[发明专利]用于精子分选的系统和方法

说明书

本发明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。

相关申请的交叉引用

本发明基于2013年11月20日提交且标题为“SYSTEM AND METHOD FOR SPERMSORTING(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

发明背景

本发明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。

发明内容