卵胞浆内单精子显微注射技术(ICSI) 刘甜甜17301050283 摘要:卵胞浆内单精子显微注射技术( intracytoplasmic sperm injection, ICSI)是显微受精的一种,以其高效性已广泛应用于生产、科研和医学的诸多领 域。本文主要围绕该技术的原理、应用及优缺点等方面进行探讨 关键词:卵胞浆内单精子显微注射技术原理应用优缺点 技术背景 据统计,在目前造成夫妻不孕的因素当中,男性因素大约占30%,这些男性不 育因素包括:少精、弱精以及精子畸形等。无论是体内受精还是体外受精,这些 因素都容易导致受精过程中精子无法穿过卵母细胞透明带而不能实现精卵结合, 最终不能受精或受精率低下。虽然多年来人们企图通过药物和手术治疗来提高精 子的质量,但是效果微弱甚至无效,因此以治疗男性不育症为主要目的的显微受 精技术应运而生,并迅速发展。其中,卵胞浆内单精子显微注射技术更是人类辅 助生殖技术的一个突破性进步,开创了男性不育症治疗的新纪元。 技术原理 1、概述 卵胞浆内单精子显微注射技术(ICSI)是通过显微操作技术将单个精子注射 到卵母细胞胞浆内使精卵结合受精,并将受精卵体外培养形成早期胚胎移植入母 体子宫内的一种较为精细、尖端的辅助生殖技术。 简单来说,当男性精子质量欠佳时,精子无法自行钻到卵子内,需要借助外 界力量一—ICSI技术,人为地在卵子壁上扎一个小孔,再将精子从回吸的胞质 中注射到卵子内,帮助精子完成受精。 图7:C5l过程:A)在3点位置定位含精子的注射针:B)推动注射针突破透明带;C)吸入胞质(箭头指示)D)在罪子的中间吐出含精子的胞质(箭头指示 (图片来源于 the Centre cf Reproductive Medicine and Andrology, VF laboratory. Munster, permany 2、ICSI受精机理 2.1生理过程中MⅡ期卵子的激活:在生理过程中,获能的精子与透明带结合, 发生顶体反应,然后穿越透明带,精子融合开始后精子被制动,后者引起膜磷酸
卵胞浆内单精子显微注射技术（ICSI） 刘甜甜 17301050283 摘要：卵胞浆内单精子显微注射技术（intracytoplasmic sperm injection, ICSI）是显微受精的一种，以其高效性已广泛应用于生产、科研和医学的诸多领 域。本文主要围绕该技术的原理、应用及优缺点等方面进行探讨。 关键词：卵胞浆内单精子显微注射技术 原理 应用 优缺点 一、 技术背景 据统计，在目前造成夫妻不孕的因素当中，男性因素大约占 30％，这些男性不 育因素包括：少精、弱精以及精子畸形等。无论是体内受精还是体外受精，这些 因素都容易导致受精过程中精子无法穿过卵母细胞透明带而不能实现精卵结合， 最终不能受精或受精率低下。虽然多年来人们企图通过药物和手术治疗来提高精 子的质量，但是效果微弱甚至无效，因此以治疗男性不育症为主要目的的显微受 精技术应运而生，并迅速发展。其中，卵胞浆内单精子显微注射技术更是人类辅 助生殖技术的一个突破性进步，开创了男性不育症治疗的新纪元。 二、 技术原理 1、 概述 卵胞浆内单精子显微注射技术（ICSI）是通过显微操作技术将单个精子注射 到卵母细胞胞浆内使精卵结合受精，并将受精卵体外培养形成早期胚胎移植入母 体子宫内的一种较为精细、尖端的辅助生殖技术。 简单来说，当男性精子质量欠佳时，精子无法自行钻到卵子内，需要借助外 界力量——ICSI 技术，人为地在卵子壁上扎一个小孔，再将精子从回吸的胞质 中注射到卵子内，帮助精子完成受精。 2、ICSI 受精机理 2.1 生理过程中 MⅡ期卵子的激活：在生理过程中，获能的精子与透明带结合， 发生顶体反应，然后穿越透明带，精子融合开始后精子被制动，后者引起膜磷酸
酶的激活,膜的超极化是精卵融合后的第一个反应,使卵细胞产生连续脉冲二价 钙离子释放,激活卵子的成熟促进因子(MPF),从而激活MⅡ期的卵细胞 2.2ICSI过程中卵子的人工激活:ICSI时卵子不发生自然激活过程。显微注射 针穿刺卵膜将引发二钾钙离子的释放,在注射精子前回吸部分胞浆,以及将精子 推入胞浆后退针,这一系列的刺激对卵子产生激活作用,卵浆内的酶促进精细胞 的膜释放精子细胞溶解蛋白,可进一步激活卵子。另外,精子制动过程部分破坏 了精子尾部胞膜,确保精子进入卵母细胞胞浆后释放精子蛋白以激活卵母细胞。 3、具体操作方法 3.Ⅰ卵子的处理:在解剖镜下检出卵细胞,用培养液冲洗,判断其成熟度,然后 移入卵细胞培养液中,放入5%二氧化碳、37°C培养箱中培养4-6小时,于取 卵后4-6小时,用浓度为80KIUL的透明质酸酶消化卵丘,去卵丘后选择有第 极体的成熟卵母细胞进行ICSI授精 显微镜下收集到的卵子) 3.2精子的处理:如果精子活动度较好(大于5×10的六次方/m1)可采用上游 法;如整个 Makler计数器视野的精子数目<10条,则直接离心法;如冷冻精液 附睾或睾丸取精,一般采用微量 Percoll梯度离心法处理。注射前将处理好的精
酶的激活，膜的超极化是精卵融合后的第一个反应，使卵细胞产生连续脉冲二价 钙离子释放，激活卵子的成熟促进因子（MPF），从而激活 MⅡ期的卵细胞。 2.2 ICSI 过程中卵子的人工激活：ICSI 时卵子不发生自然激活过程。显微注射 针穿刺卵膜将引发二钾钙离子的释放，在注射精子前回吸部分胞浆，以及将精子 推入胞浆后退针，这一系列的刺激对卵子产生激活作用，卵浆内的酶促进精细胞 的膜释放精子细胞溶解蛋白，可进一步激活卵子。另外，精子制动过程部分破坏 了精子尾部胞膜，确保精子进入卵母细胞胞浆后释放精子蛋白以激活卵母细胞。 3、具体操作方法 3.1 卵子的处理：在解剖镜下检出卵细胞，用培养液冲洗，判断其成熟度，然后 移入卵细胞培养液中，放入 5％二氧化碳、37°C 培养箱中培养 4-6 小时，于取 卵后 4-6 小时，用浓度为 80KIU/L 的透明质酸酶消化卵丘，去卵丘后选择有第一 极体的成熟卵母细胞进行 ICSI 授精。 （显微镜下收集到的卵子） 3.2 精子的处理：如果精子活动度较好（大于 5×10 的六次方/ml）可采用上游 法；如整个 Makler 计数器视野的精子数目＜10 条，则直接离心法；如冷冻精液、 附睾或睾丸取精，一般采用微量 Percoll 梯度离心法处理。注射前将处理好的精
子置于含有PVP的工作液中。 (显微镜下精子计数) 3.3显微注射的过程 3.3.1精子的制动:将显微镜视野置于PⅦP工作液的边缘,可见到精子沿边缘游 动,然后将显微注射针调节至与精子同一平面,选择一条活动和形态正常的精子, 置显微注射针于精子尾部的中点,迅速快捷地切断其尾部,精子活动立即停止, 先尾后头将精子吸入显微注射针 3.3.2精子的注射:用固定针将卵子轻轻吸稳,使第一极体位于6点或12点处, 这样可避免损伤纺锤体,将显微注射针中的精子推出距针尖10-20微米处,将注 射针从卵子3点钟或9点钟处穿越透明带及浆膜进入胞浆,直到卵膜穿破为止, 回吸部分胞浆,然后再将精子与回吸的胞浆和尽量少的PVP一起注入卵子胞浆 内,最后迅速撤出注射针,检査精子是否确实在胞浆内,如果发现精子在卵周间 隙,则要重新注射 三、技术应用 1、1978年,世界上第一个试管婴儿在英国诞生,是 steptoe博士和 Edowrds 教授共同研究的成果,被称为人类医学史上的奇迹, Edowrds教授也因此在2010 年获得诺贝尔医学奖 2、1992年,比利时的 Palermo医师在人类身上成功应用了卵胞浆内单精子 注射技术(ICSI),诞生了世界上首例ICSI试管婴儿。这项技术可以解决常规受 精失败的问题,因此提高了IVF的成功率。ICSⅠ对重度少弱精、以及需睾丸取
子置于含有 PVP 的工作液中。 （显微镜下精子计数） 3.3 显微注射的过程 3.3.1 精子的制动：将显微镜视野置于 PVP 工作液的边缘，可见到精子沿边缘游 动，然后将显微注射针调节至与精子同一平面，选择一条活动和形态正常的精子， 置显微注射针于精子尾部的中点，迅速快捷地切断其尾部，精子活动立即停止， 先尾后头将精子吸入显微注射针。 3.3.2 精子的注射：用固定针将卵子轻轻吸稳，使第一极体位于 6 点或 12 点处， 这样可避免损伤纺锤体，将显微注射针中的精子推出距针尖 10-20 微米处，将注 射针从卵子 3 点钟或 9 点钟处穿越透明带及浆膜进入胞浆，直到卵膜穿破为止， 回吸部分胞浆，然后再将精子与回吸的胞浆和尽量少的 PVP 一起注入卵子胞浆 内，最后迅速撤出注射针，检查精子是否确实在胞浆内，如果发现精子在卵周间 隙，则要重新注射。 三、技术应用 1、1978 年，世界上第一个试管婴儿在英国诞生，是 steptoe 博士和 Edowrds 教授共同研究的成果，被称为人类医学史上的奇迹，Edowrds 教授也因此在 2010 年获得诺贝尔医学奖。 2、1992 年，比利时的 Palermo 医师在人类身上成功应用了卵胞浆内单精子 注射技术（ICSI），诞生了世界上首例 ICSI 试管婴儿。这项技术可以解决常规受 精失败的问题，因此提高了 IVF 的成功率。ICSI 对重度少弱精、以及需睾丸取
精的男性不孕症患者的治疗,具有里程碑的意义。 3、1996年,第一对夫妇成功使用卵胞浆内单精子显微注射术诞下一女,卵 胞浆内单精子显微注射术受到了全世界的关注。 4、目前,全国己有大约10万不孕不育夫妇通过胞浆内单精子注射术实现了 拥有自己宝宝的梦想 四、技术优缺点 1、优点 (1)单精受精率高 (2)精子浓度、形态对受精无影响 (3)单一精子完成试管周期 主要是精子绕过了透明带和卵子质膜对精子进入卵子的阻碍,且精子无 需发生顶体反应,单精子注射可以将精子中的基因完整地注射到卵子内,其 他常规无法受精的严重男性不育患者,采用单精子注射技术受精成功率可以 达到90%以上。 (4)保障囊胚品质 健康的囊胚的形成主要依赖于精子和卵子的质量,在ICSI的基础上, 胚胎发育成囊胚后做PGD遗传学基因诊断(第三代试管婴儿技术),能够大 幅度提高试管婴儿的成功率。 2、缺点 1)或增后代不育风险 在试管受精的治疗中,有90%-95%选择使用ICSI技术。然而,一些研究 表明,通过ICSI技术诞生的试管儿童,随着年龄的增长会出现更高风险的 医学问题,其中就包括男性不育。 Jardine教授曾说道:“我们认为这项技术由于程序简单而被使用的太 过于广泛。提倡这项技术的科学家们已经知道,通过ICSI技术出生的男孩 很可能拥有较低的精子量。因此我们非常担心它的广泛推广。” 谢菲尔德大学试管受精专家兼英国生育协会主席 AllanPacey说道:“我 们知道,ICSI技术出生的孩子会在以后的生活中出现更多的风险,而且不育 就是其中之一。鉴于这些原因,我们应当谨慎对待这项技术的使用。” (2)违背自然受精的生物学法则而具有很大的遗传风险 (亲代的精子遗传和表观遗传缺陷导致后代遗传风险增加) ICSI的安全性主要与男方的遗传状态有关,而与ICSI的操作技术本身 及精子的运动能力、精子是否成熟无关。少数少弱精症、无精症患者存在遗 传缺陷,通过ICSI有可能将此遗传缺陷传递给男性后代 (3)致畸作用受争议,安全性不足 虽然ICSI技术的结果令人鼓舞,但仍没有确切的证据排除其对胚胎发 育的影响,即它的致畸作用。但是,同时又有研究表明,ICSI大的致畸率在 允许范围内,认为ICSI的操作步骤应该是安全的。所以,目前该技术的安全 性还是存在争议的。 五、总结
精的男性不孕症患者的治疗，具有里程碑的意义。 3、1996 年，第一对夫妇成功使用卵胞浆内单精子显微注射术诞下一女，卵 胞浆内单精子显微注射术受到了全世界的关注。 4、目前，全国已有大约 10 万不孕不育夫妇通过胞浆内单精子注射术实现了 拥有自己宝宝的梦想。 四、 技术优缺点 1、优点 （1）单精受精率高 （2）精子浓度、形态对受精无影响 （3）单一精子完成试管周期 主要是精子绕过了透明带和卵子质膜对精子进入卵子的阻碍，且精子无 需发生顶体反应，单精子注射可以将精子中的基因完整地注射到卵子内，其 他常规无法受精的严重男性不育患者，采用单精子注射技术受精成功率可以 达到 90%以上。 （4）保障囊胚品质 健康的囊胚的形成主要依赖于精子和卵子的质量，在 ICSI 的基础上， 胚胎发育成囊胚后做 PGD 遗传学基因诊断（第三代试管婴儿技术），能够大 幅度提高试管婴儿的成功率。 2、缺点 （1）或增后代不育风险 在试管受精的治疗中，有 90%-95%选择使用 ICSI 技术。然而，一些研究 表明，通过 ICSI 技术诞生的试管儿童，随着年龄的增长会出现更高风险的 医学问题，其中就包括男性不育。 Jardine 教授曾说道：“我们认为这项技术由于程序简单而被使用的太 过于广泛。提倡这项技术的科学家们已经知道，通过 ICSI 技术出生的男孩 很可能拥有较低的精子量。因此我们非常担心它的广泛推广。” 谢菲尔德大学试管受精专家兼英国生育协会主席 AllanPacey 说道：“我 们知道，ICSI 技术出生的孩子会在以后的生活中出现更多的风险，而且不育 就是其中之一。鉴于这些原因，我们应当谨慎对待这项技术的使用。” （2）违背自然受精的生物学法则而具有很大的遗传风险 （亲代的精子遗传和表观遗传缺陷导致后代遗传风险增加） ICSI 的安全性主要与男方的遗传状态有关，而与 ICSI 的操作技术本身 及精子的运动能力、精子是否成熟无关。少数少弱精症、无精症患者存在遗 传缺陷，通过 ICSI 有可能将此遗传缺陷传递给男性后代。 （3） 致畸作用受争议，安全性不足 虽然 ICSI 技术的结果令人鼓舞，但仍没有确切的证据排除其对胚胎发 育的影响，即它的致畸作用。但是，同时又有研究表明，ICSI 大的致畸率在 允许范围内，认为 ICSI 的操作步骤应该是安全的。所以，目前该技术的安全 性还是存在争议的。 五、 总结
总之,卵胞浆内单精子显微注射技术是辅助生殖技术中的一座里程碑,尽管 它还面临许多需要解决的问题,但它已经给一些家庭带去了福音,发挥了巨大的 作用,具有不可估量的价值。我们对于它可能产生的副作用,不论是置之不理, 或是过分担忧都是不恰当的,应该选择合适的对象,采取严格的操作规程,其结 果应该是安全的。相信随着未来科学技术水平的发展,ICSI技术的缺点与局限 性都将被逐步解决,从而更有利的造福人类
总之，卵胞浆内单精子显微注射技术是辅助生殖技术中的一座里程碑，尽管 它还面临许多需要解决的问题，但它已经给一些家庭带去了福音，发挥了巨大的 作用，具有不可估量的价值。我们对于它可能产生的副作用，不论是置之不理， 或是过分担忧都是不恰当的，应该选择合适的对象，采取严格的操作规程，其结 果应该是安全的。相信随着未来科学技术水平的发展，ICSI 技术的缺点与局限 性都将被逐步解决，从而更有利的造福人类