005074586
[Example 6] MPN parity and blastocyst counting
After 18 hours of ICSI and IVF, all eggs were transferred to a slide glass and fixed with a fixing solution (acetic acid: ethanol = 1: 3) for a sufficient period on a 34 ° C. micro one-plate. Thereafter, staining was performed with a solution of 1% (w / v) orcein dissolved in 45% (v / v) acetic acid solution, and sperm decondensation and MPN formation were normalized under a 400 × optical microscope (Fig. 7). In FIG. 7A, two pronuclei and two polar bodies are visible, and in FIG. 7B, the decondensed sperm head and female pronucleus are visible.

生存した卵子を(1)1つの雌性前核 (female pronucleus, 以後FPN)と二つの極体(polar body, 以後PB)と共に存在する1つのMPN、(2)FPNの有無との関係なくて1つのMPNの存在、及び(3)FPNの有無との関係なくて1つのMPNまたは1つの脱凝縮された精子頭部(decondensed sperm head, 以後DSH)の三つのグルプに分類した。   A surviving egg is (1) one female pronucleus (hereinafter FPN) and one polar body (hereinafter PB) with one MPN, (2) regardless of the presence or absence of FPN. It was classified into three groups: one MPN or one decondensed sperm head (hereinafter DSH) regardless of the presence of one MPN and (3) the presence or absence of FPN.

ICSIとIVF48時間または168時間後,それぞれ分割率とヘキスト33342染色による胚盤胞の生存率と細胞数を調査した(図8)。図8の(A)では多数の拡張胚盤胞が見え、(B)ではヘキスト33342で染色された拡張胚盤胞の核が見える。   After 48 hours or 168 hours of ICSI and IVF, the blastocyst viability and cell number were investigated by dividing and Hoechst 33342 staining, respectively (Fig. 8). In FIG. 8A, a large number of expanded blastocysts are visible, and in FIG. 8B, the nuclei of expanded blastocysts stained with Hoechst 33342 are visible.

〔実施例7〕統計分析
グルプ間のMPN形成及び発生の差異(%)を分散の均一性を維持するためにアクサイン(arcsine)変換後、ANOVAを使って分析した。LSD試験を使ってグルプ間の差異を確認するためにPost hoc分析を遂行した。多重比較のためDunn方法と共にWilcoxon試験を使用しグルプ間胚盤胞細胞数の有意差の存在有無を決定した。全ての分析はSAS(SAS Institute version 8.1)分析プログラムを使って遂行した。
比較実験
〔比較実施例1〕:精子及び卵子の準備と体外成熟
凍結−解凍された雄ブタの精液を体外成熟卵子の受精のために準備した。精子の準備とIVFのための培地としてはそれぞれカルシウム及びマグネシウム無しのPBS及びmodified Tris-buffered medium(mTBM)を使用した。精子のワシングためのPBS は136.9 mM/L NaCl, 2.7 mM/L KCl, 1.5 mM/L KH2PO4, 8.1 mM Na2HPO 4, 0.5mM/L プルビン酸ナトリウム, 5.6 mM/L グルコ-ス及び0.1%(w/v) BSA からなっている(表4)。
Example 7 Statistical Analysis MPN formation and development differences (%) between groups were analyzed using ANOVA after arcsine conversion to maintain uniformity of dispersion. Post hoc analysis was performed to confirm differences between groups using LSD test. The Wilcoxon test with Dunn's method was used for multiple comparisons to determine the presence or absence of significant differences in the number of blastocysts between groups. All analyzes were performed using the SAS (SAS Institute version 8.1) analysis program.
Comparative Experiment [Comparative Example 1]: Preparation of sperm and ovum and in vitro maturation Frozen-thawed boar semen was prepared for fertilization of in vitro matured ova. As a medium for sperm preparation and IVF, PBS without calcium and magnesium and modified Tris-buffered medium (mTBM) were used, respectively. PBS for sperm washing is 136.9 mM / L NaCl, 2.7 mM / L KCl, 1.5 mM / L KH 2 PO 4 , 8.1 mM Na 2 HPO 4 , 0.5 mM / L sodium puruvate, 5.6 mM / L glucose and 0.1% (w / v) BSA (Table 4).

mTBM(表5)には113.1 mM/L NaCl, 3 mM/L KCl, 7.5 mM/L CaCl2, 20 mM/L Tris(T-1410, Trizma base), 11 mM/L グルコ-ス, 5 mM/L ピルビン酸ナトリウム, 4 mM/L 無水カペイン及び0.2%(w/v) BSA(A-3311, Fraction V, fatty acid free)を含まれ手入る。 For mTBM (Table 5), 113.1 mM / L NaCl, 3 mM / L KCl, 7.5 mM / L CaCl 2 , 20 mM / L Tris (T-1410, Trizma base), 11 mM / L glucose, 5 mM / L Contains sodium pyruvate, 4 mM / L anhydrous kapane and 0.2% (w / v) BSA (A-3311, Fraction V, fatty acid free).

凍結精液を一分間39℃で解凍させ10mlのPBSで希釈した。 精子希釈液は350Xgで3分間二回遠心し最終精子ペレトを1X106 sperm/mlの濃度になるようにmTBMで再び希釈した。 The frozen semen was thawed for 1 minute at 39 ° C. and diluted with 10 ml of PBS. The sperm dilution was centrifuged twice at 350 × g for 3 minutes, and the final sperm pellet was diluted again with mTBM to a concentration of 1 × 10 6 sperm / ml.

いっぽ、IVMが終わった卵子を0.1%(w/v)のヒアルロニダーゼを含む成熟培地で優しくピペッチングし拡張した卵丘細胞を除去しmTBMで二回ワシングした。5μlのmTBM液と共に20-30個の卵子をミネラルオイルで満たした40μlの受精ドロップ中へ入れた。その後それぞれの受精ドロップ中に精子希釈液5μlを添加し最終精子濃度が1X106sperm/mlになるようにしCO2インキュベーターで8時間培養した。 On the other hand, the ovum after the IVM was gently pipetted with a maturation medium containing 0.1% (w / v) hyaluronidase to remove the expanded cumulus cells and washes twice with mTBM. 20-30 eggs with 5 μl of mTBM solution were placed in a 40 μl fertilization drop filled with mineral oil. Thereafter, 5 μl of sperm dilution was added to each fertilization drop so that the final sperm concentration was 1 × 10 6 sperm / ml, and the cells were cultured in a CO 2 incubator for 8 hours.

Figure 2005074586
〔比較実施例2〕:ICSI方法の差による受精効果の比較
従来のICSIテクニックによる受精
従来のICSIのためのインジェクションピペットはヒュマゲン(Humagen, Inc.)(Charlottesville, VA; 10-MIC-S, 30°angled)から購入した。50X9 mmディッシュの蓋に二つの7μlドロップを作製した。マイクロマニピュレーターが取り付けられた倒立顕微鏡(Olympus IX50, Melville, NY, USA)を使用しながら精子の尻尾をスコリングし運動性を減らしてインジェクションピペットの中に吸入し(図9のA)卵子を含んでいるドロップに移動した(図9のB)。
Figure 2005074586
[Comparative Example 2]: Comparison of fertilization effect due to difference in ICSI method Fertilization by conventional ICSI technique Injection pipette for conventional ICSI is Humagen, Inc. (Charlottesville, VA; 10-MIC-S, 30 Purchased from ° angled). Two 7 μl drops were made on 50 × 9 mm dish lids. Using an inverted microscope (Olympus IX50, Melville, NY, USA) with a micromanipulator, the tail of the sperm is scored to reduce motility and inhaled into the injection pipette (Fig. 9A) containing the ovum (B in FIG. 9).

精子はホールディングピペットで固定された卵子へ六時か12時方向から注入し少しの細胞質と混合した[Martin, Biol.Reprod., 2000, 63, p109] (図9)。
本発明のICSIによる受精
本発明の改選されたICSIは〔実施例4〕で説明されたように卵子を受精した。
各ICSI方法による受精効果の差異の比較(実験1)
実験1では異なる方法で受精された卵子のMPN形成を比較した。各方法によって受精された受精卵を培養し受精18時間後にMPN形成率及び精子頭部の脱凝縮を評価した。また、IVFグルプでは多精子受精も調べた。
受精卵の生存、分割及び胚盤胞形成率を受精後24時間、48時間及び168時間別に観察し比較した。胚盤胞の細胞数は〔実施例6〕で説明したように観察した。
本発明のICSI方法で精子捕獲形態による効果の差異比較(実験2)
実験2では 精子捕獲タイプの差異によるMPN及び胚盤胞への発達を調べた。
本発明の改選されたインジェクションピペットの先端に捕獲される精子捕獲タイプは〔実施例4〕で説明したように二つの形態がある。すなわち、図10のAで見えるように尻尾が先に捕獲された精子が卵細胞質中に注入される場合(インジェクションピペットの外に精子頭部が見える、X200)と図10のBで見えるように頭が先に捕獲された精子の卵細胞質中に注入される場合(矢印は精子頭部を示して尻尾はインジェクションピペットの末端にある、X200)がある。運動性の持つ精子は何時も精子ドロップの境界で捕獲された(図4)。
比較実験結果
実験1:受精方法による差異
二つのICSI方法及びIVF によるMPN形成率は表6に示された。IVFグルプでは22個の卵子から多精子受精が発見され、これは二個以上の雄前核または精子の頭が見えた(表6に示さない)。
Sperm were injected into an egg fixed with a holding pipette from 6 o'clock or 12 o'clock and mixed with a small amount of cytoplasm [Martin, Biol. Reprod., 2000, 63, p109] (FIG. 9).
Fertilization with ICSI of the present invention The reselected ICSI of the present invention fertilized an egg as described in Example 4.
Comparison of fertilization effect by each ICSI method (Experiment 1)
Experiment 1 compared the MPN formation of eggs fertilized by different methods. Fertilized eggs fertilized by each method were cultured, and MPN formation rate and sperm head decondensation were evaluated 18 hours after fertilization. The IVF group also examined polysperm fertilization.
The survival, division and blastocyst formation rate of fertilized eggs were observed and compared at 24 hours, 48 hours and 168 hours after fertilization. The number of blastocyst cells was observed as described in [Example 6].
Comparison of the effect of sperm capture by the ICSI method of the present invention (Experiment 2)
Experiment 2 examined the development of MPN and blastocysts due to differences in sperm capture type.
As described in [Example 4], the sperm capture type captured at the tip of the reselected injection pipette of the present invention has two forms. That is, when the sperm whose tail was first captured as seen in A in Fig. 10 is injected into the egg cytoplasm (the sperm head is visible outside the injection pipette, X200) and as seen in B in Fig. 10 There is a case where the head is injected into the egg cytoplasm of a previously captured sperm (the arrow indicates the sperm head and the tail is at the end of the injection pipette, X200). Motile sperm were always captured at the sperm drop boundary (FIG. 4).
Results of Comparative Experiments Experiment 1: Differences by Fertilization Method Table 6 shows the MPN formation rates by the two ICSI methods and IVF. In the IVF group, polysperm fertilization was found in 22 eggs, which showed two or more male pronuclei or sperm heads (not shown in Table 6).

改選されたICSI方法の正常受精(46.7%)及びMPN形成率(50.7%)は従来のICSI方法(21.3%及び27.9%)に比べ有意的に高い値を示した(P〈0.001〉。また、本発明の改選されたICSI方法に置いてMPNを含む精子頭部の脱凝縮形成(80.0%)はIVFグルプでの多精子受精を除外したら従来のICSI(55.7%)及びIVFグルプ(63.5%)より有意に高いの値であった(P〈0.001〉。   The normal fertilization (46.7%) and MPN formation rate (50.7%) of the newly selected ICSI method were significantly higher than those of the conventional ICSI method (21.3% and 27.9%) (P <0.001>). In the modified ICSI method of the present invention, the decondensation of the sperm head containing MPN (80.0%) is the conventional ICSI (55.7%) and IVF group (63.5%) if polysperm fertilization with IVF group is excluded The value was significantly higher (P <0.001>).

Figure 2005074586
他の2種類のICSI方法及びIVFでの受精卵の生存率、分割率及び胚盤胞形成率は表7に示してある。本発明の改選されたICSI方法による卵子の生存率(71.7%)は従来のICSI方法による生存率(48.1%)に比べて有意的に高い値を示した(P〈0.001〉。また、本発明の改選されたICSI方法による分割率(60.6%)は従来のICSI方法(48.7%)及びIVFグルプ(53.2%)に比べ有意に高い値であった(P〈0.001〉。
IVFグルプでの拡張胚盤胞への発達率(19.4%)が従来のICSI10.5%)及び 改選されたICSI(17.5%)に比べ有意に高い値を示しているが(P〈0.001〉、 多精子受精卵子の胚盤胞への発達を考えると本発明の改選されたICSI方法はIVFグルプとほぼ同じいかやや高い率と考えられる。また、グルプの間で胚盤胞の細胞数には有意差が観察されなかった。
Figure 2005074586
Table 7 shows the survival rate, division rate, and blastocyst formation rate of fertilized eggs with the other two ICSI methods and IVF. The survival rate (71.7%) of the eggs by the re-selected ICSI method of the present invention was significantly higher than the survival rate (48.1%) by the conventional ICSI method (P <0.001>). The split rate (60.6%) of the newly selected ICSI method was significantly higher than that of the conventional ICSI method (48.7%) and IVF group (53.2%) (P <0.001>).
Although the IVF group has a significantly higher rate of development to expanded blastocysts (19.4%) than the conventional ICSI (10.5%) and the newly selected ICSI (17.5%) (P <0.001>), Considering the development of multisperm fertilized ova into blastocysts, the modified ICSI method of the present invention is considered to have a somewhat higher rate than the IVF group, and the number of blastocyst cells between groups is No significant difference was observed.

Figure 2005074586
実験2.精子捕獲形態
本発明の改選されたICSI方法に置いて、頭部が先に捕獲された場合と尾部が先に捕獲される場合の二つグルプ間のMPN形成率は表8に示した。 尾部が先に捕獲された場合(55.4, 59.8, 78.3%)は頭部が先に捕獲された場合(45.1, 54.9, 74.4%)の間に正常受精、MPN形成及び脱凝縮では有意差が無かった。
Figure 2005074586
Experiment 2. Sperm Capture Form Table 8 shows the MPN formation rate between two groups when the head is captured first and the tail is captured first in the modified ICSI method of the present invention. When the tail was captured first (55.4, 59.8, 78.3%), there was no significant difference in normal fertilization, MPN formation and decondensation compared to when the head was captured first (45.1, 54.9, 74.4%). It was.

Figure 2005074586
また、本発明のICSI方法に置いて二つのグルプ間の生存率、分割率及び胚盤胞形成率を表9に示した。尾部が先に捕獲された場合と頭部が先に捕獲されたグルプ間で生存率に差は無かった(79.8及び73.7%)。改選されたICSIでは精子と共に注入される培地の最小量は精子の注入される卵子の生存に影響を与えなかった。
分割率にも有意差が観察されなかった。拡張胚盤胞への発達は頭が先に捕獲された場合が尻尾の先に捕獲された場合より高い(66.2及び57.1%,4.3及び12.5%)値を示したが有意差は無かった。拡張胚盤胞の細胞数では有意差が無かった(39.5 及び32.8)。
Figure 2005074586
In addition, Table 9 shows the survival rate, division rate, and blastocyst formation rate between the two groups in the ICSI method of the present invention. There was no difference in survival between the group with the tail captured first and the group with the head captured first (79.8 and 73.7%). In the re-selected ICSI, the minimum amount of medium injected with sperm did not affect the survival of sperm-injected eggs.
No significant difference was observed in the split ratio. Development into expanded blastocysts was higher (66.2 and 57.1%, 4.3 and 12.5%) when the head was captured first than at the tail, but there was no significant difference. There was no significant difference in the number of cells in expanded blastocysts (39.5 and 32.8).

Figure 2005074586
Figure 2005074586

図1は本発明のインジェクションピペットの作製過程を示す。FIG. 1 shows the production process of the injection pipette of the present invention. 図2はブタ未成熟卵子の変化を示す。FIG. 2 shows changes in porcine immature eggs. 図3はインジェクションピペットの先端に捕獲された精子を示す。(A)尻尾が先に捕獲された場合。(B)頭が先に捕獲された場合。FIG. 3 shows the sperm captured at the tip of the injection pipette. (A) When the tail is captured first. (B) When the head is captured first. 図4は本発明のインジェクションピペットの先端に運動性の持っている精子が捕獲されたことを示す。FIG. 4 shows that motility sperm was captured at the tip of the injection pipette of the present invention. 図5は本発明のインジェクションピペットを利用し捕獲した精子を成熟卵子中に注入することを示す。FIG. 5 shows that sperm captured using the injection pipette of the present invention is injected into a mature egg. 図6は細胞質の真中でインジェクションピペットの圧力を調節して注入された精子を細胞質と共に混ぜる過程を示す。FIG. 6 shows the process of mixing the injected sperm with the cytoplasm by adjusting the pressure of the injection pipette in the middle of the cytoplasm. 図7は本発明の改選されたICSIテクニックで受精した後アセト−オルセインで染色した受精卵を示す。(A)二つの前核と二つの極体が見える。(B)脱凝縮された精子頭部と雌性前核が見える。FIG. 7 shows a fertilized egg that has been fertilized with the modified ICSI technique of the present invention and then stained with aceto-orcein. (A) Two pronuclei and two polar bodies are visible. (B) Decondensed sperm head and female pronucleus are visible. 図8は本発明の改選されたICSIテクニックで受精され受精168時間後に発生した胚盤胞を示す。(A)多数の拡張胚盤胞が見える。(B)Bisbenzimideで染色された拡張胚盤胞の蛍光核。FIG. 8 shows a blastocyst that has been fertilized with the modified ICSI technique of the present invention and has developed 168 hours after fertilization. (A) Many extended blastocysts are visible. (B) Fluorescent nucleus of expanded blastocyst stained with Bisbenzimide. 図9は従来のICSIテクニックで成熟卵子の中に精子を注入する方法を示す。(A)インジェクションピペットの先端の下で精子の尻尾がスコリング(scoring)される。(B)インジェクションピペット内の精子が卵細胞質内へ注入される。FIG. 9 shows a method of injecting sperm into a mature egg using a conventional ICSI technique. (A) The sperm tail is scoring under the tip of the injection pipette. (B) Sperm in the injection pipette is injected into the egg cytoplasm. 図10は本発明のインジェクションピペットで精子を捕獲し成熟卵子内に注入する二つの方法を見せる。(A)精子の尻尾が先に捕獲される場合。(B)精子の頭が先に捕獲される場合。FIG. 10 shows two methods of capturing sperm and injecting them into mature eggs with the injection pipette of the present invention. (A) When the sperm tail is captured first. (B) The sperm head is captured first.

Claims (9)

卵細胞質内注入法に使用されるインジェクションピペットにおいて、
卵細胞質の中に注入しようとする精子頭部の最大直径より大きくないし精子尾部の最大直径よりは大きい内径の持つことを特徴とするインジェクションピペット。
In the injection pipette used for the intracytoplasmic injection method,
An injection pipette characterized by having an inner diameter larger than the maximum diameter of the sperm head to be injected into the egg cytoplasm or larger than the maximum diameter of the sperm tail.
第1項において、上記のピペットの先端に多数のスパイクが形成される事を特徴とするインジェクションピペット。   2. The injection pipette as set forth in claim 1, wherein a large number of spikes are formed at the tip of the pipette. 狭く引き伸ばした毛細管を望ましい直径の持つ地点までホールディングピペットの入り口に挿入した後、上記毛細管を曲げた切断する事を特徴にする請求項1または2のインジェクションピペットの製造方法。   3. The method for producing an injection pipette according to claim 1 or 2, wherein the narrowed capillary tube is inserted into a holding pipette entrance to a point having a desired diameter, and then the capillary tube is bent and cut. インジェクションピペットで精子を捕獲し卵細胞質内へ注入した後、インジェクションピペットを回収する過程で構成される卵細胞質内精子注入方法において、上記請求項第1項または第2項のインジェクションピペットを使用する事を特徴にする卵細胞質内精子注入方法。   In the method of injecting sperm into the egg cytoplasm after capturing the sperm with an injection pipette and injecting it into the egg cytoplasm, the injection pipette according to claim 1 or 2 is used. A method for injecting sperm into the egg cytoplasm. 第4項において、上記のインジェクションピペットの先端部分で精子の頭部を捕獲する事を特徴にする卵細胞質内精子注入方法。   5. The method of injecting sperm into the egg cytoplasm, wherein the sperm head is captured by the tip of the injection pipette according to item 4. 第5項において、上記捕獲される精子の頭部の具体的な部分が赤道領域だという事を特徴にする卵細胞質内精子注入方法。   6. Intracytoplasmic sperm injection method characterized in that the specific part of the sperm head to be captured is an equatorial region. 第4項において、インジェクションピペットを回収する前に精子と卵細胞質とを混合する過程を含む 卵細胞質内精子注入方法。   5. The method of injecting sperm into the egg cytoplasm, comprising the step of mixing sperm and egg cytoplasm before collecting the injection pipette. 第7項において、上記混合する過程はインジェクションピペットの他端に加圧または減圧することを繰り返して適用することを特徴にする卵細胞質内精子注入方法。   8. The method for injecting sperm into an egg cytoplasm according to item 7, wherein the mixing step is repeatedly applied to the other end of the injection pipette by pressurizing or depressurizing. 第7項において、上記混合する過程はインジェクションピペットの他端を口で調節して放出及び吸入を2−3回繰り返すことを特徴にする卵細胞質内精子注入方法。
8. A method for injecting sperm into an egg cytoplasm according to item 7, wherein the mixing step includes repeating the release and inhalation 2-3 times by adjusting the other end of the injection pipette with the mouth.
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