(一)流式细胞分离仪分离法
利用X精子和Y精子中DNA含量的差异来分离精子,X精子和Y精子DNA含量的差异为3-5%,分离准确率可以达到90%(Johnson and Welch,1999)。
这种技术在(大不列颠)联合王国已经被商业化并且运用到牛的生产中,分离好精子的销售在2000年9月已经开始;在其他国家也逐渐开始形成商业化 。
流式细胞分离仪分离法的不足之处
1 流式细胞分离仪的价位昂贵,约为$300,000 ;
2 如果操作不当后代畸形的出现将无法控制;
3 每秒分离5000-6000个精子的速度已经相当快了,但是相对于牛人工授精所需要的最小精子剂量10^6个来说还是很慢的。
4 精子在分离过程中还经历了机械和化学应激对精子不利(Garner et al, 2001)
(1)精子与DNA结合染料Hoechst33342接触,肯定会把少量的染料带入到胚胎中;
(2)测定DNA含量时,精子暴露在激光的电磁能和发射的荧光下;
(3)精子以90km/h的速度离开分离仪管口,并且毫无缓冲;
(4)当精子进入收集管中时,在气体与液体的接触界面,突然从90km/h的速度转为0;
(5)当从液流中把精子转为一滴时,对精子产生拉伸作用;
(6)分离后的加工过程如离心和浓缩过程(Schenk et al,1999)。最近研究表明在流式细胞分离系统中把压力从50psi降低到40psi可以显著降低对精子的伤害(Suh and Schenk, 2003)。
(二)利用免疫学方法分离精子
Blecher等(1999)报道的免疫学方法。这种方法是在基础生物学研究中发现的 ,通过分离X、Y精子表面差异膜蛋白后,通过抗原抗体反应到达分离某一类精子的目的。然而,这种方法到现在也没有被广泛应用。
(三)干涉显微镜下 分离X、Y精子
Munster et al(1999)报道的。其原理是在干涉显微镜下可以看到单个精子的体积大小不一。他们十分肯定的说,牛携带X染色体的精子比携带Y染色体的精子大约大1%。这种技术已经完全自动化,因此可以大量分离精子。但是这种方法是否能够分离出大量的具有正常受精能力的精子仍不清楚。这种方法的优点是不用DNA结合染料,缺点是分离出的X精子和Y精子的准确率在80%以下,甚至有可能更低,因为生物学的差异远远大于1%(Van Munster et al ,1999)。因此,在生产中应用受到限制。
(四)the HSA separation method described by Ericsson et al. [Nature, 246, 421–424 (1973)])
The method was based upon passage of spermatozoa through columns of human serum albumin (HSA), and was founded upon the idea that Y-bearing spermatozoa swim faster than X-bearing spermatozoa. however, have not been confirmed by others. The Ericsson method (Ericsson et al., 1973) involves no exposure to toxic chemicals, and has been in use for many years, is known to be free from risks However, the largest trial was published by the inventor of the method (Ericsson et al., 1973) and has therefore been considered as not fully independent (Flaherty et al., 1997).Furthermore, another study (Jaffe et al., 1991) found that although the method worked convincingly for female selection, it did not do so for male selection.
(五)free-flow电泳
这种方法是Engelmann et al (1988)年发明的
1970年,爱瑞森首先发明出精子分离术应用于畜牧业上,选择乳牛(母)和肉牛(公)的性别。接着,精子分离术也被应用在名狗的交配上。这二项突破性的作法,都获得了令人十分满意的结果。
1973年,爱瑞森法首先被应用在人体上。操作后发现,带有F个体的精子在处理前后分别为48%及65%,有明显的增加。经再次修改方法后可以达到85%的F个体。现在这一即胶质过滤法方法已取得专利,而且在许多国家的性别选择中心被使用。
爱瑞森精子分离术的基本原理是:Y精子质轻而游速快,在特殊而不同浓度的人类血清白蛋白溶液中,过滤一段时间后,只有健全的Y精子能够往低处游动,而X精子及其他活动力不好或畸形精子则被阻挡在上层玻璃柱内,无法游至下层。
因此,经过处理后的精子除了可过滤出Y精子外,更可排除畸形精子,以免造成受精卵的缺陷,成为畸形胚胎,所以也同时具有优生选择的优点。另外,精液中的杂质例如红血球、白血球及死亡精子也被淘汰出局,使精子品质提升,自然可提高受孕率。这二项都是精子分离术被用于性别选择外的附加价值。
爱瑞森精子分离术所采用的分离物质是“人体血清白蛋白”,这是一种存在人体血液内的自然成分。它的特性是不必使用电流,不加任何化学物质,也不必经过冷冻处理,因此不会有导致畸形的可能性存在。
由于目的各不相同,爱瑞森精子分离术的操作时间可任意加以调整。对于男性精虫稀少症引起的不孕症的处理,可调整操作时间为1.5小时;但作为生男选择的Y精子分离则需费时3.5小时。
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