世上最"古老"的精子還活著！等了50年迎來新生命

1968年，悉尼大學(xué)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室利用精子冷凍技術(shù)凍存了四只美利奴公羊的精子，截至目前，這批精子是世界上所有物種中最古老的存活精子。

近日，悉尼大學(xué)的動(dòng)物繁殖專家Simon deGraaf團(tuán)隊(duì)成功復(fù)蘇了這批”50歲“的凍存精子，對(duì)56只母羊進(jìn)行體外受精，其中34只母羊成功受孕，受孕率達(dá)61%，相比僅凍存一年的精子59%的受孕率相比，幾乎不相上下，這也提示了長(zhǎng)期冷凍精子的可行性。

悉尼大學(xué)分享了其中一個(gè)“原始精子捐獻(xiàn)者”的照片，一只名為Sir Freddie的公羊。Sir Freddie出生于1959年。

精子冷凍技術(shù)作為輔助生殖技術(shù)的一項(xiàng)重要手段，已成功應(yīng)用于動(dòng)物醫(yī)學(xué)及人類醫(yī)學(xué)，相信大家已耳熟能詳。但凍存整整50年的精子還能保持相當(dāng)?shù)幕盍蜕?，在生殖領(lǐng)域還是較大的進(jìn)步，那么這到底是怎么做到的呢？我們今天就來為大家介紹一下。

在顯微鏡下觀察到的來自50年前的精液 | University of Sydney

什么是精子凍存技術(shù)？

精子冷凍保存技術(shù)是指將精液進(jìn)行特殊處理，保存在超低溫環(huán)境，可長(zhǎng)期保存精子的活性，以達(dá)到保持雄性生育力的目的。

冷凍精液的最大優(yōu)點(diǎn)是可長(zhǎng)期保存，使精液的使用不受時(shí)間、地域以及雄性動(dòng)物壽命的限制，且可維持細(xì)胞遺傳形狀的穩(wěn)定性。世界上最早的凍存精子后代是1951年誕生的一頭小牛，很快便應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)。第一例人類凍存精子的嬰兒誕生于1953年，此后輔助生殖技術(shù)便如雨后春筍般開展起來。

如何冷凍精子？

哺乳動(dòng)物的精子冷凍技術(shù)最早開始于200年前，最初是1776年Lazaro Spallanzani嘗試將精子在雪中逐漸冷卻，直到1949年P(guān)olge提出甘油凍存細(xì)胞的方法，這也為細(xì)胞凍存包括精液保存技術(shù)帶來了突破。

細(xì)胞凍存時(shí)最大的問題在于低溫條件下細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生冰晶，從而使細(xì)胞產(chǎn)生內(nèi)源性的機(jī)械損傷，引起細(xì)胞內(nèi)環(huán)境滲透壓、PH、電解質(zhì)等的改變，造成細(xì)胞的致命性損傷。而目前最常用的細(xì)胞凍存試劑是甘油或者二甲亞砜，這兩種物質(zhì)一方面可以提高細(xì)胞膜對(duì)水的通透性，另一方面使冰點(diǎn)降低，延緩凍結(jié)過程。緩慢冷凍時(shí)可使細(xì)胞內(nèi)的水分滲出至細(xì)胞外，減少細(xì)胞內(nèi)冰晶的形成，從而減少由于冰晶形成造成的細(xì)胞損傷。

簡(jiǎn)單來講，精子冷凍主要向精子細(xì)胞中加入配制好的細(xì)胞凍存液，標(biāo)準(zhǔn)冷凍速度開始為-1 到 -2℃/min，當(dāng)溫度低于-25℃時(shí)可加速，到-80℃之后可直接投入液氮內(nèi)（-196℃）。復(fù)蘇冷凍精子時(shí)主要是要快速融化，能使胞外冰晶迅速融化，防止水分滲入胞內(nèi)再次形成冰晶而損傷細(xì)胞。

何為單精子冷凍技術(shù)？

常規(guī)的精子凍存技術(shù)會(huì)不同程度地丟失或損傷凍融精子，而非梗阻性無精癥患者和隱匿性精子癥患者的精子數(shù)量少、運(yùn)動(dòng)性差，顯然并不適合常規(guī)精子冷凍方法。因此，科學(xué)家在常規(guī)精子凍存技術(shù)的基礎(chǔ)上，探索出微量精子冷凍方法—;—;單精子冷凍技術(shù)。

所謂單精子冷凍技術(shù)，是指將嚴(yán)重少精子癥或無精子癥男性患者經(jīng)過治療或手術(shù)后取得的極少量精子逐個(gè)挑選出來，在冷凍前確定每條精子的情況，將質(zhì)量?jī)?yōu)良的精子加載在特殊的載體上，放入零下196℃液氮進(jìn)行保存的技術(shù)。通過新載體cropiece實(shí)施此項(xiàng)技術(shù)，李錚教授團(tuán)隊(duì)已于2016年報(bào)道了我國(guó)首例單精子冷凍試管嬰兒的誕生，為我國(guó)近百萬無精癥患者帶來希望。

為什么精子冷凍50年還可以孕育生命？

前面我們也提到精子凍存的關(guān)鍵在于“慢凍速融“，配合細(xì)胞保存液的使用，解決了在凍存過程細(xì)胞的損傷，保證了細(xì)胞膜的完整性不被破壞。同時(shí)在液氮中保存時(shí)，細(xì)胞處于非活動(dòng)耗能狀態(tài)，減少有害物質(zhì)產(chǎn)生堆積、維持細(xì)胞理化性質(zhì)穩(wěn)定、防止DNA、mRNA降解、防止核蛋白易位以及半胱氨酸自由基二硫鍵斷裂等，從而維持遺傳物質(zhì)穩(wěn)定性。

凍存精子經(jīng)過復(fù)蘇后，恢復(fù)活性及正常活動(dòng)性，結(jié)合卵細(xì)胞重獲受精能力，從而孕育生命。

圖片來源：Spermcryopreservation update: Cryodamage, markers,and factors affecting the sperm freezability inpigs

人類精子凍存技術(shù)有何應(yīng)用？

自1953年Bunge等人首次探索人類精子凍存技術(shù)至今，精子凍存技術(shù)已有60多年發(fā)展歷史，其在輔助生殖領(lǐng)域起到至關(guān)重要的作用。且是目前唯一有效的男性生育力保存的方式，為廣大患者帶來福音。

其目前主要應(yīng)用范圍有：

為中重度少精癥、弱精癥男性患者進(jìn)行精液凍存，用于后期輔助生殖；

凍存志愿者精液，為男方無精癥夫婦提供精子來源；

為放化療前腫瘤患者、輸精管絕育術(shù)前患者、移植患者等進(jìn)行自體精液保存，保存生育力。