本发明专利技术提供用于分选精子的系统和方法。所述系统包括壳体和由壳体支撑的微流体系统。所述系统还包括入口和出口，所述入口提供通往微流体系统的路径以将精子输送至微流体系统，所述出口提供通往微流体系统的路径以从微流体系统收集被分选的精子。所述微流体系统提供精子从入口到出口的流通通路，且包括至少一个从入口延伸至出口的通道，以使通过入口被输送至微流体系统的精子沿着流通通路向出口流动。所述微流体系统还包括过滤器，所述过滤器包含第一多微孔且设置在入口和出口之间的流通通路中，以使沿着流通通路转移的精子移动穿过过滤器并克服重力以到达出口。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本专利技术基于2013年11月20日提交且标题为“SYSTEM AND METHOD FOR SPERM SORTING(用于精子分选的系统和方法)”的美国临时申请号61/906,740并要求其优先权，其通过引用全文纳入本文用于所有目的。关于联邦资助研究/开发的声明不适用专利技术背景本专利技术一般涉及用于精子分选的系统和方法。根据估计，全世界有7000万以上的不孕夫妇。每4对不孕夫妇中大约有1对寻求临床治疗，其中，根据数据来源，不孕病例中大约50％可能是由男性因素导致的。在生殖临床上通常采用辅助生育技术(ARTs)来治疗不孕夫妇，所述辅助生育技术例如有体外受精(IVF)、卵细胞胞浆内单精子注射(ICSI)和宫腔内人工授精(IUI)。随着由环境和生理环境导致的男性不育的概率的增加，在生殖临床上存在不断增长的使用ARTs的需求。对最具活动力且形态正常的精子进行分离是常用的IVF/ICSI方法的不可或缺的步骤。从未经处理的精液(储备精子)中选择健康的精子是重要的，原因在于其需要选择的精子不仅是高度活动的，而且具有正常形态，成熟的核，并具有较少的反应性氧物质(ROS)产生。尽管目前IVF/ICSI操作带来大约50％的成功受孕，但是如果选择的精子异常，则结果可受到显著的损害。目前，更广为人知的ART技术采用基于离心的精子上游(swim-up)、密度梯度分离方法，以及基于微流体的方法，使用/不使用化学趋向性来分选精子。这些技术在如同IVF/ICSI那样精密的方法的使用中时存在潜在的缺陷和限制。
值得注意的是基于离心的精子分选技术(例如上游)，在重复的离心步骤中会牺牲精子质量。精子样品质量在上游技术过程中会由于ROS的产生而下降。暴露于ROS能极大地损害看似活动且健康的精子的DNA。进一步，基于离心的精子分选技术是劳动密集型的，且结果会随着技术员的变化而变化。基于微流体的精子分选技术具有优点，因为其能够精确地对小体积的精子样品进行操作。另一方面，基于微流体的精子分选装置具有极低的处理量，且仅能处理少量的精液(例如2μl-50μl)，这限制了它们在生殖临床上的应用，其中正常精子样品的体积可为1.5ml以上。在临床ICSI操作中，胚胎学家平均需要20个卵母细胞，能够在四个皮氏培养皿进行操作，且需要20个精子。胚胎学家希望在少精子症样品中从数百个精子中选择这20个精子。这种情形下会需要对单个精子进行即时监控，并在20个精子到达出口时从出口对精子进行收集，这在使用现有临床或微流体技术时是无法实现的。在第二种操作中，胚胎学家操作健康的样品，使用悬浮在5-20μl悬液中的将会导入卵母细胞的50万个健康的精子实施体外受精。然而，如上所述的现有分选系统不能提供满足这些标准所需的处理量。以往，使用光学显微镜对精子进行成像以用于计算机辅助精子分析(CASA)和用于ARTs的精子活动力的人工鉴定。该传统的方法由于其视野(field of view，FOV)小而在同时追踪大量精子的情况中存在限制。另外，精子追踪和活动力分析在分选之后实施。目前不存在能够同时分选和分析精子的系统。因此需要提供用于处理(包括例如分选)精子的系统和方法，所述系统和方法不损伤精子或将精子置于潜在损伤环境。进一步，需要提供能够分析精子但是高效且能够规模化(scale)的系统和方法。
技术实现思路
本专利技术通过提供系统和方法来克服上述的缺陷，所述系统和方法整合微流体和宏流体(macro-fluidics)，以高效选择有利地适合受精的精子的方式对精子进行分选。具体而言，本专利技术认识到最需要的是适于受精的精子，且能够使用本专利技术的系统以及与受精过程中相似的环境来对所述精子进行选择和分选。
对此，提供一种系统，其中大型贮藏室通过微孔连接以模拟女性生殖道。提供一种系统和方法，从而最具活动力、形态正常、成熟和功能性的精子克服重力选择性地穿过微孔，留下死亡或功能性较弱的精子。本专利技术是无化学品、不使用离心和液流的技术，其中以高回收率从未经处理的精液样品中分离功能性精子。根据本专利技术的一个方面，提供用于分选精子的系统，所述系统包括壳体以及由壳体支撑的微流体系统。所述系统还包括入口和出口，所述入口在微流体系统中提供路径以将精子输送至微流体系统，所述出口提供通往微流体系统的路径以从微流体系统收集被分选的精子。所述微流体系统提供精子从入口到出口的流通通路，且包括至少一个从入口延伸至出口的通道，以使通过入口被输送至微流体系统的精子沿着流通通路向出口流动。所述微流体系统还包括过滤器，所述过滤器包含多个微孔，且设置在入口和出口之间的流通通路中，以使沿着流通通路运行的精子移动穿过过滤器并克服重力而到达出口。根据本专利技术的另一个方面，公开了用于分选精子的方法，所述方法包括：将精子样品输送至与微流体系统连接的入口；使精子样品中的精子沿流通通路运行穿过微流体系统朝向出口，所述出口提供通往微流体系统的路径以从微流体系统收集被分选的精子。所述方法还包括：在到达出口之前利用具有多个微孔的过滤器以及重力对精子进行过滤，以限制精子移动穿过所述过滤器。所述方法进一步包括：穿过所述过滤器并克服重力之后对运行至所述出口的精子进行收集。通过以下描述可以清楚地了解本专利技术的上述和其他方面和优势。在以下说明书中，参照构成说明书的一部分的附图，其中以说明性方式显示了本专利技术的优选实施方式。这类实施方式不必然代表本专利技术的全部范围，而是因此对权利要求进行说明并在本文中解释本专利技术的范围。附图的简要说明图1A是根据本专利技术的精子分选系统的俯视图。图1B是图1A所示系统的截面视图。图1C是具有收集腔室以浓缩被分选的精子的多通道系统的示意图。图1D是具有收集/浓缩腔室以及与入口连接的多通道的多空腔系统的示意图。图2A是根据本专利技术的精子分选和成像系统的剖视截面视图。图2B是图1A或2A所示微流体系统的详细透视图。图2C是根据本专利技术的多通道微流体系统的示意图。图2D是根据本专利技术的精子分选和成像系统的系统整体的截面视图。图3是根据本专利技术的用于精子分选的原型系统的透视图。图4是使用本专利技术而获得的一系列精子的图像。图5A是说明使用不同孔径的过滤器并在不同时间点回收的人类精子的活性的图。图5B是说明使用不同芯片的被分选精子的回收率的图。图6A、6B和6C分别是说明使用3、5和8μm的MMSS芯片的储备精子和分选精子的曲线速度(VCL)、直线速度(VSL)和平均通路速度(VAP)的图。图7是显示储备精子和分选精子的正常形态(％)的图。图8是显示计算出的储备精子和分选精子的成熟精子百分比的图。图9A是显示使用3、5和8μm过滤器装置分选的精子的图，其与上游方法和洗涤方法比较，呈现了显著更少的ROS产生。图9B-9G是反应性氧物质(ROS)产生的图，其中分别如下：(B)精液样品，(C)洗涤过的精子、(D)使用上游方法分选的精子(ROS区域用圆标出)、(E)使用3μm的MMSS芯片分选的精子、(F)使用5μm的MMSS芯片分选的精子，以及(G)使用8μm的MMSS芯片分选的精子。图10A是显示使用5和8μm的MMSS芯片分选的精子的图，其与上游和未分选的精液样品相比，呈现了显著更少的DNA片段化。图10B-10F是DNA片段化本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于分选精子的系统，所述系统包括：壳体；由壳体支撑的微流体系统；入口，所述入口提供通往微流体系统的路径以将精子输送至微流体系统；出口，所述出口提供通往微流体系统的路径以从微流体系统收集被分选的精子；其中，所述微流体系统提供精子从入口到出口的流通通路，其包括：至少一个从入口延伸至出口的通道，以使通过入口被输送至微流体系统的精子沿着流通通路向出口流动；和过滤器，所述过滤器包含多个微孔且设置在流通通路中，以使沿着流通通路运行的精子移动穿过过滤器并克服重力以到达出口。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.20 US 61/906,7401.一种用于分选精子的系统，所述系统包括：壳体；由壳体支撑的微流体系统；入口，所述入口提供通往微流体系统的路径以将精子输送至微流体系统；出口，所述出口提供通往微流体系统的路径以从微流体系统收集被分选的精子；其中，所述微流体系统提供精子从入口到出口的流通通路，其包括：至少一个从入口延伸至出口的通道，以使通过入口被输送至微流体系统的精子沿着流通通路向出口流动；和过滤器，所述过滤器包含多个微孔且设置在流通通路中，以使沿着流通通路运行的精子移动穿过过滤器并克服重力以到达出口。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，对所述多个微孔的尺寸进行设置以使精子头部能够穿过所述微孔。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个微孔包括尺寸至少为1μm的微孔。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个微孔包括尺寸低于10μm的微孔。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个微孔包括形状为球形的微孔。6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述过滤器包括聚碳酸酯过滤器。7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括设置于出口的收集腔室。8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述收集腔室包括两个子腔室。9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述过滤器设置在两个子腔室中的一个内。10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，对所述两个子腔室中的第一个进行配置以收集缔合有精子的新鲜精液，对所述两个子腔室中的第二个进行配置以使活动精子输送至出口并限制非活动精子。11.如权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：U·德米尔奇，W·阿斯加尔，
申请(专利权)人：布里格姆女子医院有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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