2022年9月8日

为精子创造更有利环境的标本收集杯

我院研究人员获得标本采集杯第二项专利 — TTUHSC的Samuel Prien博士和Lindsay Penrose博士获得了一项专利，对由Prien和Dustie Johnson博士在TTUHSC发明的第一个专利标本收集杯进行了重要改进

自从1978年世界上出现了第一个通过体外受精(IVF)孕育的婴儿以来，该程序已经成为主要的辅助生殖技术之一，被大约七分之一的美国夫妇使用，他们怀孕有困难。

虽然多达五分之一的怀孕问题可以追溯到雌性卵子的问题，但大约25%的怀孕问题与男性的三个主要问题有关:精子数，精子的运动性(运动)精子的形态，或正常的外观。

为了帮助解决这些与男性相关的问题，并提高怀孕成功率，来自德克萨斯理工大学健康科学中心(TTUHSC)医学院妇产科的Samuel Prien博士和Lindsay Penrose博士多年来一直致力于开发一种可以为精子创造更有利环境的标本收集杯。

他们的努力最近获得了一项名为“液体样本收集方法和设备”的专利，这是对普里恩和达斯蒂·约翰逊博士在TTUHSC发明的第一个专利收集杯的重要改进。该设备被称为DISC(改进精液收集设备)，由RSI技术公司以品牌名ProteX出售。

“基本上，它所做的是试图阻止精子认为它们已经离开了男性身体;它保护精子，就像在男性体内保护精子一样，”普里恩解释说。“它将样品保持在大约合适的温度，不会让它受到正常样品杯中存在的许多其他影响。”

普里恩说，一个典型的人类精液样本含有大约一茶匙的物质。当放入标准的样品杯时，它会在杯底展开，并在与塑料接触时迅速冷却。样品还暴露在额外的空气中，这种空气会氧化并损害精子。原始的DISC创造了一个环境，样品被汇集到尽可能小的暴露表面积。这个杯子限制了样品的温度，因此它可以决定自己的温度，它暴露在氧气中的时间大大减少。

“DISC的新版本增加了额外的保护级别，以防止对细胞的生化损伤，”普里恩说。“这些新特性降低了精子加工过程中受损的几率，尤其是其DNA。提供最好的采集环境应该会产生更健康的精子;更健康的精子会产生最好的胚胎，而最好的胚胎会为寻求生殖治疗的夫妇带来更多的婴儿。”

普里恩说，在需要进行ART手术的情况下，DISC提供了更好的整体精子样本，这增加了夫妇成功怀孕的机会。使用原始DISC得到的精子样本比用标准杯收集的样本在更长的时间内有更多的活力。因为这增加了功能精子库的可用性，这可能意味着医生能够进行一个简单、低成本的手术(如子宫内人工授精)，只需花费几百美元，而需要一对夫妇通过“高科技”的手术，如体外受精，需要花费数万美元。

然而，普里恩说，最初的DISC做得不好的一件事是保护精子细胞中的DNA。环境中的游离氧自由基，无论是来自男性自己的精液还是来自其他环境因素，如杯子里的塑料，都对精子有负面影响，因为它基本上会破坏精子的DNA分子。

为了减少DNA损伤的几率，多年来，从业人员一直试图在标本杯中加入抗氧液体，希望由此产生的精子足够多。不幸的是，这并不是很有效。事实上，普里恩说，这对精子来说可能比没有任何保护更糟糕，因为精子需要少量的游离氧自由基来引起化学反应。他将其比作“金发姑娘困境”(Goldilocks dilemma)，即太多是坏的，太少是坏的，所以它需要恰到好处。

普里恩说:“你的浓度太高，然后又太低，精子不喜欢这样。”“我们用这项最新专利所做的就是将抗氧化剂直接融入塑料中，塑料就像一个水槽。额外的自由基会被塑料吸收，所以你把它们保持在合适的水平，DNA就不会被破坏，至少从我们的研究来看是这样的。这并不是说我们使新的DISC比原来的好了一定比例，而是我们为精子细胞增加了一层全新的保护层。”

为患者提供最健康的精子样本是创建原始DISC和改进第二版采集系统的出发点。彭罗斯说，现在有一些数据显示，虽然使用ProteX罩杯的怀孕率是一样的，但大约25%的夫妇成功分娩。换句话说，怀孕的数量没有增加，但怀孕的质量有了显著的提高。

彭罗斯强调说:“这告诉我们，胚胎会被植入，因为这是胚胎的功能，但并不是所有的胚胎都会变成婴儿。”“这就是我们的目标:让病人把婴儿带回家，所以我很高兴看到这项新专利投入使用，因为DNA碎片在我们的领域是一个大问题。如果你没有好的DNA，你就不会产生一个好的胚胎。它会被植入，但你不会有孩子。”

现在他们已经获得了第二代DISC的专利，彭罗斯正期待着指挥临床试验使用他们的新技术。她希望新设备能在原先DISC生产的25%的带回家婴儿增加的基础上有所改善。