JPH0225426A - Low temperature preservation of sperm - Google Patents
Low temperature preservation of spermInfo
- Publication number
- JPH0225426A JPH0225426A JP63174820A JP17482088A JPH0225426A JP H0225426 A JPH0225426 A JP H0225426A JP 63174820 A JP63174820 A JP 63174820A JP 17482088 A JP17482088 A JP 17482088A JP H0225426 A JPH0225426 A JP H0225426A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sperm
- spermatozoa
- cryopreservative
- spermatozoons
- mixture
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004321 preservation Methods 0.000 title abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 43
- 239000001763 2-hydroxyethyl(trimethyl)azanium Substances 0.000 claims abstract description 13
- 235000019743 Choline chloride Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- SGMZJAMFUVOLNK-UHFFFAOYSA-M choline chloride Chemical compound [Cl-].C[N+](C)(C)CCO SGMZJAMFUVOLNK-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 13
- 229960003178 choline chloride Drugs 0.000 claims abstract description 13
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000000703 anti-shock Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000000337 buffer salt Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000005138 cryopreservation Methods 0.000 claims description 20
- 230000002338 cryopreservative effect Effects 0.000 claims description 18
- 239000002577 cryoprotective agent Substances 0.000 claims description 12
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 8
- 229940088623 biologically active substance Drugs 0.000 claims description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 69
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 abstract description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 238000004017 vitrification Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 abstract description 6
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 abstract description 5
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 abstract description 5
- 210000002969 egg yolk Anatomy 0.000 abstract description 5
- 239000008103 glucose Substances 0.000 abstract description 5
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 abstract description 5
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 abstract description 5
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 abstract description 3
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 24
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 24
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 8
- 230000004899 motility Effects 0.000 description 6
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 6
- 102000002322 Egg Proteins Human genes 0.000 description 4
- 108010000912 Egg Proteins Proteins 0.000 description 4
- 235000013345 egg yolk Nutrition 0.000 description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 4
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 3
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 3
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 3
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 3
- 239000012595 freezing medium Substances 0.000 description 3
- 208000000509 infertility Diseases 0.000 description 3
- 230000036512 infertility Effects 0.000 description 3
- 231100000535 infertility Toxicity 0.000 description 3
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 description 2
- 230000000959 cryoprotective effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 210000003463 organelle Anatomy 0.000 description 2
- 230000019100 sperm motility Effects 0.000 description 2
- YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]propan-1-one Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CCC(=O)N1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010021929 Infertility male Diseases 0.000 description 1
- 208000007466 Male Infertility Diseases 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 239000007798 antifreeze agent Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 235000011089 carbon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002939 deleterious effect Effects 0.000 description 1
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 1
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000004064 dysfunction Effects 0.000 description 1
- 235000013601 eggs Nutrition 0.000 description 1
- 210000002257 embryonic structure Anatomy 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000004720 fertilization Effects 0.000 description 1
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000002101 lytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000012022 methylating agents Substances 0.000 description 1
- 230000003228 microsomal effect Effects 0.000 description 1
- 239000005445 natural material Substances 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical compound C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000005180 public health Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000003879 sperm preservation Methods 0.000 description 1
- 230000009303 sperm storage Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
適用される産業分野
本発明は低温生物学及び低温医学に関し、特に精子の低
温保存方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Application The present invention relates to cryobiology and cryomedicine, and in particular to a method for cryopreservation of spermatozoa.
本発明は、不妊症治療における臨床的使用のためのヒト
精子の深冷凍結に適用された場合に最も有用性を見出す
ことができる。The present invention may find most utility when applied to the deep freezing of human sperm for clinical use in the treatment of infertility.
これは精子低温バンクの強化に役立ち、ひいては凍結細
胞の質に関してそれらの選択を可能にする。しかも、凍
結精子の使用は卵子の体外受精による様々なタイプの不
妊症の治療において現在極めて有効である。This helps strengthen sperm cryobanks and thus allows their selection regarding the quality of frozen cells. Moreover, the use of frozen sperm is currently extremely effective in treating various types of infertility through in vitro fertilization of eggs.
本発明は、例えば可能な最短期間内で新品種の飼育動物
を繁殖させる畜産業のような他の一部の低温生物学領域
においても応用することができる。The invention can also be applied in some other areas of cryobiology, such as, for example, animal husbandry, where new breeds of domestic animals are bred within the shortest possible period of time.
商業上貴重かつ希少な魚の品種の精子の低温保存は、そ
れらの急速な生殖のための一手段でもある。Cryopreservation of sperm of commercially valuable and rare fish breeds is also a means for their rapid reproduction.
精子低温保存向は低温技術の応用は、人間の経済活動及
び公衆の健康維持に関する更に一層広い分野にわたる。The application of cryogenic technology for sperm cryopreservation covers an even wider field of human economic activity and public health maintenance.
精子凍結により現在見出されている広範な応用例におい
てはそれらの保存方法を更に改善すべき必要性を有して
いたが、その理由はこれまでに存在する方法は、一部の
凍結細胞による浸透能の消失を最終的にはもたらす結晶
化プロセスの進行のせいで適切に精子を低温保護しえな
いためである。Given the wide range of applications currently found for sperm freezing, there is a need for further improvements in preservation methods, as existing methods have limited the ability to use some frozen cells. This is due to the inability to adequately cryoprotect spermatozoa due to the progression of the crystallization process that ultimately leads to loss of osmotic capacity.
したがって、ガラス質化(vitriflcation
)に基づく精子の低温保存方法の新たな開発が、それ
らの生存能力を高める目的で、明らかに必要となってき
ている。Therefore, vitrification
)-based cryopreservation methods for spermatozoa are clearly needed, with the aim of increasing their viability.
従来技術
最終濃度10%まで射精液に無水グリセロールを滴下す
ることによる精子凍結のための一つの従来技術方法が得
られているしファーティル・アンド・ステリル(Per
til、 and 5terj1.)、第14巻。PRIOR ART One prior art method for sperm freezing by dropping anhydrous glycerol into the ejaculate to a final concentration of 10% is available and described by Fertil and Steril.
til, and 5terj1. ), Volume 14.
第1号、1.963年、アイ・ケー・ジャーマン(1,
に、sherman)“凍結及び凍結乾燥によるヒト精
子の改善された保存方法″参照〕。ガラス又はポリエチ
レン製アンプル中に0.5mρずつ凍結防止剤と共に精
子を分与しかつそれらを密閉シーリングした後、精子は
25℃/分の速度でマイナス75°Cまでしかる後16
℃の速度でマイナス180°Cまで冷却される。解凍後
の精子生存率は60%もの低さである。No. 1, 1.963, I.K. German (1,
, Sherman) “Improved Preservation Methods for Human Sperm by Freezing and Lyophilization”]. After dispensing the sperm with cryoprotectant in 0.5 mρ portions into glass or polyethylene ampoules and hermetically sealing them, the sperm were incubated at a rate of 25 °C/min to -75 °C for 16 min.
It is cooled down to minus 180°C at a rate of 180°C. Sperm survival rate after thawing is as low as 60%.
前記方法に固有の欠点は、射精液へのグリセロルの直接
添加に起因する細胞への浸透ダメージである。それによ
って細胞膜器官、特にそのミクロゾームキャップに及ぼ
される潜在的障害は冷却中に悪化せしめられ、その結果
関与する細胞の大部分において生物学的構造に不可逆的
ダメージを与えてしまう。A drawback inherent to the method is the osmotic damage to cells due to the direct addition of glycerol to the ejaculate. The potential damage thereby caused to the cell membrane organelles, in particular their microsomal caps, is exacerbated during cooling, resulting in irreversible damage to the biological structures in most of the cells involved.
当業界で公知のものとして、ドライアイス表面上に作ら
れた穴の中に精子を入れることによる、粒子の形の凍結
防止剤と一緒の精子低温保存のためのもう一つの従来技
術方法がある〔雄生殖不能症の治療、1982年、ベル
リンーノ\イデルベルグーニューヨーク、アイ・バーケ
イ(1,8arkay)。Another prior art method known in the art is for sperm cryopreservation with cryoprotectant in the form of particles by placing the sperm in holes made on a dry ice surface. [Treatment of male sterility, 1982, Berlino\Idelberg New York, I-Barkay (1,8arkay).
エッチ・ズッカーマン(H,Zuckerman) 、
“精子の凍結保存及び貯蔵“、第263−281頁
参照〕。H. Zuckerman,
See “Cryopreservation and Storage of Sperm”, pp. 263-281].
試料0.1〜0.15mgの凍結プロセスはこの場合に
60秒以内の非常に高い速度で進行する。The freezing process of 0.1-0.15 mg of sample proceeds in this case at a very high speed within 60 seconds.
粒子使用により精子を凍結することは、温度制御キャビ
ネットを備えた特別装置で行われ、それによって低温凍
結プロセスが制御されている。このようにして処理され
た精子の生存率は70〜75%に達している。Freezing sperm using particles is carried out in special equipment equipped with a temperature-controlled cabinet, which controls the cryogenic freezing process. The survival rate of sperm treated in this way has reached 70-75%.
この方法の欠点は、精子の凍結が結晶化プロセスを伴い
、その結果精子が球形状で凍結されてしまうという事実
に関係している。したがって、穴の中央及びその壁側に
位置する細胞の異なる冷却速度に基づき凍結せしめられ
た精子試料において温度勾配が生じるため、粒子中での
精子の凍結は無菌的に行うことができないのである。The disadvantages of this method are related to the fact that freezing the sperm involves a crystallization process, which results in the sperm being frozen in a spherical shape. Therefore, the freezing of sperm in particles cannot be carried out aseptically, since temperature gradients occur in the frozen sperm sample due to the different cooling rates of the cells located in the center of the hole and on its walls.
更にもう一つの精子低温保存方法がこれまで用いうるこ
とか知られているが〔ソビエト特許(SU、A)第1.
1.0B、837号明細書〕、その場合に凍結防止剤、
即ちグリセロールは徐々に精子に加えられ、その最終濃
度10%が得られるまで処理され、その際精子は0.5
mΩ無菌チューブに入れられて、後者は密封される。凍
結は二段階で行われ、最初は0.5〜1.0℃/分の速
度でプラス4又は5℃に、しかる後精子はその温度で3
0〜60分間維持され、次いで凍結はマイナス180〜
190℃の温度が得られるまで20〜b
凍結精子は液体窒素中で保存され、水浴中プラス36°
Cで解凍される。精子の生存率は66%である。Yet another sperm cryopreservation method is known to be available [Soviet Patent (SU, A) No. 1.
1.0B, No. 837], in which case an antifreeze agent,
That is, glycerol was gradually added to the spermatozoa and treated until a final concentration of 10% was obtained, with the spermatozoa containing 0.5
Placed in a mΩ sterile tube, the latter is sealed. Freezing is carried out in two stages, first at a rate of 0.5-1.0°C/min to +4 or 5°C, and then the sperm are incubated at that temperature for 3
0 to 60 minutes, then freezing minus 180 to
Frozen spermatozoa are stored in liquid nitrogen until a temperature of 190 °C is obtained at +36 °C.
It is decompressed with C. Sperm survival rate is 66%.
前記方法に特有の欠点は、精子の低温保存が、その進行
がガラス質化の原因とはならない凍結条件によって妨げ
られる結晶化プロセスを伴うことである。しかも、上記
プロセスにおける凍結防止剤のプラスの影響は、射精液
への10%グリセロール直接添加に関係したマイナスの
現象によって相殺される。これにより、精子の細胞質膜
に障害を引き起こし、ひいてはこの膜の耐凍結性を低下
させてしまう。更に、精子への無水グリセロールの直接
添加は、射精液中において著しい浸透シフトを生じさせ
てしまう。この場合に、細胞の強い脱水化現象はタンパ
ク質分子の部分的変性と細胞器官の機能障害(djso
rientation)とを引き起こす。A particular disadvantage of said method is that the cryopreservation of spermatozoa involves a crystallization process whose progress is hindered by freezing conditions that do not cause vitrification. Moreover, the positive influence of cryoprotectants in the above process is offset by the negative phenomena associated with the direct addition of 10% glycerol to the ejaculate. This causes damage to the cytoplasmic membrane of the sperm, which in turn reduces the freezing resistance of this membrane. Furthermore, direct addition of anhydrous glycerol to spermatozoa causes a significant osmotic shift in the ejaculate. In this case, the strong dehydration phenomenon of cells causes partial denaturation of protein molecules and dysfunction of cell organelles (djso
reentation).
高濃度グリセロール媒体に対する細胞の長時間接触は、
上記凍結防止剤の毒性作用発現と関係している。Prolonged contact of cells with highly concentrated glycerol media
It is related to the development of toxic effects of the above-mentioned cryoprotectants.
解決すべき問題
本発明は、精子の低温保存方法を提供することをその目
的として有しており、その場合においてそれらの冷却は
大部分の細胞内外水のガラス質化の進行のために十分に
高い速度で行われ、解凍中における再結晶化により精子
の生物学的構造上で生じる有害作用が、より低い程度で
しか生じないであろう。PROBLEM TO BE SOLVED The present invention has as its object to provide a method for the cryopreservation of spermatozoa, in which their cooling is sufficient for the progression of vitrification of the bulk of the extracellular water. It is carried out at a high rate, and the deleterious effects that occur on the biological structure of the spermatozoa due to recrystallization during thawing will occur to a lesser extent.
本発明の前記目的は、精子中への凍結防止剤の導入及び
冷媒温度へのそれらの冷却を含む精子の低温保存方法に
おいて、本発明によれば、緩衝塩及び抗ショック成分が
精子中に導入され、それらの双方が凍結防止剤と一緒に
なって凍結保存剤を形成しており、しかも精子が冷媒温
度まで予め冷却された高熱拡散性粉末物質中の凍結保存
剤を媒体として冷却され、上記凍結保存剤の濃度が精子
及び凍結保存剤を凍結させる過程で非結晶相が生成する
のに十分に高い、という事実に基づき達成される。The object of the present invention is to provide a method for cryopreservation of spermatozoa comprising the introduction of cryoprotectants into the spermatozoa and their cooling to a refrigerant temperature, in which, according to the invention, buffer salts and anti-shock components are introduced into the spermatozoa. and both of them together with the cryoprotectant form a cryopreservative, and the spermatozoa are cooled in the cryopreservative medium in a high heat diffusive powder substance pre-cooled to the refrigerant temperature, as described above. This is achieved based on the fact that the concentration of the cryopreservative is high enough that an amorphous phase is generated during the process of freezing the sperm and the cryopreservative.
提案された方法によれば、ガラス質化を進行させること
により精子の形態機能保存に関して更に高い効果を得る
ことが可能となり、それらの85%もの高い生存率を達
成することができる。これは、精子を冷却させるために
高熱拡散性粉末物質の使用によってなしとげられるか、
その物質は目的物及び冷媒間の直接的接触なしに冷却せ
しめられる目的物周囲において冷媒蒸気による断熱シェ
ルの形成を妨げている。冷却速度に関する結果的に著し
い増加はガラス質化が進行するために十分であることが
判明しており、しかも上記プロセスの実現に寄与する値
にまで凍結防止剤濃度を低下させることを可能にしてい
る。According to the proposed method, it is possible to obtain an even higher effect in preserving the morphology and function of spermatozoa by promoting vitrification, and it is possible to achieve a survival rate as high as 85%. This may be accomplished by the use of a highly thermodiffusive powder substance to cool the sperm, or
The material prevents the refrigerant vapor from forming an insulating shell around the object being cooled without direct contact between the object and the refrigerant. The resulting significant increase in cooling rate has been found to be sufficient for vitrification to proceed, yet making it possible to reduce the antifreeze concentration to a value that contributes to the realization of the above process. There is.
提案された方法は、凍結される精子において結晶化プロ
セスの進行を妨げ、ひいてはそのプロセスを促進させる
いかなる極端な因子も排除することを可能にしている。The proposed method makes it possible to exclude any extreme factors that hinder and even accelerate the crystallization process in frozen spermatozoa.
同時に、提案された方法によれば、操作数の減少とそれ
らの実施に要する時間の短縮とによって低温保存プロセ
スを簡略化することができる。それと共に、本発明は低
温保存サイクルを短縮させることによってその方法の更
に高い労働生産性と更に低い主要費用とに寄与している
。At the same time, the proposed method allows to simplify the cryopreservation process by reducing the number of operations and the time required for their implementation. At the same time, the present invention contributes to higher labor productivity and lower capital costs of the process by shortening the cold storage cycle.
本発明の好ましい態様によれば、アルミナ(Al2O3
)が高熱拡散性粉末物質として用いられる。これは、非
結晶凍結のために十分に高い冷却速度が、提案された凍
結保存剤の媒体中て精子のガラス質化を起こすように生
じるという事実と関係しているが、特に胚のような他の
細胞と比較して上記細胞か比較的小さなサイズであるこ
ととひいては凍結されるべき精子中で自由水が少量であ
ることによって説明される。According to a preferred embodiment of the present invention, alumina (Al2O3
) is used as a highly thermally diffusive powder material. This is related to the fact that cooling rates high enough for amorphous freezing occur to cause vitrification of spermatozoa in the proposed cryopreservative medium, but especially for spermatozoa such as embryos. This is explained by the relatively small size of these cells compared to other cells and thus by the small amount of free water in the spermatozoa to be frozen.
凍結防止剤は1,5〜2.5%の濃度で使用されること
が特に好都合であるが、その理由は凍結防止剤の毒性の
みならず浸透性までもがかかる濃度では発現しないから
であるか、但し後者は予め選択された冷却条件下におけ
るガラス質化の進行にとって十分に高いものである。It is particularly advantageous for cryoprotectants to be used at concentrations of 1.5-2.5%, since not only their toxicity but also their permeability do not develop at such concentrations. or, provided that the latter is sufficiently high for vitrification to proceed under preselected cooling conditions.
本発明の一態様によれば、凍結保存剤は生物学的有効物
質を含んでいる。According to one aspect of the invention, the cryopreservative contains a biologically active substance.
生物学的有効物質は、精子の凍結保存に際して、氷への
相変換中における温度ショック及び“溶解効果”から細
胞質膜を保護することによって処理されるべき細胞の生
存率を高める目的から使用される。Biologically active substances are used in the cryopreservation of spermatozoa with the aim of increasing the viability of the cells to be processed by protecting the cytoplasmic membrane from temperature shock and "lytic effects" during the phase transformation into ice. .
塩化コリンが生物学的有効物質として用いられることが
好都合である。Advantageously, choline chloride is used as biologically active substance.
3つのメチル基及び1つのヒドロキシル基が存在した窒
素基の高エネルギーポテンシャルに基づき生物学的プロ
セスにおいてメチル化剤として機能する塩化コリンは、
関係物質による水分子の活性水和を引き起こしひいては
凍結保存剤の凍結防止作用の一層となる高塩基性に特徴
を有する。メチル基は生体膜の自然構造を安定化させ、
その結果それらの耐凍結性に寄与している。Choline chloride, which functions as a methylating agent in biological processes based on the high energy potential of the nitrogen group in which three methyl groups and one hydroxyl group were present,
It is characterized by high basicity, which causes active hydration of water molecules by related substances and further enhances the antifreeze effect of the cryopreservative. Methyl groups stabilize the natural structure of biological membranes,
As a result, it contributes to their freeze resistance.
塩化コリンは2%の濃度で用いられることが特に好都合
である。It is particularly advantageous for choline chloride to be used in a concentration of 2%.
塩化コリン濃度か低くなると凍結保存剤の凍結防止力を
高くしえなくなり、一方丈に高い濃度のその生物学的有
効化合物は生体高分子との疎水的相互作用に関与して、
膜を安定化させるのではなく膜構造を変化させてしまう
のである。When the concentration of choline chloride is low, the cryoprotectant cannot have high cryoprotective power, while its biologically active compounds at higher concentrations are involved in hydrophobic interactions with biopolymers.
Instead of stabilizing the membrane, it changes the membrane structure.
本発明の他の目的及び利点は、下記のその具体的態様に
関する詳細な説明から明らかになるであろう。Other objects and advantages of the invention will become apparent from the detailed description of specific embodiments thereof below.
態 様
本方法を実施するために金属製容器が冷媒、即ち液体窒
素中に浸漬されるが、この容器は高熱拡散性粉末物質で
満たされており、その中に希釈された精子を入れた容器
が突っ込められる。EMBODIMENTS To carry out the method, a metal container is immersed in a refrigerant, namely liquid nitrogen, which container is filled with a highly thermally diffusive powder substance, in which the diluted spermatozoa are placed. is thrust into it.
本発明は下記のようにして行われる。希釈されると、精
子はグルコース、クエン酸ナトリウム、即ち緩衝塩、抗
ショック成分としての卵黄、生物学的有効物質、即ち塩
化コリン溶液及び凍結防止剤、即ちグリセロールを含有
した事実上水溶液である凍結保存剤と混合される。希釈
された精子は平衡化され、しかる後食品用ホイルで作ら
れた容器中に入れられ、次いでフレア状に広げられて冷
媒、即ち液体窒素の温度まで冷却された高熱拡散性粉末
物質中に入れられ、しかる後容器はそこで貯蔵させるた
めに液体窒素中に素早く移される。The present invention is carried out as follows. Once diluted, the sperm are frozen in a virtually aqueous solution containing glucose, sodium citrate, i.e., a buffer salt, egg yolk as an anti-shock component, a biologically active substance, i.e., choline chloride solution, and a cryoprotectant, i.e., glycerol. Mixed with preservatives. The diluted spermatozoa are equilibrated and then placed in a container made of food grade foil and then flared into a refrigerant, a highly thermally diffusive powder substance cooled to the temperature of liquid nitrogen. The container is then quickly transferred into liquid nitrogen for storage therein.
このようにして冷凍された精子は水浴中で解凍される。Sperm frozen in this way are thawed in a water bath.
例]
精子2mΩを希釈のためにサーモスタット中37°Cで
25〜30分間おき、しかる後グルコース4.0g、ク
エン酸ナトリウム1..2g、卵黄] 1
26.0mg、20%塩化コリン溶液2.0mg、グリ
セロール3.0mM及び残余の水を含有した処理剤を1
:1比で加える。最終グリセロール濃度は1.5%であ
る。このようにして希釈された精子を45分間保持し、
しかる後壁厚0.3mmの食品用ホイルで作られた容器
中に0.5mgずつ入れ、容器の自由端をフレア状に広
げる。精子を凍結させるために、粉末アルミナで満たさ
れかつ液体窒素中に浸漬された事実上金属製容器である
凍結室中に上記容器を入れ、次いで容器を粉末アルミナ
中で5〜10秒間維持し、しかる後液体窒素中にそこで
貯蔵させるべく移す。Example] 2 mΩ of sperm was kept in a thermostat at 37°C for 25-30 minutes for dilution, and then added with 4.0 g of glucose, 1.0 g of sodium citrate. .. 2g, egg yolk] 1 26.0mg, 2.0mg of 20% choline chloride solution, 3.0mM glycerol, and the remaining water.
: Add at a ratio of 1. Final glycerol concentration is 1.5%. The sperm thus diluted was held for 45 minutes,
0.5 mg each is placed in a container made of food grade foil with a back wall thickness of 0.3 mm, and the free end of the container is flared. To freeze the sperm, the container is placed in a freezing chamber, which is essentially a metal container filled with powdered alumina and immersed in liquid nitrogen, and then the container is maintained in the powdered alumina for 5 to 10 seconds; It is then transferred to liquid nitrogen for storage therein.
解凍は、水浴中40℃で容器を浸漬することにより、凍
結保存の3週間後に行う。解凍後、精子のpHは7.5
、精子総数5200万/mil、運動率66%、活動的
運動率51.8%、正常形態率72%である。Thawing is performed after 3 weeks of cryopreservation by immersing the containers at 40° C. in a water bath. After thawing, the pH of sperm is 7.5.
The total sperm count was 52 million/mil, the motility rate was 66%, the active motility rate was 51.8%, and the normal morphology rate was 72%.
精子の生存率は下記式に従い計算される:凍結前に運動
能力のある精子率%
得られた結果によれば、それは82.2%である。The viability of spermatozoa is calculated according to the following formula: Percentage of motile spermatozoa before freezing % According to the obtained results, it is 82.2%.
例2
精子2rJlを希釈のためにサーモスタット中37℃で
25〜30分間おき、しかる後グルコース4.0g1ク
エン酸ナトリウム1.2g、卵黄26.0mg、20%
塩化コリン溶液2.0mg、グリセロール4.0mg及
び残余の水を含有した処理剤を1・1比で加える。最終
グリセロール濃度は2.0%である。この希釈された精
子を45分間保持し、しかる後壁厚0.3mmの食品用
ホイルで作られた容器中に0.5mgずつ入れ、容器の
自由端をフレア状に広げる。精子を凍結させるために、
粉末アルミナで満たされかつ液体窒素中に浸漬された事
実上金属製容器である凍結室中に上記容器を入れ、次い
で容器を粉末アルミナ中で5〜10秒間維持し、しかる
後液体窒素中にそこで貯蔵させるべく移す。Example 2 2 rJl of spermatozoa were kept in a thermostat at 37°C for 25-30 minutes for dilution, then 4.0 g glucose 1 1.2 g sodium citrate, 26.0 mg egg yolk, 20%
A treatment agent containing 2.0 mg of choline chloride solution, 4.0 mg of glycerol and the remainder water is added in a 1:1 ratio. Final glycerol concentration is 2.0%. The diluted spermatozoa are held for 45 minutes and then placed in 0.5 mg portions into containers made of food grade foil with a wall thickness of 0.3 mm, and the free end of the container is flared. To freeze sperm,
The container is placed in a freezing chamber, which is essentially a metal container filled with powdered alumina and immersed in liquid nitrogen, and then the container is maintained in the powdered alumina for 5 to 10 seconds, after which it is placed in liquid nitrogen. Transfer to storage.
解凍は、水浴中40℃で容器を浸漬することにより、凍
結保存の3週間後に行う。解凍後、精子はpH値7,5
、精子総数5200万/mJ?、運動率66%、活動的
運動率53,1%、正常形態率72%である。Thawing is performed after 3 weeks of cryopreservation by immersing the containers at 40° C. in a water bath. After thawing, sperm have a pH value of 7.5.
, total sperm count 52 million/mJ? The rate of movement was 66%, the rate of active movement was 53.1%, and the rate of normal morphology was 72%.
精子の生存率は下記式に従い計算される:凍結前に運動
能力のある精子率%
得られた結果によれば、それは84.2%である。The sperm viability is calculated according to the following formula: % motile sperm before freezing According to the results obtained, it is 84.2%.
例3
精子2r+dlを希釈のためにサーモスタット中37°
Cで25〜30分間おき、しかる後グルコース4.Og
、クエン酸ナトリウム1.2g1卵黄26.0mfl、
20%塩化コリン溶液2.Omρ、グリセロール5.
、 Or+dl及び残余の水を含有した処理剤を1=1
比で加える。最終グリセロール濃度は2.5%である。Example 3 Sperm 2r+dl in thermostat at 37° for dilution
C for 25-30 minutes, then glucose 4. Og
, sodium citrate 1.2g 1 egg yolk 26.0mfl,
20% choline chloride solution2. Omρ, glycerol5.
, 1=1 treatment agent containing Or+dl and remaining water
Add by ratio. Final glycerol concentration is 2.5%.
この希釈された精子を45分間保持し、しかる後壁厚0
.3+nmの食品用ホイルで作られた容器中に0,5m
ρずつ入れ、容器の自由端をフレア状に広げる。精子を
凍結させるために、粉末アルミナで満たされかつ液体窒
素中に浸漬された事実上金属製容器である凍結室中に上
記容器を入れ、次いで容器を粉末アルミナ中で5〜10
秒間維持し、しかる後液体窒素中にそこで貯蔵させるべ
く移す。This diluted sperm was held for 45 minutes and then the wall thickness was 0.
.. 0,5m in a container made of 3+nm food grade foil
Pour in ρ and flare the free end of the container. To freeze the sperm, place the container into a freezing chamber, which is essentially a metal container filled with powdered alumina and immersed in liquid nitrogen, and then place the container in powdered alumina for 5 to 10 minutes.
held for seconds and then transferred to liquid nitrogen for storage therein.
解凍は、水浴中40°Cで容器を浸漬することにより、
凍結保存の3週間後に行う。解凍後、精子はpH値7.
5、精子総数5200万/mρ、運動率66%、活動的
運動率54.7%、正常形態率72%である。Thawing is done by immersing the container at 40°C in a water bath.
This is done 3 weeks after cryopreservation. After thawing, the sperm have a pH value of 7.
5. The total number of spermatozoa was 52 million/mρ, the motility rate was 66%, the active motility rate was 54.7%, and the normal morphology rate was 72%.
精子の生存率は下記式に従い計算される:得られた結果
によれば、それは86.5%である。The viability of spermatozoa is calculated according to the following formula: according to the results obtained, it is 86.5%.
一定の限界内での低グリセロール濃度及び粉末アルミナ
媒体中での高速度凍結の適用により本発明の目的を達成
しつるという事実を立証するために、実施された実験の
結果を表にしたものが以下で示されており、そこには前
記例の結果も含まれている。The following is a tabulation of the results of experiments carried out to establish the fact that the objects of the invention can be achieved by applying low glycerol concentrations within certain limits and high freezing rates in powdered alumina media. It is presented below, which also includes the results of the previous example.
] 6
第1表
低温保存された精子の生存率対凍結媒体の組成第2表
精子の運動性対凍結媒体
1凍結保存剤及びグリセロール
を用いない天然精子
2凍結保存剤を用いるが但し少
量のグリセロールしか用いな
い精子
31.0
41.5
52.0
62.5
73.0
85.0
87.5±1.46
49.1±2.18
67.2±3.18
82.2±2,22
84.2±1.81
86.8±1,16
78.2±1.17
71.0±3.18
1凍結保存剤及びグリセロール
を用いない天然精子
2凍結保存剤を用いるが但し少
量のグリセロールしか用いな
い精子
31.0
415
52.0
62.5
73.0
85.0
22.5±1.38
28.0±2.16
42.0±2.86
51.8±1.12
53.1±2.16
54.7±1.61
50.2±1.56
44.0±2.74
第3表
精子の運動性対精子の低温保存方法
本発明方法 64.1±3.18 54.68±
1.12従来公知の方法 B5.ll±3.64 43
.67±2.47p < 0.05
p−スチューデントーフィッシャー(Student
−Fjsher)による統計処理での差の信頼性指標上
記表のデータは、双方のケースにおける解凍精子の運動
性はそれらの凍結前の運動性と比較して低下していると
いうことを立証している。しかしながら、提案された方
法によれば公知の方法よりも高い活動性を有する精子を
得ることを可能にすることができる。] 6 Table 1 Viability of cryopreserved sperm versus composition of freezing medium Table 2 Sperm motility versus freezing medium 1 Natural sperm without cryopreservative and glycerol 2 Cryopreservative used but with a small amount of glycerol 31.0 41.5 52.0 62.5 73.0 85.0 87.5±1.46 49.1±2.18 67.2±3.18 82.2±2,22 84.2±1.81 86.8±1,16 78.2±1.17 71.0±3.18 1 Natural sperm without cryopreservation agent and glycerol 2 Use cryopreservation agent but with a small amount of glycerol 31.0 415 52.0 62.5 73.0 85.0 22.5±1.38 28.0±2.16 42.0±2.86 51.8±1.12 53. 1±2.16 54.7±1.61 50.2±1.56 44.0±2.74 Table 3 Sperm motility versus sperm cryopreservation method Method of the present invention 64.1±3.18 54 .68±
1.12 Conventionally known methods B5. ll±3.64 43
.. 67±2.47p<0.05 p-Student Fischer
The data in the table above demonstrate that the motility of thawed spermatozoa in both cases is reduced compared to their pre-freezing motility. There is. However, the proposed method makes it possible to obtain spermatozoa with higher activity than known methods.
前記の例は、最も低い結果は天然精子が凍結保存された
場合に得られることを示している。グリセロールなしの
凍結保存剤添加は、細胞の保存の程度をやや高める。更
に優れているのはグリセロールを含めた凍結保存剤によ
る凍結防止であり、最大度の凍結防止は凍結媒体中のグ
リセロール濃度が1.5〜2.5%である場合に得られ
る。本凍結方法における2、5%濃度でのグリセロール
の使用により、19.8%まで生存率を高めることがで
きるが、これは非常に優れた精子保存率である。The above example shows that the lowest results are obtained when natural spermatozoa are cryopreserved. Addition of cryopreservative without glycerol slightly increases the degree of cell preservation. Even better is cryoprotection with cryopreservatives containing glycerol, with the greatest degree of cryoprotection being obtained when the glycerol concentration in the freezing medium is between 1.5 and 2.5%. The use of glycerol at 2.5% concentration in this freezing method can increase the survival rate to 19.8%, which is a very good sperm preservation rate.
以上のように、凍結保存剤中における低濃度グリセロー
ル及び塩化コリンの存在は、いずれの否定的現象も生じ
ない最大に顕著な凍結防止能の発現のためにとって好ま
しい条件を作出することができる。As mentioned above, the presence of low concentrations of glycerol and choline chloride in the cryopreservative can create favorable conditions for the development of the most pronounced cryoprotective ability without any negative phenomena occurring.
このことは、適用される凍結保存剤中の細胞が天然物質
よりも高い生命力を有しているという事実によって特に
立証される。This is particularly evidenced by the fact that the cells in the applied cryopreservative have a higher vitality than in the natural material.
発明の効果
本発明は、不妊症治療における臨床的使用のためのヒト
精子の深冷凍結に関して用途を見出すことができる。か
かる精子ストック(又はバンク)1つ
の使用は、実験−臨床及び実務の医学、並びに飼育動物
の精子の凍結保存に関する進歩とかかわっているのであ
る。EFFECTS OF THE INVENTION The present invention may find application in the deep freezing of human spermatozoa for clinical use in infertility treatment. The use of such sperm stocks (or banks) has implications for experimental-clinical and practical medicine, as well as advances in the cryopreservation of sperm from domestic animals.
Claims (1)
らの冷却を含む精子の低温保存方法であって、 緩衝塩及び抗ショック成分が精子中に導入され、双方が
凍結防止剤と一緒になって凍結保存剤を構成しており、
しかも精子が冷媒温度まで予め冷却された高熱拡散性粉
末物質中の凍結保存剤を媒体として冷却され、上記凍結
保存剤が精子及び凍結保存剤が凍結せしめられていると
きに非結晶相が生成するうえで十分に高い濃度を有して
いることを特徴とする方法。 2、アルミナ(Al_2O_3)が高熱拡散性粉末物質
として用いられる、請求項1に記載の方法。 3、凍結防止剤が1.5〜2.5%の濃度を有する、請
求項1に記載の方法。 4、凍結保存剤が生物学的有効物質を含んでいる、請求
項1に記載の方法。 5、塩化コリンが生物学的有効物質として用いられる、
請求項4に記載の方法。 6、塩化コリンが2%の濃度で用いられる、請求項5に
記載の方法。[Claims] 1. A method for cryopreservation of sperm, comprising the introduction of cryoprotectants into the sperm and cooling them to a refrigerant temperature, wherein buffer salts and anti-shock components are introduced into the sperm, and both together with cryoprotectants constitute a cryopreservative.
Moreover, an amorphous phase is formed when the spermatozoa are cooled using a cryopreservative medium in a highly thermally diffusive powder material that has been pre-cooled to the refrigerant temperature, and the cryopreservative is frozen in the spermatozoa and the cryopreservative agent. A method characterized in that the method has a sufficiently high concentration of 2. The method according to claim 1, wherein alumina (Al_2O_3) is used as the highly thermally diffusive powder material. 3. The method according to claim 1, wherein the cryoprotectant has a concentration of 1.5-2.5%. 4. The method according to claim 1, wherein the cryopreservative contains a biologically active substance. 5. Choline chloride is used as a biologically active substance,
The method according to claim 4. 6. The method according to claim 5, wherein choline chloride is used at a concentration of 2%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63174820A JPH0225426A (en) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | Low temperature preservation of sperm |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63174820A JPH0225426A (en) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | Low temperature preservation of sperm |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0225426A true JPH0225426A (en) | 1990-01-26 |
Family
ID=15985235
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63174820A Pending JPH0225426A (en) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | Low temperature preservation of sperm |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0225426A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100433280B1 (en) * | 2000-09-22 | 2004-05-31 | 대한민국 | Diluent for Boar Sperm Freezing |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5251008A (en) * | 1975-10-17 | 1977-04-23 | Gametrics Ltd | Process for fractioning and storing spermatozoa |
JPS6335501A (en) * | 1986-07-30 | 1988-02-16 | Snow Brand Milk Prod Co Ltd | Freeze-storage of early embryo of rat |
-
1988
- 1988-07-13 JP JP63174820A patent/JPH0225426A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5251008A (en) * | 1975-10-17 | 1977-04-23 | Gametrics Ltd | Process for fractioning and storing spermatozoa |
JPS6335501A (en) * | 1986-07-30 | 1988-02-16 | Snow Brand Milk Prod Co Ltd | Freeze-storage of early embryo of rat |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100433280B1 (en) * | 2000-09-22 | 2004-05-31 | 대한민국 | Diluent for Boar Sperm Freezing |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Vishwanath et al. | Storage of bovine semen in liquid and frozen state | |
US4980277A (en) | Cryoprotectant solution and method | |
US4965185A (en) | Method for low-temperature preservation of embryos | |
US3791384A (en) | Artificial insemination of sows | |
Watson | Recent developments and concepts in the cryopreservation of spermatozoa and the assessment of their post-thawing function | |
Renard et al. | Two-step freezing of two-cell rabbit embryos after partial dehydration at room temperature | |
Rajan et al. | Development and application of cryoprotectants | |
CN102657149B (en) | Ultra-high activity tubule semen freezing method for sheep | |
WO2001078504A2 (en) | Novel warming method of cryopreserved specimens | |
Jha et al. | Cryopreservation of Bangladeshi ram semen using different diluents and manual freezing techniques | |
Mahadevan et al. | Effect of cooling, freezing and thawing rates and storage conditions on preservation of human spermatozoa | |
KR102316820B1 (en) | Composition and cryopreservation method for cryopreservation of bovine germ cells | |
Curry | Cryopreservation of mammalian semen | |
Soylu et al. | Effects of various cryoprotective agents and extender osmolality on post-thawed ram semen | |
JP3694730B2 (en) | Tissue cold preservation solution | |
US4965186A (en) | Method for low-temperature preservation of spermatozoa | |
US20080286863A1 (en) | Method and solutions for cryopreserving oocytes, especially fresh human oocytes | |
Stănescu et al. | Freezing of dog's sperm: a review. | |
JPH0225426A (en) | Low temperature preservation of sperm | |
JP2005261413A (en) | Animal embryo freezing and storing liquid and animal embryo freezing and storing method using the same | |
JP2008118997A (en) | Method and composition for reanimating cryopreserved oocytes | |
KR100270929B1 (en) | A freezing composite and a freezing method of immaturity yolk and thawing method | |
KR100515011B1 (en) | Artificial seminal plasma for cool preservation of the spotted flounder sperm | |
JPH0225401A (en) | Low temperature preservation of germ | |
KR20010036569A (en) | Method for cryopreservation of sperm cells from Korean native goats |