JP5092149B2 - Test method for sperm function - Google Patents

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本発明は、精子機能検査方法に関する。具体的には本発明は、精子核DNA断片化を指標とする精子機能検査方法、精子頭部空胞を指標とする精子機能検査方法、およびこれら検査方法を組み合わせてなる精子機能検査方法に関する。また本発明は、精子核DNA断片化検出方法および精子頭部空胞測定方法に関する。さらに本発明は、前記精子機能検査方法により精子機能を評価することを特徴とする男性不妊症の診断方法に関する。また本発明は、精子頭部空胞を指標とする精子機能検査方法により精子機能を評価し、機能が良好な精子を選択することを特徴とする精子選別方法に関する。   The present invention relates to a sperm function test method. Specifically, the present invention relates to a sperm function test method using sperm nuclear DNA fragmentation as an index, a sperm function test method using sperm head vacuoles as an index, and a sperm function test method combining these test methods. The present invention also relates to a sperm nuclear DNA fragmentation detection method and a sperm head vacuole measurement method. Furthermore, the present invention relates to a method for diagnosing male infertility, characterized in that sperm function is evaluated by the sperm function test method. The present invention also relates to a sperm sorting method characterized by evaluating a sperm function by a sperm function test method using a sperm head vacuole as an index and selecting a sperm having a good function.

日本国をはじめとした欧米先進諸国では全夫婦の約10%が不妊問題を抱えており、さらに近年のストレス社会や環境ホルモン等の問題により不妊症例の割合は増加傾向にある。不妊症の患者は、その原因が多種多様であることから、通常様々な検査を重ねることによりその原因を特定し、原因に適した治療方法を受ける。   In advanced countries such as Japan and Europe, about 10% of all couples have infertility problems, and the ratio of infertility cases is increasing due to recent problems such as stress society and environmental hormones. Since infertility patients have a variety of causes, the cause is usually identified through repeated examinations, and a treatment method suitable for the cause is received.

不妊症例の約半数は男性側の因子に起因していると考えられている。男性不妊の原因の大半は不十分な精子形成、精子欠失および精子機能障害にある。   About half of infertility cases are thought to be due to male factors. The majority of male infertility is due to insufficient spermatogenesis, sperm loss and sperm dysfunction.

精子は全長が約50μmであり、その構造は頭部、尾部(鞭毛)の中片部、尾部(鞭毛)の主部の3つの部位に大別できる。頭部は原形質膜で覆われており、そのほとんどがクロマチンを含む核からなり、先端部分には受精時に必要な酵素を産生・分泌する先体が存在する。尾部の中片部はミトコンドリアからなり、運動エネルギーの供給源である。尾部の主部は運動に関わる骨格成分とその関連タンパク質からなり、その収縮および伸張により精子の運動が生じる。哺乳類の完成精子核は高度に凝集しており、特にげっ歯類の精子核は完全に凝集するため核内に空胞は認められないが、一方、ヒトの精子核の凝集程度は不均一であり複数の大小不同な核内空胞(臨床的には頭部空胞とも呼ばれる)を認める。精子核内では、クロマチンが高度に凝縮された状態で存在する。このような凝集状態を達成する基本的構造として、約50−60kbの二本鎖DNAを含むトロイドと呼ばれる構造が認められ、そこでは核タンパク質プロタミンにより二本鎖DNAが凝縮されている。各トロイドは核マトリックスのマトリックス付着領域にトロイドリンカーにより繋留されている。   The sperm has a total length of about 50 μm, and its structure can be roughly divided into three parts: the head, the middle piece of the tail (flagella), and the main part of the tail (flagella). The head is covered with a plasma membrane, most of which consists of a nucleus containing chromatin, and there is a precursor that produces and secretes the enzymes required for fertilization at the tip. The middle part of the tail consists of mitochondria and is the source of kinetic energy. The main part of the tail is composed of a skeletal component related to movement and its related protein, and the movement of sperm occurs due to the contraction and extension. Mammalian finished sperm nuclei are highly agglomerated, especially rodent sperm nuclei are completely agglomerated and no vacuoles are observed in the nucleus, whereas the degree of aggregation of human sperm nuclei is uneven. There are multiple large and small nuclear vacuoles (clinically called head vacuoles). Within the sperm nucleus, chromatin exists in a highly condensed state. As a basic structure for achieving such an aggregation state, a structure called a toroid containing a double-stranded DNA of about 50-60 kb is recognized, where double-stranded DNA is condensed by the nuclear protein protamine. Each toroid is tethered to the matrix attachment region of the nuclear matrix by a toroid linker.

男性不妊に対する検査の基本は、精子を含む精液検査であり、精液量、精子密度、運動精子濃度、精子運動率、精子奇形率等の測定が行われる。正常精液の基準値は、1999年に設けられた世界保健機構(WHO)の基準によれば、精液量が1回の射精につき2.0ml以上、pHが7.2以上、精子濃度が20×10/ml以上、総精子数が40×10以上、精子運動率については射精後60分以内において前進運動精子が50%以上もしくは高速運動精子が25%以上、精子正常形態率がクルーガーテストで15%以上、精子生存率が75%以上とされている。このような検査による精液所見から男性不妊の診断や分類が行われる。 The basis of the test for male infertility is a semen test including sperm, which measures semen volume, sperm density, motile sperm concentration, sperm motility rate, sperm malformation rate, and the like. The standard values for normal semen are, according to the World Health Organization (WHO) standard established in 1999, the amount of semen is 2.0 ml or more per ejaculation, the pH is 7.2 or more, and the sperm concentration is 20 ×. 10 6 / ml or more, total sperm count 40 × 10 6 or more, and sperm motility rate within 60 minutes after ejaculation 50% or more of fast moving sperm or 25% or more of fast moving sperm, normal sperm rate is Kruger test 15% or more and sperm survival rate is 75% or more. Male infertility is diagnosed and classified based on semen findings from such tests.

一方、量、形態、および運動性において正常と判断される精子であっても、その精子の核内に異常があり、それが不妊の原因となっている症例がある。精子核内の異常、例えば精子クロマチンの欠陥やDNAの損傷を検出する方法として、精子クロマチン拡散試験(Sperm Chromatin Dispersion Test;SCDT)が知られている(非特許文献1〜7)。この試験では、トロイド内の二本鎖DNAを一本鎖DNAに解離させ、次いでドデシル硫酸ナトリウム(SDS)や溶解液によりトロイドリンカーを切断してトロイドを核マトリックスから遊離させ、さらにトロイド内のDNAを伸長させ、そして核外に伸長したDNAを色素染色で検出する。クロマチンやDNAが正常であれば、検出されるDNAは長く、そのため精子頭部の周囲にハローと呼ばれる輪状の染色像が検出される。これに対し、クロマチンの欠陥やDNAの損傷を有する精子では、このような染色像が小さいか、認められない。すなわち、この試験ではDNA染色像の大きさにより精子核内の異常を検出する。しかしながら、この試験では、SDSや溶解液の使用により精子の頭部と尾部が離断されるため、離断した頭部について測定がなされるが、測定される頭部には、薬剤処理により離断された頭部の他に、既に死んでいたものの頭部が含まれるという問題点がある。したがって、精子核内の異常を検出するより精度の高い方法の提供が求められている。この試験の他、精子核内の異常を検出する方法として精子クロマチン構造検査(SCSA)が知られている(非特許文献8)。この検査は、正常DNAと異常DNAとをそれぞれのDNAと結合する2種類の蛍光色素を用いて染色し、異常DNAの割合を検出する方法である。このような蛍光法は、蛍光強度や蛍光時間等の点から迅速な操作が必要とされ、また、蛍光を測定するための装置が必要であり、操作の煩雑性や高い経費等の問題点を有する。そこで、これら問題点が解消された精子核内異常の検出方法の提供が求められている。   On the other hand, even in the case of sperm that is judged to be normal in quantity, form, and motility, there are cases in which there is an abnormality in the nucleus of the sperm, which causes infertility. As a method for detecting abnormalities in the sperm nucleus, such as sperm chromatin defects and DNA damage, a sperm chromatin diffusion test (SPDT) is known (Non-patent Documents 1 to 7). In this test, double-stranded DNA in the toroid is dissociated into single-stranded DNA, then the toroid linker is cleaved with sodium dodecyl sulfate (SDS) or a lysate to release the toroid from the nuclear matrix, and the DNA in the toroid is further removed. And the DNA extending out of the nucleus is detected by dye staining. If the chromatin and DNA are normal, the detected DNA is long, and thus a ring-shaped stained image called halo is detected around the sperm head. On the other hand, such stained images are small or not recognized in sperm having a defect in chromatin or DNA damage. That is, in this test, abnormalities in the sperm nucleus are detected based on the size of the DNA stained image. However, in this test, since the sperm head and tail are separated by the use of SDS or a lysis solution, the separated head is measured, but the measured head is separated by chemical treatment. In addition to the severed head, there is a problem that the head of an already dead one is included. Accordingly, there is a demand for providing a more accurate method for detecting abnormalities in the sperm nucleus. In addition to this test, sperm chromatin structure test (SCSA) is known as a method for detecting abnormalities in the sperm nucleus (Non-patent Document 8). This test is a method of detecting the proportion of abnormal DNA by staining normal DNA and abnormal DNA with two types of fluorescent dyes that bind to each DNA. Such a fluorescence method requires a quick operation in terms of fluorescence intensity, fluorescence time, and the like, and also requires a device for measuring fluorescence, which causes problems such as complicated operation and high costs. Have. Therefore, there is a demand for providing a method for detecting abnormalities in the sperm nucleus in which these problems are eliminated.

近年の生殖補助技術、例えば卵細胞質内精子注入法(intracytoplasmic sperm microinjection;ICSI)等の体外授精(in vitro fertilization;IVF)や子宮内授精(intrauterine insemination;IUI)等の技術による治療の普及に伴い、そのような治療に使用する精子の選別において、精子の機能の評価が実施されている。運動性の無い精子であっても生存し、ICSIにより授精可能な精子が存在する。このような精子を確認する方法として精子膨化試験が知られている。また、一見正常な精子にも授精能の異常を認めることがある。精子の授精能の検査方法として、例えばハムスターテスト等が知られている。その他、頸管粘液通過性や先体反応誘起等を評価する方法が報告されている。   In recent years, with the spread of treatment by reproductive support techniques, for example, in vitro fertilization (IVF) such as intracytoplasmic sperm microinjection (ICSI) and intrauterine insemination (IUI). In the selection of sperm for use in such treatment, evaluation of sperm function has been carried out. Even sperm without motility survive, and there are sperm that can be fertilized by ICSI. A sperm swelling test is known as a method for confirming such sperm. Also, seemingly normal sperm may have abnormal fertility. As a test method for insemination ability of sperm, for example, a hamster test or the like is known. In addition, methods for evaluating cervical mucus permeability and acrosome reaction induction have been reported.

また、形態学的選択法に基づく精子の卵子内注入法(intracytoplasmic morphologically selected sperm microinjection;IMSI)が最近臨床で用いられるようになり、精子の各部分の形態の他、核内空胞の形態的性状(数、大きさ、内容物等)が注目されている。精子頭部に過剰な核膜や細胞質成分が残る場合、活性酸素が産生され易くなるため、結果的に酸化ストレスを受けて精子核DNA に断片化が起こり易くなることが知られており(非特許文献7および9)、核内空胞の性状は精子核の成熟度を示す指標になる可能性がある。正常形態を示すが大きな空胞を有する精子を用いたICSIでは、妊孕率が低減することが報告されている(非特許文献10)が、この報告における基準や判定法は確立されたものではなく、また、空胞の形態的性状と妊孕率との関連は未だ明らかではない。そのため、空胞の形態的性状に基づいて精子を選択する基準や判定法の確立が求められている。   In addition, intraspermologically selected perm microinjection (IMSI) based on morphological selection has recently been used in clinical practice, and in addition to the morphology of each part of sperm, the morphology of the inner vacuole Properties (number, size, contents, etc.) are attracting attention. It is known that when excessive nuclear membranes or cytoplasmic components remain in the sperm head, active oxygen is likely to be produced, and as a result, oxidative stress is likely to cause fragmentation of sperm nuclear DNA (non- Patent Documents 7 and 9), the nature of the nuclear vacuole may be an indicator of the maturity of the sperm nucleus. In ICSI using sperm that shows normal morphology but has large vacuoles, it has been reported that the fertility rate is reduced (Non-patent Document 10), but the criteria and determination method in this report have not been established. In addition, the relationship between the morphological characteristics of vacuoles and fertility is still unclear. For this reason, establishment of criteria and determination methods for selecting sperm based on the morphological characteristics of vacuoles is required.

Fernandez JL, Muriel L, Rivero MT, Goyanes V, Vazquez R, Alvarez JG. The sperm chromatin dispersion test: A simple method for the determination of sperm DNA fragmentation. J Androl 24 (1) : 59-66 (2003) .Fernandez JL, Muriel L, Rivero MT, Goyanes V, Vazquez R, Alvarez JG.The sperm chromatin dispersion test: A simple method for the determination of sperm DNA fragmentation.J Androl 24 (1): 59-66 (2003). Muriel L, Segrelles E, Goyanes V, Gosalvez J, Fernandez JL. Structure of human sperm DNA and background damage, analysed by in situ enzymatic and digital image analysis. Mol Human Reprod 10 (3) : 1-7 (2004) .Muriel L, Segrelles E, Goyanes V, Gosalvez J, Fernandez JL. Structure of human sperm DNA and background damage, analyzed by in situ clinical and digital image analysis.Mole Human Reprod 10 (3): 1-7 (2004). Fernandez JL, Muriel L, Goyanes G, Segrelles E, Gosalvez J, Enciso M, Lafromboise M, De Jonge C. Simple determination of human sperm DNA fragmentation with an improved sperm chromatin dispersion test. Fertili Steril 84 (4) : 833-842 (2005) .Fernandez JL, Muriel L, Goyanes G, Segrelles E, Gosalvez J, Enciso M, Lafromboise M, De Jonge C. Simple determination of human sperm DNA fragmentation with an improved sperm chromatin dispersion test. Fertili Steril 84 (4): 833-842 (2005). Enciso M, Muriel L, Fernandez JL, Goyanes V, Segrelles E, Marcos M, Montejo JM, Ardoy M, Pacheco A, GosalvezJ. Infertile men with Varicocele show a high relative proportion of sperm cells with intense nuclear damage level, evidenced by the sperm chromatin dispersion test. J Androl 27 (1) : 106-111 (2006) .Enciso M, Muriel L, Fernandez JL, Goyanes V, Segrelles E, Marcos M, Montejo JM, Ardoy M, Pacheco A, GosalvezJ. Infertile men with Varicocele show a high relative proportion of sperm cells with intense nuclear damage level, evidenced by the sperm chromatin dispersion test. J Androl 27 (1): 106-111 (2006). Perez-Llano B, Enciso M, Garcia-Casado P, Sala R, Gosalvez J. Sperm DNA fragmentation in boars is delayed or abolished by using sperm extenders. Theriogenology 66 : 2137-2143 (2006) .Perez-Llano B, Enciso M, Garcia-Casado P, Sala R, Gosalvez J. Sperm DNA fragmentation in boars is delayed or abolished by using sperm extenders. Theriogenology 66: 2137-2143 (2006). Muriel L, Garrido N, Fernandez JL, Remohi J, Pellicer A, De Los Santos MJ, Meseguer M. Value of the sperm deoxyribonucleic acid fragmentation level, as measureed by the sperm chromatin dispersion test, in the outcome of in vitro fertilization and intracytoplasmic sperm injection. Fertili Steril 85 (2) : 371-383 (2006) .Muriel L, Garrido N, Fernandez JL, Remohi J, Pellicer A, De Los Santos MJ, Meseguer M. Value of the sperm deoxyribonucleic acid fragmentation level, as measureed by the sperm chromatin dispersion test, in the outcome of in vitro fertilization and intracytoplasmic sperm injection. Fertili Steril 85 (2): 371-383 (2006). Chohan KR, Griffin JT, Lafromboise M, De Jonge CJ, Carrell DT. Comparsion of chromatin assays for DNA fragmantation evaluation in human sperm. J Androl 27 (1) : 53-59 (2006) .Chohan KR, Griffin JT, Lafromboise M, De Jonge CJ, Carrell DT.Comparsion of chromatin assays for DNA fragmantation evaluation in human sperm.J Androl 27 (1): 53-59 (2006). Evenson DP, Larson KL, Jost LK. The sperm chromatin structure assay (SCSA(R)): clinical use for detecting sperm DNA fragmentation related to male infertility and comparisons with other techniques. Andrology Lab Corner. J Androl 23 (1) : 25-43 (2002) .Evenson DP, Larson KL, Jost LK.The sperm chromatin structure assay (SCSA (R)): clinical use for detecting sperm DNA fragmentation related to male infertility and comparisons with other techniques.Andrology Lab Corner.J Androl 23 (1): 25 -43 (2002). Aitken RJ, De Iuliis GN. Value of DNA integrity assays for fertility evaluation. Soc Reprod Fertil Suppl. 65 : 81-92 (2007) .Aitken RJ, De Iuliis GN. Value of DNA integrity assays for fertility evaluation. Soc Reprod Fertil Suppl. 65: 81-92 (2007). Berkovitz A, Eltes F, Ellenbogen A, Peer S. Feldberg D, Bartoov B. Does the presence of nuclear vacuoles in human sperm selected for ICSI affect pregnancy outcome? Human Reprod 21 (7) : 1787-1790 (2006) .Berkovitz A, Eltes F, Ellenbogen A, Peer S. Feldberg D, Bartoov B. Does the presence of nuclear vacuoles in human sperm selected for ICSI affect pregnancy outcome? Human Reprod 21 (7): 1787-1790 (2006).

男性不妊症において精子機能の低下の原因は多様であり、その判定には多くの検査を必要とするが、従来の検査には、精度、操作性、経済性等の問題点を有するものが多かった。近年、不妊症の治療において、生殖補助技術、例えばICSIやIMSI等の顕微授精、体外授精、子宮内授精等の技術による治療の普及に伴い、そのような治療に使用する精子の選別が重要な位置を占めている。本発明の目的は、精子機能の判定に有用であり、且つ、上記問題点が解決された検査方法を提供することである。   There are various causes of sperm function decline in male infertility, and many tests are required for the determination, but many of the conventional tests have problems such as accuracy, operability and economy. It was. In recent years, in the treatment of infertility, with the widespread use of assisted reproduction techniques, such as microinsemination such as ICSI and IMSI, in vitro insemination, and in utero insemination, it is important to select sperm for such treatment. Occupies a position. An object of the present invention is to provide an inspection method that is useful for determination of sperm function and in which the above problems are solved.

本発明者は上記目的を達成すべく鋭意研究を行い、精子核DNA断片化を高い精度で検出する方法を見出し、精子機能を簡便に解析するために有用なデータ分類方法、および精子機能検査方法を確立した。さらに、本発明者は、精子頭部空胞により精子機能を評価する方法、およびその評価のためのデータ解析方法を確立した。本発明はこれら知見に基づいて達成したものである。   The present inventor has conducted intensive research to achieve the above object, found a method for detecting sperm nuclear DNA fragmentation with high accuracy, and a data classification method and a sperm function test method useful for simply analyzing sperm function. Established. Furthermore, the present inventor has established a method for evaluating sperm function by the sperm head vacuole and a data analysis method for the evaluation. The present invention has been achieved based on these findings.

即ち、本発明は、精子核DNA断片化検出方法であって、
(1)精子核中のトロイド内の二本鎖DNAを一本鎖DNAに解離させる工程、
(2)トロイドリンカーを切断してトロイドを核マトリックスから遊離させる工程、
(3)トロイド内のDNAを伸長させる工程、
(4)伸長したDNAを検出する工程
を含み、ここで上記(2)および(3)の工程をTriton X−100(トリトン X−100、なお「Triton」は、商標名である)を用いて行われることを特徴とする方法に関する。
That is, the present invention is a method for detecting sperm nuclear DNA fragmentation,
(1) dissociating double-stranded DNA in the toroid in the sperm nucleus into single-stranded DNA;
(2) cleaving the toroid linker to release the toroid from the nuclear matrix;
(3) extending the DNA in the toroid;
(4) including a step of detecting extended DNA, wherein the steps (2) and (3) are performed using Triton X-100 (Triton X-100, where “Triton” is a trade name). It relates to a method characterized in that it is performed.

また本発明は、前記伸長したDNAを検出する工程が、伸長したDNAを色素染色した後に精子頭部に形成される円形の染色像の大きさを測定する工程である前記精子核DNA断片化検出方法に関する。   Further, the present invention provides the sperm nuclear DNA fragmentation detection wherein the step of detecting the elongated DNA is a step of measuring the size of a circular stained image formed on the sperm head after dyeing the elongated DNA. Regarding the method.

さらに本発明は、前記染色像の幅(A)と無処理精子の頭部幅(B)とを比較してA/Bの値により染色像を下記分類;
(i)A/Bの値が3.0またはそれより大きい、
(ii)A/Bの値が3.0より小さく、且つ1.5またはそれより大きい、
(iii)A/Bの値が1.5より小さく、且つ1.0またはそれより大きい、
(iv)A/Bの値が1.0より小さく、且つ強染色、
(v)A/Bの値が1.0より小さく、且つ弱染色または無染色、
により分類して、前記(i)または(ii)に分類された染色像を示す精子は精子核DNAが断片化しておらず、前記(iii)、(iv)および(v)のいずれかに分類された染色像を示す精子は精子核DNAが断片化していると評価する前記精子核DNA断片化検出方法に関する。
Furthermore, the present invention compares the width (A) of the stained image with the head width (B) of the untreated sperm and classifies the stained images according to the value of A / B as follows:
(I) A / B value is 3.0 or greater,
(Ii) the value of A / B is less than 3.0 and 1.5 or greater,
(Iii) the value of A / B is less than 1.5 and 1.0 or greater;
(Iv) A / B value is less than 1.0 and intense staining;
(V) A / B value is less than 1.0 and weakly or unstained,
The sperm showing the stained image classified as (i) or (ii) above is classified into any one of the above (iii), (iv) and (v) The sperm showing the stained image relates to the sperm nuclear DNA fragmentation detection method, wherein the sperm nuclear DNA is evaluated to be fragmented.

さらにまた本発明は、精子核DNA断片化の検出を前記いずれかの精子核DNA断片化検出方法を用いて行い、精子核DNA断片化を指標にして精子機能を評価する精子機能検査方法に関する。   Furthermore, the present invention relates to a sperm function test method for detecting sperm nuclear DNA fragmentation using any one of the above-described sperm nuclear DNA fragmentation detection methods and evaluating sperm function using sperm nuclear DNA fragmentation as an index.

また本発明は、精子核DNA断片化を指標にして精子機能を評価することを、計測した精子総数に対する核DNA断片化精子数の割合であるDNA断片化指数(DFI)を指標にして精子機能を評価することを特徴とし、ここでDFIが10%以上であるとき精子機能が不良であると判定する前記精子機能検査方法に関する。   Further, the present invention evaluates sperm function using sperm nuclear DNA fragmentation as an index, and sperm function using DNA fragmentation index (DFI), which is the ratio of the number of nuclear DNA fragmented sperm to the total number of measured sperm, as an index. In this case, the sperm function test method determines that the sperm function is defective when the DFI is 10% or more.

さらに本発明は、精子頭部空胞の測定方法であって、
(a)精子頭部の空胞の数および幅を測定する工程、
(b)空胞の幅(C)と精子頭部幅(D)とを比較してC/Dの値により空胞を下記分類;
(I)C/Dの値が1/2より大きい空胞(空胞L)はスコア3、
(II)C/Dの値が1/3またはそれより大きく、且つ1/2またはそれより小さい空胞(空胞M)はスコア2、
(III)C/Dの値が1/3より小さい空胞(空胞S)はスコア1、
(IV)空胞がない場合はスコア0、
により分類してスコア化する工程、
(c)下式1;
により精子頭部空胞面積スコアを算出する工程、
を含む精子頭部空胞測定方法に関する。
Furthermore, the present invention is a method for measuring sperm head vacuole,
(A) measuring the number and width of vacuoles in the sperm head;
(B) Comparing the vacuole width (C) with the sperm head width (D) and classifying the vacuoles according to the value of C / D;
(I) A vacuole (vacuum L) having a C / D value greater than 1/2 is score 3,
(II) A vacuole (vacuum M) having a C / D value of 1/3 or larger and 1/2 or smaller is score 2,
(III) A vacuole (vacuum S) having a C / D value smaller than 1/3 is score 1,
(IV) score 0 if no vacuole,
Classifying and scoring according to
(C) Formula 1 below;
A step of calculating a sperm head vacuolar area score by
The present invention relates to a sperm head vacuole measurement method including

さらにまた本発明は、精子頭部空胞の測定を前記精子頭部空胞測定方法を用いて行い、精子頭部空胞の数および/または精子頭部空胞面積スコアを指標にして精子機能を評価することを特徴とする精子機能検査方法に関する。   Furthermore, the present invention provides a sperm head vacuole measurement using the sperm head vacuole measurement method, and the sperm function using the number of sperm head vacuoles and / or the sperm head vacuole area score as an index. The present invention relates to a sperm function test method characterized by

また本発明は、前記精子核DNA断片化を指標にして精子機能を評価する精子機能検査方法、および、前記精子頭部空胞の数および/または精子頭部空胞面積スコアを指標にして精子機能を評価する精子機能検査方法の組み合わせからなる精子機能検査方法に関する。   The present invention also provides a sperm function test method for evaluating sperm function using the sperm nuclear DNA fragmentation as an index, and the number of sperm head vacuoles and / or the sperm head vacuole area score as an index. The present invention relates to a sperm function test method comprising a combination of sperm function test methods for evaluating functions.

さらに本発明は、精液検体が男性不妊症患者由来の精液検体であるか否かを判定する方法であって、該精液検体に含まれる精子の機能を前記いずれかの精子機能検査方法により評価し、精子機能が不良であると評価された精液検体は男性不妊症患者由来の精液検体であると判定する方法に関する。   Furthermore, the present invention provides a method for determining whether or not a semen sample is a semen sample derived from a male infertility patient, wherein the function of sperm contained in the semen sample is evaluated by any one of the sperm function testing methods. In addition, the present invention relates to a method for determining that a semen sample evaluated as having a poor sperm function is a semen sample derived from a male infertility patient.

さらにまた本発明は、精子頭部空胞の数および/または精子頭部空胞面積スコアを指標にして精子機能を評価することを特徴とする前記精子機能検査方法を用いて精子の機能を評価し、機能が良好な精子を選択することを特徴とする、精子選別方法に関する。   Furthermore, the present invention evaluates sperm function using the sperm function test method, wherein the sperm function is evaluated using the number of sperm head vacuoles and / or the sperm head vacuole area score as an index. The present invention relates to a sperm selection method characterized by selecting a sperm having a good function.

本発明によれば、精子核DNA断片化を指標とする精子機能検査方法、精子頭部空胞を指標とする精子機能検査方法、およびこれら検査方法を組み合わせてなる精子機能検査方法を提供できる。また本発明は、精子核DNA断片化検出方法および精子頭部空胞測定方法を提供できる。   According to the present invention, a sperm function test method using sperm nuclear DNA fragmentation as an index, a sperm function test method using sperm head vacuoles as an index, and a sperm function test method combining these test methods can be provided. The present invention can also provide a method for detecting sperm nuclear DNA fragmentation and a method for measuring sperm head vacuole.

精子核DNA断片化を指標とする本発明に係る精子機能検査方法は、精度が高く、煩雑な操作が不要であり、また特殊な機器も不要であるため安価に実施できる。さらに、少量の検体で検査を実施できるため、患者の負担が少ない。また、本発明において確立した分類方法により、精子機能検査方法のデータ解析を迅速簡便に実施できる。このように、本精子機能検査方法は、従来行われていた精子核DNA断片化を指標とする精子機能検査方法と比較して極めて優れた利点を有する。   The sperm function testing method according to the present invention using sperm nuclear DNA fragmentation as an index is highly accurate, does not require complicated operations, and does not require special equipment, and thus can be performed at low cost. Furthermore, since the test can be performed with a small amount of specimen, the burden on the patient is small. Moreover, the data analysis of the sperm function test method can be performed quickly and easily by the classification method established in the present invention. As described above, the present sperm function test method has an extremely superior advantage compared to the sperm function test method that uses sperm nuclear DNA fragmentation as an index.

精子頭部空胞を指標とする精子機能検査方法は、煩雑な操作が不要であり、また、本発明において確立したデータ解析方法により、精子機能検査方法のデータ解析を迅速簡便に実施できる。従来、精子頭部空胞を指標とする精子機能検査方法は実施されていないことから、本精子機能検査方法の提供は男性不妊症の多様な原因の追求や診断において有用である。また、本精子機能検査方法は、精子を生きた状態で実施できるため、体外受精に用いる機能良好な精子の選別に有用である。   The sperm function test method using the sperm head vacuole as an index does not require complicated operations, and the data analysis method established in the present invention enables quick and simple data analysis of the sperm function test method. Conventionally, since a sperm function test method using the sperm head vacuole as an index has not been carried out, the provision of this sperm function test method is useful in pursuing and diagnosing various causes of male infertility. Moreover, since this sperm function test | inspection method can be implemented in the state in which a sperm is alive, it is useful for selection of the sperm with the favorable function used for in vitro fertilization.

本発明は、このように男性不妊症の診断や治療、およびその原因の研究の分野において優れた効果を示すものである。   The present invention thus exhibits excellent effects in the fields of diagnosis and treatment of male infertility and research on the cause thereof.

本発明は、精子機能の検査方法を提供する。本精子機能の検査方法は、男性不妊症の診断や治療に有用である。「精子機能」とは、精子の授精能を意味する。ここで「精子の授精能」とは、卵子に到達して融合し、次いで受精卵を形成して胚発生に至る一連の過程を遂行する精子の能力を意味する。「胚発生」とは、多細胞生物が受精卵から細胞分裂を経て成体になるまでの過程を意味する。「精子機能が良好」と言う場合、精子が授精能を有することをいう。これに対して「精子機能が不良」と言う場合、精子が授精能を有さない、あるいは授精能が低く、そのため最終的に胚発生に至らないことをいう。「男性不妊症」とは男性側の因子、例えば不十分な精子形成、精子欠失および精子機能障害に起因していると考えられる不妊症をいう。「不妊症」とは、健常に性行為があって2年間妊娠しない状態をいう。   The present invention provides a method for examining sperm function. This test method of sperm function is useful for diagnosis and treatment of male infertility. “Sperm function” means the insemination ability of sperm. Here, “insemination ability of sperm” means the ability of a sperm to perform a series of processes that reach the egg and fuse and then form a fertilized egg to reach embryogenesis. “Embryonic development” refers to the process from the fertilized egg through adult cell division to adulthood. When saying “good sperm function”, it means that the sperm has fertility. On the other hand, when saying “poor sperm function”, it means that the sperm does not have fertility or has low fertility and therefore does not eventually lead to embryo development. “Male infertility” refers to infertility that is thought to be caused by male factors such as insufficient spermatogenesis, sperm loss and sperm dysfunction. “Infertility” refers to a condition in which there is normal sexual activity and no pregnancy for two years.

本発明に係る精子機能の検査方法は、より詳しくは、精子核DNA断片化を指標とする精子機能検査方法、精子頭部空胞を指標とする精子機能検査方法、およびこれら検査方法を組み合わせてなる精子機能検査方法に関する。   More specifically, the sperm function test method according to the present invention is a sperm function test method using sperm nuclear DNA fragmentation as an index, a sperm function test method using sperm head vacuoles as an index, and a combination of these test methods. It relates to the sperm function test method.

また、本発明は、精子核DNA断片化検出方法および精子頭部空胞測定方法を提供する。   The present invention also provides a sperm nuclear DNA fragmentation detection method and a sperm head vacuole measurement method.

本精子核DNA断片化検出方法は、下記工程:
(1)精子核中のトロイド内の二本鎖DNAを一本鎖DNAに解離させる工程、
(2)トロイドリンカーを切断してトロイドを核マトリックスから遊離させる工程、
(3)トロイド内のDNAを伸長させる工程、
(4)伸長したDNAを検出する工程、
を含む(図1参照)。
This sperm nuclear DNA fragmentation detection method comprises the following steps:
(1) dissociating double-stranded DNA in the toroid in the sperm nucleus into single-stranded DNA;
(2) cleaving the toroid linker to release the toroid from the nuclear matrix;
(3) extending the DNA in the toroid;
(4) a step of detecting the elongated DNA;
(See FIG. 1).

「精子核DNA断片化」とは、精子頭部に存在する核に格納されているDNAが、正常のものと比較して短くなった状態をいう。「トロイド」とは、精子型直鎖状核DNA鎖を含むドーナツ状の構造体をいい、そこには約50−60kbの二本鎖DNAが含まれる。トロイドでは、核タンパク質プロタミンにより二本鎖DNAが凝縮された状態にある。「トロイドリンカー」とは、トロイドを核マトリックスのマトリックス付着領域に繋留するDNAをいう。「核マトリックス」とは、核酸とタンパク質とから構成される核内の骨格構造をいう。「DNAを伸長させる」とは、凝縮されたDNAを伸ばすことをいう。   “Sperm nuclear DNA fragmentation” refers to a state in which DNA stored in the nucleus existing in the sperm head is shorter than normal. “Toroid” refers to a donut-shaped structure containing a sperm-type linear nuclear DNA strand, which includes a double-stranded DNA of about 50-60 kb. In the toroid, double-stranded DNA is condensed by the nucleoprotein protamine. “Toroid linker” refers to DNA that anchors toroids to the matrix attachment region of the nuclear matrix. The “nuclear matrix” refers to a skeleton structure in the nucleus composed of nucleic acids and proteins. “Extending DNA” refers to stretching condensed DNA.

本精子核DNA断片化検出方法は、トロイドリンカーを切断してトロイドを核マトリックスから遊離させる工程(2)およびトロイド内のDNAを伸長させる工程(3)を、Triton X−100を用いて実施することを特徴とする。精子核DNA断片化検出方法として報告されている従来の精子クロマチン拡散試験は、同様の工程を含むが、上記工程(2)および(3)をSDSまたは溶解液を用いて実施している。SDSや溶解液の使用により精子の頭部と尾部は離断されるため、従来法では離断した頭部について測定がなされるが、測定される頭部には、薬剤処理により離断された頭部の他に、既に死んでいたものの頭部が含まれ、その結果試験の精度が低下するという問題が生じる。Triton X−100では頭部と尾部切断されないため、本精子核DNA断片化検出方法は従来法と比較して精度が高い。使用するTritonX−100の濃度は、0.1%〜2%であることが好ましく、例えば1%がより好ましい。TritonX−100の濃度は、例示した濃度に限らず、上記工程(2)および(3)を実施でき、且つ精子タンパク質の変性を起こさず、また、精子の頭部と尾部を離断しない濃度であればいずれの濃度であってもよい。   In this sperm nuclear DNA fragmentation detection method, the step (2) of cleaving the toroid linker to release the toroid from the nuclear matrix and the step (3) of extending the DNA in the toroid are carried out using Triton X-100. It is characterized by that. A conventional sperm chromatin diffusion test reported as a sperm nuclear DNA fragmentation detection method includes the same steps, but the steps (2) and (3) are performed using SDS or a lysis solution. Since the head and tail of the sperm are separated by the use of SDS or a lysate, the separated head is measured by the conventional method, but the measured head is separated by the chemical treatment. In addition to the head, a head that has already died is included, resulting in a problem that the accuracy of the test decreases. Since the head and tail are not cut in Triton X-100, this sperm nuclear DNA fragmentation detection method is more accurate than the conventional method. The concentration of Triton X-100 used is preferably 0.1% to 2%, and more preferably 1%, for example. The concentration of Triton X-100 is not limited to the exemplified concentration, and the above steps (2) and (3) can be carried out, and the sperm protein is not denatured and the sperm head and tail are not separated. Any concentration may be used.

さらに、本工程はSDSのようにタンパク質変性作用が強力でない、大きな分子で結合タンパク質等を解離させることができる中性の高分子界面活性剤等が使用でき、好ましくは、上記のTriton X−100であるが、例えば、トリトン系の他のもの(トリトン WR−1339、トリトン X−305、トリトン X−405、トリトン X−114およびトリトン CF−10等)やNP−40(ノニデット P40、Nonidetは商標名である)さらにTween 20(ツィーン 20、Tweenは商標名である)等も使用できる。   Further, in this step, a neutral polymer surfactant or the like capable of dissociating a binding protein or the like with a large molecule, which is not strong in protein denaturation like SDS, can be used. Preferably, the above Triton X-100 is used. For example, other Triton series (Triton WR-1339, Triton X-305, Triton X-405, Triton X-114, Triton CF-10, etc.) and NP-40 (Nonidet P40, Nonidet are trademarks) Furthermore, Tween 20 (Tween 20, Tween is a trade name) or the like can be used.

精子核中のトロイド内の二本鎖DNAを一本鎖DNAに解離させる工程(1)は、例えば酸処理により実施できるが、二本鎖DNAを一本鎖DNAに解離させ得る手段であれば特に酸処理に限ることはなく、いずれの手段も使用できる。酸処理は、好ましくは塩酸処理が用いられる。塩酸を使用する場合、濃度は、0.01N〜1Nの範囲であることが好ましく、例えば0.08Nがより好ましい。   The step (1) of dissociating the double-stranded DNA in the toroid in the sperm nucleus into single-stranded DNA can be performed, for example, by acid treatment, but any means that can dissociate the double-stranded DNA into single-stranded DNA. There is no particular limitation to acid treatment, and any means can be used. As the acid treatment, hydrochloric acid treatment is preferably used. When hydrochloric acid is used, the concentration is preferably in the range of 0.01N to 1N, and more preferably 0.08N, for example.

伸長したDNAを検出する工程(4)は、伸長したDNAを色素染色した後に精子頭部に形成されるハロー(halo)と呼ばれる円形の染色像の大きさを測定することにより実施できる。染色色素は、一般にDNAや核の染色に使用される色素であればいずれも使用できる。好ましくはライト染色液を使用する。DNAや核の染色には、ヨウ化プロピジウム(PI)、DAPI(4’,6−ジアミジノ−2−フェニルインドール)、ヘキスト33258等の蛍光色素を用いることができるが、蛍光法では蛍光強度や蛍光時間との関係で、高い定量精度を維持するためには、迅速な測定等の条件が必要となる。また、蛍光を測定するための装置が必要であり、操作の煩雑性や高い経費等の問題がある。これに対し、ライト染色は、染色後の標本を半永久的に保存することが可能であるため繰り返しの測定が可能であり、定量性が高い。またライト染色は、染色液が安価であり、染色像の観察を光学顕微鏡により実施でき、また操作工程が簡便で容易である。ライト染色は、一般に行われている方法を参照して実施できる。   The step (4) of detecting the elongated DNA can be carried out by measuring the size of a circular stained image called halo formed on the sperm head after dyeing the elongated DNA. Any dye can be used as long as it is a dye generally used for staining DNA or nuclei. Preferably, a light staining solution is used. For dyeing DNA and nuclei, fluorescent dyes such as propidium iodide (PI), DAPI (4 ′, 6-diamidino-2-phenylindole), Hoechst 33258 can be used. In order to maintain high quantitative accuracy in relation to time, conditions such as rapid measurement are required. In addition, an apparatus for measuring fluorescence is required, and there are problems such as operational complexity and high costs. On the other hand, light staining can be stored semi-permanently after the staining, so that repeated measurement is possible and the quantitativeness is high. In light staining, the staining solution is inexpensive, the stained image can be observed with an optical microscope, and the operation process is simple and easy. Wright dyeing can be performed with reference to a commonly used method.

染色像の大きさの測定は、染色に用いた色素に応じた一般的に用いられている測定方法により実施できる。色素としてライト染色を用いた場合は、光学顕微鏡により染色像を観察できる。色素として蛍光色素を用いた場合は、蛍光顕微鏡により染色像を観察できる。染色像の大きさの測定は、顕微鏡下で目視により実施できる。定量性を考慮するならば、顕微鏡にコンピュータを接続して、染色像の画像データをコンピュータに取り込み、コンピュータ画面上で染色像の大きさを測定することが好ましい。   The size of the stained image can be measured by a commonly used measuring method corresponding to the dye used for staining. When light staining is used as the pigment, the stained image can be observed with an optical microscope. When a fluorescent dye is used as the dye, the stained image can be observed with a fluorescence microscope. The size of the stained image can be measured visually under a microscope. In consideration of quantitativeness, it is preferable to connect a computer to a microscope, capture the image data of the stained image into the computer, and measure the size of the stained image on the computer screen.

「円形」とは、丸い円盤形状をいい、正円形に限らず楕円形も含まれる。   “Circle” refers to a round disk shape and includes not only a perfect circle but also an ellipse.

クロマチンやDNAが正常であれば、検出されるDNAは長く、そのため大きな円形の染色像が検出される。これに対し、クロマチンの欠陥やDNAの損傷を有する精子では、DNAが断片化されるため、このような染色像が小さいか、または認められない。すなわち、染色像の大きさによりDNAの断片化を評価でき、それにより精子核内の異常を検出できる。   If chromatin or DNA is normal, the detected DNA is long, and therefore a large circular stained image is detected. On the other hand, in a sperm having a chromatin defect or DNA damage, since the DNA is fragmented, such a stained image is small or not recognized. That is, DNA fragmentation can be evaluated based on the size of the stained image, thereby detecting abnormalities in the sperm nucleus.

精子頭部に形成される円形の染色像(ハロー)の大きさによる染色像は、無処理精子の頭部の幅に基づいて5段階に分類する(図2および表1参照)。   Stained images based on the size of the circular stained image (halo) formed on the sperm head are classified into five stages based on the width of the head of untreated sperm (see FIG. 2 and Table 1).

上記染色像の分類に基づいて、タイプ1およびタイプ2に分類される精子はDNAが断片化されていないものであり、タイプ3、タイプ4およびタイプ5のいずれかに分類される精子はDNAが断片化されているものであると評価することができる。すなわち、タイプ1およびタイプ2に分類される精子は機能が良好であり、タイプ3、タイプ4およびタイプ5のいずれかに分類される精子は機能が不良であると判定できる。   Based on the classification of the stained images, sperm classified as type 1 and type 2 are those in which DNA is not fragmented, and sperm classified as one of type 3, type 4 and type 5 has no DNA. It can be evaluated that it is fragmented. That is, it can be determined that the sperm classified into type 1 and type 2 has a good function, and the sperm classified into any of type 3, type 4 and type 5 has a poor function.

また、DNA断片化指数(DNA fragmentation index;DFI)を、上記染色像の分類に基づくタイプ3、タイプ4およびタイプ5に分類された精子数と計数した精子総数とから下式2により算出することができる。   In addition, a DNA fragmentation index (DFI) is calculated from the number of sperm classified into type 3, type 4 and type 5 based on the classification of the stained image and the total number of sperm counted according to the following formula 2. Can do.

実際、本精子核DNA断片化検出方法により、正常ボランティアおよび男性不妊症患者から採取した精子のDNA断片化を検出して比較したところ、男性不妊症患者において精子核DNA断片化が認められる精子が著しく多く観察された。具体的には、正常ボランティアでは計数した精子総数に対してタイプ1およびタイプ2に分類される精子が98.4%であり、タイプ3から5のいずれかに分類される精子が0.5%であったのに対し、男性不妊症患者では計数した精子総数に対してタイプ1およびタイプ2に分類される精子が48.4%であり、タイプ3から5のいずれかに分類される精子が44.0%であった(実施例1参照)。すなわち、本正常ボランティアおよび本男性不妊症患者の精子のDFIはそれぞれ0.5%および44.0%であった。本結果から、精子のDFIを指標にして精子機能の評価ができることが明らかである。   In fact, when this sperm nuclear DNA fragmentation detection method was used to detect and compare DNA fragmentation of sperm collected from normal volunteers and male infertility patients, sperm in which sperm nuclear DNA fragmentation was observed in male infertility patients was found. Remarkably many were observed. Specifically, in normal volunteers, 98.4% of sperm are classified into type 1 and type 2 with respect to the total number of sperm counted, and 0.5% of sperm are classified into any of types 3 to 5. On the other hand, in male infertility patients, 48.4% of sperm were classified into type 1 and type 2 with respect to the total number of sperm counted, and sperm classified into any of types 3 to 5 44.0% (see Example 1). That is, the DFI of sperm of this normal volunteer and this male infertility patient was 0.5% and 44.0%, respectively. From this result, it is clear that sperm function can be evaluated using DFI of sperm as an index.

本精子機能検査方法では、精子を含む検体について本精子核DNA断片化検出方法を実施し、精子核DNA断片化を指標にして精子機能を評価することができる。評価は、例えば、上記DFIにより実施できる。具体的には、DFIが10%以上、より好ましくは20%以上、さらに好ましくは30%以上、さらにより好ましくは40%以上である場合、精子機能が不良であると判定できる。   In this sperm function testing method, the sperm nuclear DNA fragmentation detection method is performed on a specimen containing sperm, and sperm function can be evaluated using sperm nuclear DNA fragmentation as an index. The evaluation can be performed by, for example, the above DFI. Specifically, when the DFI is 10% or more, more preferably 20% or more, still more preferably 30% or more, and even more preferably 40% or more, it can be determined that the sperm function is poor.

本精子頭部空胞の測定方法は、
(a)精子頭部の空胞の数および幅を測定する工程、
(b)精子頭部幅に対する空胞の幅の割合に基づき空胞を分類してスコア化する工程、
(c)各分類の空胞の数およびスコアにより精子頭部空胞面積スコアを算出する工程、
を含む。
The method for measuring the sperm head vacuole is:
(A) measuring the number and width of vacuoles in the sperm head;
(B) classifying and scoring vacuoles based on the ratio of vacuole width to sperm head width;
(C) calculating a sperm head vacuole area score from the number and score of vacuoles in each class;
including.

空胞の数および幅等の形態的性状の測定は、電子顕微鏡により実施できる。あるいは微分干渉顕微鏡を使用して測定することが可能であり、またコンピュータ画像解析を行うことによっても精度の高い測定が可能であるため、電子顕微鏡を使用しないでこれらの測定が可能である。   Measurement of morphological properties such as the number and width of vacuoles can be performed with an electron microscope. Alternatively, the measurement can be performed using a differential interference microscope, and the measurement can be performed with high accuracy by performing computer image analysis. Therefore, these measurements can be performed without using an electron microscope.

空胞の形態的性状の測定は、尾部を有する扁平な向きの精子(観察面に対して扁平な面をもつ精子)について実施することが好ましい。また、奇形精子は本測定から除外する。   The measurement of the morphological properties of the vacuole is preferably carried out on a sperm having a tail and a flat orientation (a sperm having a flat surface with respect to the observation surface). Malformed spermatozoa are excluded from this measurement.

空胞の分類は、精子頭部最大幅(約5μm)に対する空胞の幅の割合に基づいて行い、3段階に分類してスコア化する(図6および表2参照)。また、空胞が観察されない場合のスコアは0とする。   The vacuoles are classified based on the ratio of the vacuole width to the maximum width of the sperm head (about 5 μm), and classified into three stages and scored (see FIG. 6 and Table 2). The score when no vacuole is observed is 0.

精子頭部空胞面積スコアは、上記分類のスコア、該分類に分類された空胞数、および計測下精子総数から、下式1により算出する。   The sperm head vacuole area score is calculated by the following formula 1 from the score of the above classification, the number of vacuoles classified into the classification, and the total number of sperm under measurement.

精子頭部空胞の数および/または精子頭部空胞面積スコアはDNA断片化指標とかなり高い相関が認められるため、精子頭部空胞の数および/または精子頭部空胞面積スコアを指標にして精子機能を評価することができる。精子頭部空胞の数および/または精子頭部空胞面積スコアは、各精子についてそれぞれ算出して、各精子の機能の評価に使用できる。また、精子頭部空胞の数および/または精子頭部空胞面積スコアは、複数の精子について測定を行い、1精子当りの平均空胞数および/または平均精子頭部空胞面積スコアとして算出して、精子機能の評価に使用できる。精子頭部空胞の数および/または精子頭部空胞面積スコア、あるいは、平均空胞数および/または平均精子頭部空胞面積スコアが少ない精子は、精子機能が良好であると判定できる。   The number of sperm head vacuoles and / or the sperm head vacuole area score are highly correlated with the DNA fragmentation index, so the number of sperm head vacuoles and / or the sperm head vacuole area score is used as an index Thus, sperm function can be evaluated. The number of sperm head vacuoles and / or the sperm head vacuole area score can be calculated for each sperm and used to evaluate the function of each sperm. In addition, the number of sperm head vacuoles and / or sperm head vacuole area scores are measured for a plurality of sperm and calculated as the average number of vacuoles per sperm and / or the average sperm head vacuole area score. Can be used to evaluate sperm function. A sperm having a small number of sperm head vacuoles and / or a sperm head vacuole area score, or an average number of vacuoles and / or an average sperm head vacuole area score, can be determined to have good sperm function.

本精子機能検査方法は、精子を含む検体について本精子頭部空胞の測定方法を実施し、精子頭部空胞の数および/または精子頭部空胞面積スコアを指標にして精子機能を評価する。   This sperm function test method carries out this sperm head vacuole measurement method for specimens containing sperm, and evaluates sperm function using the number of sperm head vacuoles and / or sperm head vacuole area score as an index. To do.

さらに、本精子機能検査方法は、精子を含む検体について、上記精子核DNA断片化を指標とする精子機能検査方法および上記精子頭部空胞を指標とする精子機能検査方法の両方を組み合わせて実施する精子機能検査方法であることができる。両方法の相関性はかなり高く、両方法を組み合わせることにより検査の精度を上げることができる。また、両方法を組み合わせることにより、診断の多様性が高くなり、原因別の不妊症の診断に役立つ。例えば、両方法の相関性はかなり高いが、一方、精子核DNA断片化を指標とする評価で正常域と判断されるが、精子頭部空胞を指標とする評価で異常であると判断される症例や、その反対に精子頭部空胞を指標とする評価で正常域と判断されるが精子核DNA断片化を指標とする評価で異常と判断される症例が検出される可能性がある。このような症例における精子機能の低下は、異なる原因によるものであると十分に考え得る。   Furthermore, this sperm function test method is carried out for a specimen containing sperm by combining both the sperm function test method using sperm nuclear DNA fragmentation as an index and the sperm function test method using sperm head vacuole as an index. Can be a sperm function testing method. The correlation between both methods is quite high, and the accuracy of inspection can be improved by combining both methods. Moreover, the combination of both methods increases the diversity of diagnosis and is useful for diagnosing infertility by cause. For example, the correlation between the two methods is quite high, but on the other hand, it is judged to be normal by the evaluation using sperm nuclear DNA fragmentation as an index, but is judged to be abnormal by the evaluation using sperm head vacuole as an index. And, on the contrary, cases that are judged as normal in the evaluation using the sperm head vacuole as an index, but that are judged as abnormal in the evaluation using sperm nuclear DNA fragmentation as an index may be detected. . Such a decrease in sperm function in cases can be fully attributed to different causes.

本発明はまた、本精子機能検査方法を用いて、精液検体が男性不妊症患者由来の精液検体であるか否かを判定する方法を提供する。本精子機能検査方法で精子機能が不良であると評価された精液検体は、男性不妊症患者由来の精液検体であると判定できる。本判定を行う場合、本精子機能検査方法において複数の精子について機能を評価することが好ましい。すなわち、精子核DNA断片化を指標とする精子機能検査方法では、複数の精子について精子核DNA断片化を測定し、測定結果からDFIを算出し、そしてDFIを指標にして精子機能を評価することが好ましい。また、精子頭部空胞の数および/または精子頭部空胞面積スコアを指標とする精子機能検査方法では、複数の精子について測定を行い、1精子当りの平均空胞数および/または平均精子頭部空胞面積スコアを算出し、そして平均空胞数および/または平均精子頭部空胞面積スコアを指標にして精子機能を評価することが好ましい。   The present invention also provides a method for determining whether or not a semen specimen is a semen specimen derived from a male infertility patient using the present sperm function test method. A semen sample evaluated as having poor sperm function by this sperm function test method can be determined to be a semen sample derived from a male infertility patient. When this determination is performed, it is preferable to evaluate the functions of a plurality of sperm in the sperm function test method. That is, in the sperm function testing method using sperm nuclear DNA fragmentation as an index, sperm nuclear DNA fragmentation is measured for a plurality of sperm, DFI is calculated from the measurement results, and sperm function is evaluated using DFI as an index. Is preferred. Further, in the sperm function test method using the number of sperm head vacuoles and / or the sperm head vacuole area score as an index, a plurality of sperm are measured and the average number of vacuoles per sperm and / or the average sperm are measured. It is preferable to calculate a head vacuole area score and evaluate sperm function using the average number of vacuoles and / or the average sperm head vacuole area score as an index.

本発明はまた、精子頭部空胞の数および/または精子頭部空胞面積スコアを指標にする精子機能検査方法を用いて、精子機能が良好な精子を選別する方法を提供する。精子機能が良好な精子は、体外授精、例えばICSIやIMSIに使用することができる。精子機能が良好な精子を選別する場合、複数の精子について、それぞれの機能を評価することが好ましい。すなわち、精子頭部空胞の数および/または精子頭部空胞面積スコアを指標とする精子機能検査方法では、複数の精子について測定を行い、各精子の空胞数および/または精子頭部空胞面積スコアを算出し、そして空胞数および/または精子頭部空胞面積スコアを精子間で比較する。空胞数および/または精子頭部空胞面積スコアが少ないものは、精子機能が良好であると判定できるので、このような精子を選択する。   The present invention also provides a method of selecting sperm with good sperm function using a sperm function test method using the number of sperm head vacuoles and / or sperm head vacuole area score as an index. Sperm with good sperm function can be used for in vitro insemination, such as ICSI and IMSI. When selecting a sperm with a favorable sperm function, it is preferable to evaluate each function about several sperm. That is, in the sperm function testing method using the number of sperm head vacuoles and / or the sperm head vacuole area score as an index, a plurality of sperm is measured, and the number of sperm vacuoles and / or sperm head empty is measured. The vesicle area score is calculated and the vacuole number and / or sperm head vacuole area score is compared between sperm. Those having a small number of vacuoles and / or sperm head vacuole area score can be determined to have good sperm function, and thus such sperm is selected.

精子を含む検体として、採取した精液、該精液中に含まれる精子、および該精液から回収した精子を挙げることができる。精液の採集は、一般的な男性不妊検査方法において用いられている採集方法と同様の方法で実施できる。具体的には、用手法(マスターベーション)で密閉可能な広口容器に採取する。採取した精液は、約30分間放置し、液状化してから検査を行うことが好ましい。精液からの精子の回収は、自体公知の方法、例えばスイムアップ法や密度勾配遠心法等により実施できる。何もせずに簡単な洗浄後に回収した精子を用いても検査することができるが、精度を上げるためにはスイムアップ法や密度勾配遠心法等で前処理することが好ましい。回収した精子は、回収後直ぐに本精子機能検査方法に使用してもよく、−20℃あるいは−80℃で凍結保存後に使用することもできる。精子の保存および洗浄用溶液は、通常臨床で使用される種々の培養液や、リン酸緩衝生理食塩水等の緩衝能を有する生理的塩類溶液であればいずれも使用できる。   Examples of specimens containing sperm include collected semen, sperm contained in the semen, and sperm collected from the semen. The collection of semen can be carried out in the same manner as the collection method used in general male infertility testing methods. Specifically, it is collected in a wide-mouthed container that can be sealed by a method (masturbation). The collected semen is preferably left for about 30 minutes to be liquefied before testing. Recovery of sperm from semen can be carried out by a method known per se, such as a swim-up method or a density gradient centrifugation method. Although it is possible to test using sperm collected after simple washing without doing anything, in order to increase accuracy, pretreatment by a swim-up method, a density gradient centrifugation method or the like is preferable. The collected sperm may be used in the sperm function testing method immediately after the collection, or may be used after freezing at -20 ° C or -80 ° C. Any solution for storing and washing sperm can be used as long as it is a physiological salt solution having a buffering capacity such as various culture solutions usually used in clinical practice or phosphate buffered saline.

精子は、物理的に固定化して使用することができる。「物理的に固定化」とは、細胞、例えば精子を生きた状態でその位置だけを固定することをいい、化学的固定のように細胞の化学的成分を変性させて不動化することとは異なる。物理的固定化は、自体公知の方法により実施できる。例えば、精子または精子を含む検体を、精子を封入してその運動を抑制し得る溶液にけん濁して、固相に滴下することにより実施できる。精子を封入してその運動を抑制し得る溶液として、低融点アガロースゲルを好ましく例示できる。精子を固定化する固相は、顕微鏡下で精子を観察し得るものであればいずれでもよく、スライドグラスを例示できる。精子の物理的な固定は、具体的には、精子または精子を含む検体を、低融点アガロースゲルにけん濁してスライドグラス上に滴下し、その後氷上等の低温下でアガロースゲルを固めることにより実施できる。この操作において、カバーグラスを滴下した溶液上に掛け、溶液を固めた後に取り除くことにより表面を平らに保つことできるため、精子の観察には好ましい。   Sperm can be used physically immobilized. “Physical immobilization” means fixing only the position of a cell, for example, a sperm in a living state, and immobilizing it by denaturing the chemical components of the cell like chemical fixation. Different. Physical immobilization can be carried out by a method known per se. For example, sperm or a specimen containing sperm can be suspended by suspending the sperm in a solution that can suppress the movement of the sperm and dropping it onto the solid phase. A low melting point agarose gel can be preferably exemplified as a solution that can contain sperm and suppress its movement. The solid phase for immobilizing sperm may be any solid phase that can observe sperm under a microscope, and examples thereof include a slide glass. Specifically, the sperm is physically fixed by suspending a sperm or a specimen containing sperm in a low melting point agarose gel and dropping it on a slide glass, and then solidifying the agarose gel under low temperature such as on ice. it can. In this operation, it is preferable for observing sperm because the surface can be kept flat by placing the cover glass on the dropped solution and solidifying and removing the solution.

以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下に示す実施例によって何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited at all by the Example shown below.

ヒト精子核DNA断片化の評価
[1]材料および方法
ヒト精液は、正常ボランティアおよび不妊症治療対象患者よりインフォームドコンセントを得た上で提供を受けた。精液からの精子の回収は、スイムアップ法により実施した。
Evaluation of human sperm nuclear DNA fragmentation [1] Materials and methods Human semen was provided after obtaining informed consent from normal volunteers and patients treated for infertility. The sperm was collected from the semen by the swim-up method.

精子を洗浄後、計数し濃度を2〜3×10/mlに調製した(溶液A)。その後、精子を含む溶液をカバーグラス上に物理的に固定する処理(サンプル調製工程1)、精子核中のトロイド内の二本鎖DNAを一本鎖DNAに解離させるための酸処理(サンプル調製工程2)、トロイドリンカーを切断してトロイドを核マトリックスから遊離させる処理(サンプル調製工程3)、DNAを伸長させる処理(サンプル調製工程4)および色素染色を行った。具体的には、サンプル調製1は次のように行った。まず、溶液Aと低融点アガロースとを容量比1:2で混合し(溶液B)、23℃のホットプレート上に静置した。溶液Bの5μlをスライドグラスに滴下し、カバーグラスを掛けた後にスライドグラスを氷上に移してアガロースゲルを固め、カバーグラスを取り除いた。次に、サンプル調製2を以下に示すように行った。蒸留水にて0.08NとしたHCLを300〜400μlスライドグラスの表面に滴下し、スライドグラスを暗所で5分間保存した。サンプル調整3は以下に示すように行った。スライドグラスを軽くたたくことにより塩酸溶液を除去し、中和・溶解用溶液1(NLS1;0.4M Tris緩衝液、pH7.5、0.4M ジチオスレイトール(DTT)、1% Triton X−100、50mM エチレンジアミン四酢酸(EDTA))を注ぎ、スライドグラスを暗所で10分間保存した。そして、サンプル調製4を以下に示すように行った。スライドグラスからNLS1を除去してNLS2(0.4M Tris緩衝液、pH7.5、1% Triton X−100、2M NaCl)を注ぎ、スライドグラスを暗所で5分間保存した。最後に色素染色を以下に示すように行った。スライドグラスを、EDTAを含むトリスホウ酸溶液(TBE)で洗浄し、そして50%、70%、90%、および98%のエタノールを用いて脱水処理した。その後5分間風乾し、ライト染色を行った。ライト染色溶液は、市販のものを用い、蒸留水と容量比が1:2となるように混合し、スライドグラス上に注いだ。スライドグラスは、暗所で10分間保存した後、流水で3分間洗浄して蒸留水に漬け、10〜15分間の風乾にて乾燥させて標本とした。染色像の観察は、CCDカメラを搭載した光学顕微鏡で行い、画像データをコンピュータに取り込んで、データ解析を行った。 After washing the sperm, it was counted and adjusted to a concentration of 2-3 × 10 7 / ml (solution A). Thereafter, a process of physically fixing the solution containing sperm on the cover glass (sample preparation step 1), an acid treatment for dissociating the double-stranded DNA in the toroid in the sperm nucleus into single-stranded DNA (sample preparation) Step 2), a treatment for cleaving the toroid linker to release the toroid from the nuclear matrix (sample preparation step 3), a treatment for extending DNA (sample preparation step 4), and dye staining. Specifically, sample preparation 1 was performed as follows. First, Solution A and low melting point agarose were mixed at a volume ratio of 1: 2 (Solution B) and allowed to stand on a hot plate at 23 ° C. 5 μl of the solution B was dropped onto a slide glass, and the cover glass was put on, then the slide glass was transferred onto ice to harden the agarose gel, and the cover glass was removed. Next, sample preparation 2 was performed as shown below. HCL adjusted to 0.08N with distilled water was dropped onto the surface of 300-400 μl slide glass, and the slide glass was stored for 5 minutes in the dark. Sample preparation 3 was performed as shown below. The hydrochloric acid solution was removed by tapping the slide glass, and the solution for neutralization / dissolution 1 (NLS1; 0.4 M Tris buffer, pH 7.5, 0.4 M dithiothreitol (DTT), 1% Triton X-100 50 mM ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) was poured and the slides were stored in the dark for 10 minutes. And sample preparation 4 was performed as shown below. NLS1 was removed from the slide glass, NLS2 (0.4M Tris buffer, pH 7.5, 1% Triton X-100, 2M NaCl) was poured, and the slide glass was stored in the dark for 5 minutes. Finally, dye staining was performed as shown below. The glass slide was washed with a trisboric acid solution (TBE) containing EDTA and dehydrated with 50%, 70%, 90%, and 98% ethanol. Thereafter, it was air-dried for 5 minutes, and light staining was performed. The light staining solution was a commercially available solution, mixed with distilled water so that the volume ratio was 1: 2, and poured onto a slide glass. The slide glass was stored in a dark place for 10 minutes, washed with running water for 3 minutes, soaked in distilled water, and dried by air drying for 10 to 15 minutes to prepare a specimen. The stained image was observed with an optical microscope equipped with a CCD camera, and the image data was taken into a computer for data analysis.

[2]評価方法および評価基準
正常精子について得られた染色像を図1に示す。図1は各サンプル調整工程における精子の染色像を示す。サンプル調整工程1および2で得た試料ではいずれもトロイドが核マトリックスに繋留されているためにDNAが凝集されており、そのため小さな点状の染色像が観察された(図1のパネルAおよびパネルB)。サンプル調整工程3で得た試料ではトロイドが遊離しているため、円形の染色像が観察された(図1のパネルC)。サンプル調整工程4で得た試料ではDNAが伸長しているため、大きな円形の染色像が観察された(図1のパネルD)。
[2] Evaluation Method and Evaluation Criteria FIG. 1 shows a stained image obtained for normal sperm. FIG. 1 shows a stained image of sperm in each sample preparation step. In each of the samples obtained in the sample preparation steps 1 and 2, the toroids are tethered to the nuclear matrix, and thus the DNA is aggregated. Therefore, small dot-like stained images were observed (Panel A and Panel in FIG. 1). B). In the sample obtained in the sample preparation step 3, since the toroid is liberated, a circular stained image was observed (panel C in FIG. 1). In the sample obtained in the sample preparation step 4, since the DNA was elongated, a large circular stained image was observed (panel D in FIG. 1).

このように、クロマチンやDNAが正常であれば、検出されるDNAは長く、そのため精子頭部の周囲にハローと呼ばれる大きな円形の染色像が検出される。これに対し、クロマチンの欠陥やDNAの損傷を有する精子では、DNAが断片化されるため、このような染色像が小さいか、または認められない。すなわち、ハローの大きさによりDNAの断片化を評価でき、それにより精子核内の異常を検出できる。   Thus, if the chromatin and DNA are normal, the detected DNA is long, and therefore a large circular stained image called a halo is detected around the sperm head. On the other hand, in a sperm having a chromatin defect or DNA damage, since the DNA is fragmented, such a stained image is small or not recognized. That is, DNA fragmentation can be evaluated by the size of the halo, thereby detecting abnormalities in the sperm nucleus.

精子頭部の周囲に検出されるハローの大きさによる染色像の分類と定義を図2に示す。ここでは、ハローの大きさを無処理精子頭部の最大幅(約5μm)に基づいて5段階に分類した(上記表1参照)。   FIG. 2 shows the classification and definition of stained images according to the size of the halo detected around the sperm head. Here, the size of the halo was classified into five levels based on the maximum width (about 5 μm) of the unprocessed sperm head (see Table 1 above).

また、染色像のタイプにより、精子核DNA断片化の定義を設定した。本定義によれば、タイプ1およびタイプ2は核DNAが断片化されていない精子、タイプ3、タイプ4およびタイプ5は核DNAが断片化されている精子であると評価できる。さらに、DNA断片化指数(DNA fragmentation index;DFI)を上記式2により算出できる。   Moreover, the definition of sperm nuclear DNA fragmentation was set according to the type of stained image. According to this definition, it can be evaluated that type 1 and type 2 are sperm in which nuclear DNA is not fragmented, and type 3, type 4 and type 5 are sperm in which nuclear DNA is fragmented. Furthermore, a DNA fragmentation index (DFI) can be calculated by the above formula 2.

ハローの幅は、画像データをコンピュータ解析することにより測定した。具体的には、各染色像にコンピュータ画面上でスケールを適用することにより、ハローの幅を測定した。図3に、ヒト正常精液について精子核DNA断片化評価を行ったときの画像データ解析結果の1例を示す。画像には総数22個の精子が認められ、すべてタイプ1の精子であった。タイプ1をさらに、スケールの基づいて(大きさに基づいて)、タイプ1−1(T1−1)とタイプ1−2(T1−2)の2つに細分類すると、タイプ1−1の精子は19個、タイプ1−2の精子は3個であった。T1を細分類することによって、解析の対象が広がり、またさらに精度が良くなる可能性がある。   The width of the halo was measured by computer analysis of the image data. Specifically, the width of the halo was measured by applying a scale to each stained image on a computer screen. FIG. 3 shows an example of image data analysis results when sperm nuclear DNA fragmentation evaluation was performed on human normal semen. A total of 22 spermatozoa were found in the image, all of which were type 1 spermatozoa. Subdividing Type 1 into two types, Type 1-1 (T1-1) and Type 1-2 (T1-2), based on scale (based on size), type 1-1 sperm 19 and type 1-2 sperm. By finely classifying T1, there is a possibility that the object of analysis is expanded and the accuracy is further improved.

DNAが断片化していない精子およびDNAが断片化している精子の画像をそれぞれ図4のパネルAおよびパネルBに示す。   Images of sperm with no DNA fragmentation and sperm with DNA fragmentation are shown in FIG. 4 panel A and panel B, respectively.

[3]結果
正常ヒト精液および不妊症治療対象患者精液について、精子核DNA断片化を評価した結果を図5および表3に示す。
[3] Results FIG. 5 and Table 3 show the results of evaluating sperm nuclear DNA fragmentation for normal human semen and infertility treatment target patient semen.

正常ヒト精液では、DNAが断片化していないと評価されるタイプ1およびタイプ2の精子が98.4%を占めた。これに対し、不妊症治療対象患者精液では、DNAが断片化していると評価されるタイプ3〜タイプ5の精子が44.0%を占め、タイプ1およびタイプ2の精子は48.4%であった。このように、本精子核DNA断片化評価方法の解析結果は不妊症症例と一致した。   In normal human semen, type 1 and type 2 spermatozoa, in which DNA was evaluated as not fragmented, accounted for 98.4%. On the other hand, in semen subject to treatment of infertility, 44.0% accounted for 44.0% of type 3 and type 5 sperm, and 48.4% accounted for type 1 and type 2 sperm. there were. Thus, the analysis results of this sperm nuclear DNA fragmentation evaluation method were consistent with infertility cases.

本精子核DNA断片化評価方法によれば、精子核DNAの染色像の大きさを測定し、図2および表1に示した分類を適用することにより、精子核DNAが断片化した精子を簡便に検出することができる。また、上記精子核DNA断片化評価方法では、二本鎖DNAから一本鎖への解離およびトロイドリンカーの切断に精子Triton X−100を使用するため、精子の尾部が頭部より離断しない。そのため、解析画像上で尾部を有する精子のみを選択して解析することにより生精子のみの評価が可能であり、その結果、解析の精度が高い。   According to this sperm nuclear DNA fragmentation evaluation method, the size of the stained image of sperm nuclear DNA is measured, and by applying the classification shown in FIG. Can be detected. Moreover, in the said sperm nuclear DNA fragmentation evaluation method, since the sperm Triton X-100 is used for dissociation from a double stranded DNA to a single strand, and the cutting | disconnection of a toroid linker, the tail part of a sperm does not cut | disconnect from a head. Therefore, it is possible to evaluate only raw sperm by selecting and analyzing only sperm having a tail on the analysis image, and as a result, the accuracy of analysis is high.

ヒト精子頭部空胞評価
[1]材料および方法
ヒト精液は、ボランティアよりインフォームドコンセントを得た上で提供を受けた。精液からの精子の回収は、スイムアップ法により実施した。
Evaluation of human sperm head vacuole [1] Materials and methods Human semen was provided after obtaining informed consent from volunteers. The sperm was collected from the semen by the swim-up method.

回収した精子をスライドグラスの表面に2μl滴下し、カバーグラスをかけて封入して観察した。精子濃度は採取される量に応じて任意に決めてよいが、精子の重なりが少ない程、計測は容易であり迅速となる。そのような程度の濃度に調整する方が好ましい。   2 μl of the collected sperm was dropped on the surface of the slide glass, covered with a cover glass, and observed. The sperm concentration may be arbitrarily determined according to the amount to be collected, but the smaller the sperm overlap, the easier and faster the measurement. It is preferable to adjust the density to such a level.

光学顕微鏡の明視野下で、微分干渉(Diffraction Interferance Contrast;DIC、ノマルスキーとも呼ばれる)法を用いて精子を観察し、尾部を有する精子であって扁平な向きの精子(観察面に対して扁平な面をもつ精子)について頭部に存在する空胞の数および空胞の大きさを測定した。奇形精子は計測対象から除外した。   Under a bright field of an optical microscope, the sperm is observed using a differential interference contrast (DIC, also called Nomarski) method, and is a sperm having a tail and having a flat orientation (flat relative to the observation surface). The number of vacuoles existing in the head and the size of the vacuoles were measured. Malformed sperm was excluded from the measurement.

精液検体毎に精子頭部空胞の1精子当たりの平均数(average nubmer of vacuoles/sperm;v/s)を算出し、精子核DNA断片化指数との相関を調べた。また、精子頭部空胞の面積(sperm vacuole score(area);SVS)をスコア化し、精子核DNA断片化指数との相関を調べた。   The average number of sperm head vacuoles per sperm (average number of vacuoles / sperm; v / s) was calculated for each semen specimen, and the correlation with the sperm nuclear DNA fragmentation index was examined. In addition, the area of the sperm head vacuole (sperm vacuum score (area); SVS) was scored, and the correlation with the sperm nuclear DNA fragmentation index was examined.

[2]評価方法および評価基準
精子頭部空胞の大きさの分類を図6に示す。ここでは、空胞の大きさを精子頭部最大幅(約5μm)に基づいて3段階に分類した(上記表2)。そして、各空胞の大きさをスコアで表した。すなわち、L、M、およびSに分類された空胞のスコアをそれぞれ3、2、および1とした。また、空胞が観察されない場合のスコアは0とした。
[2] Evaluation Method and Evaluation Criteria FIG. 6 shows the classification of sperm head vacuole size. Here, the size of the vacuole was classified into three stages based on the maximum sperm head width (about 5 μm) (Table 2 above). And the magnitude | size of each vacuole was represented by the score. That is, the score of vacuoles classified into L, M, and S was set to 3, 2, and 1, respectively. The score when no vacuoles were observed was 0.

精子頭部空胞の面積は、上記空胞の大きさのスコアを用いて上記式1によりスコア化した。   The area of the sperm head vacuole was scored according to Equation 1 above using the score of the vacuole size.

[3]結果
光学顕微鏡DIC(ノマルスキー)像による精子頭部空胞のサイズの解析画像を図7に示す。本精子検体は、1例の精液検体から複数作成した精子試料の1つの解析像である。画像には総数3の精子が認められ、これらに存在する空胞の総数は、L、MおよびSがそれぞれ2個、1個および2個であった。本精子試料から作成した精子検体37検体を測定した結果、計数した総数214の精子に存在する空胞の総数は、L、MおよびSがそれぞれ20個、47個および176個であった。本精子試料中に存在する精子頭部空胞の1精子当たりの平均数は、(20+47+176)/214=1.14と算出された。また、本精子試料の精子頭部空胞面積スコアは、上記式2から、(20×3+47×2+176×1)/214=1.54と算出された。
[3] Results FIG. 7 shows an analysis image of the size of the sperm head vacuole using an optical microscope DIC (Nomarski) image. This sperm sample is one analysis image of a sperm sample created in plural from one semen sample. A total of 3 spermatozoa were observed in the images, and the total number of vacuoles present in these was 2, 1 and 2 respectively for L, M and S. As a result of measuring 37 sperm specimens prepared from this sperm sample, the total number of vacuoles present in the counted 214 spermatozoa was 20, 47 and 176 for L, M and S, respectively. The average number of sperm head vacuoles present in the sperm sample per sperm was calculated as (20 + 47 + 176) /214=1.14. Further, the sperm head vacuole area score of this sperm sample was calculated as (20 × 3 + 47 × 2 + 176 × 1) /214=1.54 from the above equation 2.

このようにして20例の精液検体について精子頭部空胞の平均数(s/v)および精子頭部空胞面積スコア(SVS)とDFIとの相関を検討した結果をそれぞれ図8および図9に示す。また、相関係数を表4に示す   The results of examining the correlation between the average number of sperm head vacuoles (s / v) and the sperm head vacuole area score (SVS) and DFI for 20 semen samples in this manner were shown in FIGS. 8 and 9, respectively. Shown in The correlation coefficient is shown in Table 4.

SVSとDFIの相関係数は0.642であり、また、s/vとDFIの相関係数は0.556であり、いずれもかなり高い相関があると判定された。DFIが高い精子は、その機能が不良であり不妊症の原因となると評価できることから、SVSとs/vが高い精子は、その機能が不良であり不妊症の原因となると評価できる。   The correlation coefficient between SVS and DFI was 0.642, and the correlation coefficient between s / v and DFI was 0.556, both of which were determined to have a fairly high correlation. Sperm with a high DFI can be evaluated as having poor function and causing infertility. Therefore, a sperm with high SVS and s / v can be evaluated as having poor function and causing infertility.

本精子頭部空胞評価方法によれば、空胞の数および大きさを測定し、図6および表3に示した分類およびスコアを利用してSVSおよびs/vを算出することにより、精子機能を簡便に評価できる。   According to this sperm head vacuole evaluation method, the number and size of vacuoles are measured, and SVS and s / v are calculated using the classifications and scores shown in FIG. The function can be easily evaluated.

精子核DNA断片化評価方法における各処理工程でのDNAトロイドおよびDNAの状態と、該工程におけるヒト正常精子検体のライト染色像を示す図である。パネルAは、精子をスライドグラス上に物理的に固定化した試料(サンプルA)、パネルBはサンプルAを酸処理した試料(サンプルB)、パネルCはサンプルBをTriton X−100とDTTとで処理した試料(サンプルC)、パネルDはサンプルCをTriton X−100とNaClとで処理した試料(サンプルD)を示す。It is a figure which shows the state of the DNA toroid and DNA in each process process in a sperm nucleus DNA fragmentation evaluation method, and the light staining image of the human normal sperm sample in this process. Panel A is a sample (sample A) in which sperm is physically immobilized on a slide glass, panel B is a sample obtained by acid-treating sample A (sample B), and panel C is a sample B that is Triton X-100 and DTT. Panel D shows a sample (Sample D) obtained by treating Sample C with Triton X-100 and NaCl. 精子核DNA断片化評価方法において精子頭部の周囲に検出されるハローの大きさによる精子核DNA断片化の分類と定義を示す模式図である。It is a schematic diagram showing the classification and definition of sperm nuclear DNA fragmentation according to the size of the halo detected around the sperm head in the sperm nuclear DNA fragmentation evaluation method. ヒト正常精液について精子核DNA断片化評価を行ったときの画像データ解析結果を示す図である。画像には総数22の精子が認められ、そのうち19個はタイプ1−1であり、3個はタイプ1−2であった。It is a figure which shows the image data analysis result when performing sperm nucleus DNA fragmentation evaluation about human normal semen. A total of 22 spermatozoa were found in the image, of which 19 were type 1-1 and 3 were type 1-2. DNAが断片化していない精子(パネルA)およびDNAが断片化している精子パネルBの画像を示す図である。It is a figure which shows the image of the sperm which the DNA is not fragmented (panel A), and the sperm panel B where the DNA is fragmented. 正常ヒト精液および不妊症治療対象患者精液について、精子核DNA断片化を評価した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having evaluated sperm nuclear DNA fragmentation about normal human semen and the semen of a patient subject to infertility treatment. 精子頭部空胞の大きさの分類を示す図である。It is a figure which shows the classification | category of the magnitude | size of a sperm head vacuole. 精子頭部空胞のサイズの解析画像を示す図である。画面には総数3の精子が認められ、それらに存在する空胞は総数で、L、MおよびSがそれぞれ2個、1個および2個であった。It is a figure which shows the analysis image of the size of a sperm head vacuole. A total of 3 spermatozoa were found on the screen, and the total number of vacuoles present in them was 2, 1 and 2 respectively for L, M and S. 精子頭部空胞の平均数とDFIとの相関を示す図である。縦軸は精子頭部空胞の平均数(average nubmer of vacuoles/sperm)を示し、横軸はDFIを示す。It is a figure which shows the correlation with the average number of sperm head vacuoles, and DFI. The vertical axis shows the average number of sperm head vacuoles (average number of vacuoles / sperm), and the horizontal axis shows DFI. 精子頭部空胞面積スコアとDFIとの相関を示す図である。縦軸は精子頭部空胞面積スコア(sperm vacuolescore (area))を示し、横軸はDFIを示す。It is a figure which shows the correlation with a sperm head vacuole area score and DFI. The vertical axis represents the sperm head vacuole area score (sperm vacuum core (area)), and the horizontal axis represents DFI.

Claims (4)

精子機能検査のための精子核DNA断片化検出方法であって、
(1)精子核中のトロイド内の二本鎖DNAを一本鎖DNAに解離させる工程、
(2)トロイドリンカーを切断してトロイドを核マトリックスから遊離させる工程、
(3)トロイド内のDNAを伸長させる工程、
(4)伸長したDNAを色素染色した後に精子頭部に形成される円形の染色像の大きさを測定することにより、伸長したDNAを検出する工程
を含み、ここで上記(2)および(3)の工程はTriton X−100(登録商標)を用いて行われることを特徴とし、
前記染色像の幅(A)と無処理精子の頭部幅(B)とを比較してA/Bの値により染色像を下記分類;
(i)A/Bの値が3.0またはそれより大きい、
(ii)A/Bの値が3.0より小さく、且つ1.5またはそれより大きい、
(iii)A/Bの値が1.5より小さく、且つ1.0またはそれより大きい、
(iv)A/Bの値が1.0より小さく、且つ強染色、
(v)A/Bの値が1.0より小さく、且つ弱染色または無染色、
により分類して、前記(i)または(ii)に分類された染色像を示す精子は精子核DNAが断片化しておらず、前記(iii)、(iv)および(v)のいずれかに分類された染色像を示す精子は精子核DNAが断片化していると評価する、精子核DNA断片化検出方法。
A method for detecting sperm nuclear DNA fragmentation for sperm function testing ,
(1) dissociating double-stranded DNA in the toroid in the sperm nucleus into single-stranded DNA;
(2) cleaving the toroid linker to release the toroid from the nuclear matrix;
(3) extending the DNA in the toroid;
(4) a step of detecting the extended DNA by measuring the size of a circular stained image formed on the sperm head after dyeing the extended DNA, wherein (2) and (3) ) Is performed using Triton X-100 (registered trademark),
The width (A) of the stained image and the head width (B) of the untreated sperm are compared, and the stained image is classified according to the value of A / B as follows:
(I) A / B value is 3.0 or greater,
(Ii) the value of A / B is less than 3.0 and 1.5 or greater,
(Iii) the value of A / B is less than 1.5 and 1.0 or greater;
(Iv) A / B value is less than 1.0 and intense staining;
(V) A / B value is less than 1.0 and weakly or unstained,
The sperm showing the stained image classified as (i) or (ii) above is classified into any one of the above (iii), (iv) and (v) A sperm nuclear DNA fragmentation detection method , wherein the sperm showing the stained image is evaluated that the sperm nuclear DNA is fragmented .
精子核DNA断片化の検出を請求項1に記載の精子核DNA断片化検出方法を用いて行い、前記(i)または(ii)に分類された染色像を示す精子は精子機能が良好であり、前記(iii)、(iv)および(v)のいずれかに分類された染色像を示す精子は精子機能が不良であると評価する精子機能検査方法。 Sperm nuclear DNA fragmentation is detected using the method for detecting sperm nuclear DNA fragmentation according to claim 1, and the sperm showing the stained image classified as (i) or (ii) has a good sperm function. The sperm function test | inspection method which evaluates that the sperm which shows the dyeing | staining image classified into any of said (iii), (iv), and (v) has a bad sperm function. 計測した精子総数に対する核DNA断片化精子数の割合であるDNA断片化指数(DFI)を指標にして精子機能を評価することを特徴とし、ここで核DNA断片化精子数が前記(iii)、(iv)および(v)に分類された染色像を示す精子数であり、かつ、DFIが10%以上であるとき精子機能が不良であると判定する請求項2に記載の精子機能検査方法。 The sperm function is evaluated using the DNA fragmentation index (DFI), which is the ratio of the number of nuclear DNA fragmented sperm to the total number of sperm measured, as an index, wherein the number of nuclear DNA fragmented sperm is the above (iii), The sperm function testing method according to claim 2, wherein the sperm function test method determines that the sperm function is poor when the number of spermatozoa indicates the stained image classified into (iv) and (v) and the DFI is 10% or more. 請求項2または請求項3に記載の精子機能検査方法を用いて、精液検体に含まれる精子の機能を評価し、該精子の機能が不良であると評価された精液検体は男性不妊症患者由来の精液検体であると判定することを含む、男性不妊症の検査方法。The function of the sperm contained in the semen sample is evaluated using the sperm function test method according to claim 2 or claim 3, and the semen sample evaluated as having a poor sperm function is derived from a male infertility patient A method for testing male infertility, comprising determining that the sample is a semen sample of the male.
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