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精子检测技术的发展
时间:2016-05-03
研发部:胡润环
      首先,我们要知道怎么检测精子。精子是雄性配子,其作用就是使卵受精,所以实际上评价精子的唯一标准就是使卵受精的能力。但是由于相对于精子的数量,卵的数量非常少,而且从获得难度上来说,卵子非常难以获得,所以研究人员就开始尝试用各种方法来测试精子的质量。
      自从显微镜的发明,打开了人类观察微观世界的大门,从这时开始,人类得以观察到诸如细胞之类的微小物体,所以,最早检测精子的方法就是使用显微镜进行人工计数检测。但是这里产生了一个问题,如何去定义精子的质量。通过大量的实验,以及其间统计学的发展,研究人员发现,当计数200个以上的精子时,误差小于7%,当计数400个以上时,误差能缩小到5%。这样,结合计数的时间等因素,规定至少需要计数200个精子,以这200个精子的活动能力作为精子的活力,运动/不动的比例作为精子的活率,并且根据精子运动的速度,分为A、B、C、D等级别。
      可是这种传统的方法有着很大的缺点:人工计数误差比较大,主观性非常强,比如同样的样本,开心的时候可能计数的活率、活力就高,心情郁闷的时候计数的结果就差。而且人工速度非常慢,计数200个精子,不算调试显微镜和稀释制备精子悬液的时间,至少需要3-5分钟,而且精子在不断运动,数错的概率很高。最后,人工计数非常容易疲劳,疲劳之后计数准确率就直线下降。
      这时计算机已经发明出来了,并且随着图像处理算法的发展,研究人员开始尝试使用计算机来代替人工,经过各种探索尝试,从普通显微镜到相差显微镜,从正相差到负相差,从亮视野到暗视野,从普通光源到频闪光源,从环境光干扰严重到放置在暗室中自动调节光强,经过一系列的技术发展,计算机辅助的精子分析仪已经发展到一个很高的高度,准确率远远超过人工,速度测量精确率也远超人工,并且永远不会疲劳,可以长时间保持极高的准确率。
      但是,随着时间的推移,很多医生发现,单凭这样的简单的分析,没有办法真实的反应出实际的精子质量,有些患者所有指标都完全正常,但是缺无法生育,这是为什么呢?这时,随着显微镜的发展,研究人员发现了精子的精细结构,精子不是一个普通的细胞,还有很多独特的结构。
      例如顶体,中段的中心体,线粒体,尾部的轴丝,等等一系列结构,这些结构没有办法在显微镜中直接看到,这时发现了一些可以特异性的染某些结构的染料,例如台盼兰、伊红、苯胺兰、姬姆萨、苯胺黑、赤藓红、奈酚黄等等。
      而且精子的形态也有很多不正常的,例如双头,大头,双尾,卷尾。
      这时,又回到了使用显微镜人工计数的时代了。将精子使用特异性染料染色,再进行人工计数分析。这些染料大多对精子有毒害作用,从而杀死精子造成结果偏差。
       随着显微镜的发展,出现了荧光显微镜,大家发现荧光染色可以观察到更多的细节。但是因为有些荧光剂在强激光的照射下很快就淬灭了,所以就需要尽快的拍照保存或者是直接计数。
      这时候,细胞分析有了突破性的仪器----流式细胞仪出现了。并且逐步运用到了镜子分析中。相对于以往的分析,流式检测有着突出的优点:
准确:计数数量多,每次计数几千至几万个精子,准确性较高。
精确:染色染料多,可根据需要检测的项目选择对应的荧光染料。
敏感:可以侦测到低至数百个分子的荧光信号(单个细胞上>1000个荧光分子,两个细胞间的荧光差>=5%即可区分)。
客观:排除人为偏见。
效率:不会疲劳。
      但是相对于以前的方法,流式检测目前的成本相对较高,无论是仪器还是染料,成本远大于其他方法,推广流式检测依然任重道远。
      受精成功需要一系列复杂的反应,检测单一参数不能准确地预测精子的受精能力,将多种参数结合在一起才能尽可能准确的推测出精液使卵受精的能力。虽然目前精子检测技术有了实质性的提高,但是与体内受精能力等等相关的参数仍然不够多,因此,未来精子检测技术的研究方向主要是寻找得到更多能预测精子受精能力的指标以及尽可能的降低检测的难度和成本。
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