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体外受精

来源:http://www.china122.net   时间: 2017-03-20 14:53:40   
体外受精名词解释体外受精(In Vitro Fertilization)或(external fertilization)是指哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完

体外受精

名词解释


体外受精(In Vitro Fertilization)或(external fertilization)是指哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术,英文简称为IVF。由于它与胚胎移植技术(ET)密不可分,又简称为IVF-ET。在生物学中,把体外受精胚胎移植到母体后获得的动物称试管动物(test-tube animal)。这项技术成功于20世纪50年代,在最近20年发展迅速,现已日趋成熟而成为一项重要而常规的动物繁殖生物技术。自然界体外受精的生物包括鱼类与两栖类,是指精子与卵子在雌性生物体外结合产生受精卵的受精方式。这种受精形式一般在水中完成。精子可利用在水中运动的能力,游向卵子并与其结合。

目录


技术发展


20世纪60年代初至20世纪80年代中期,人们以家兔、小鼠和大鼠等为实验材料,进行了大量

基础研究,在精子获能机理和获能方法方面取得很大进展。精子由最初在同种或异种雌性生殖道孵育获能,发展到用子宫液、卵泡液、子宫内膜提取液或血清等在体外培养获能,最后用化学成分明确的溶液培养获能。同时,通过射出精子和附睾精子获能效果的比较研究,人们发现射出精液中含有去能因子,并认识到获能的实质是去除精子表面的去能因子。这些理论和方法上的成就,推动了体外受精技术的发展,试管小鼠(Whit-tingham,1968)、大鼠(Toyoda和Chang,1974)、婴儿(Steptoe和Edwards,1978)、牛(Brackett等,1982)、山羊(Hamda,1985)、绵羊(Hanada,1985)和猪(Chang等,1986)等相继出生。

IVF技术


20世纪80年代中期以后,以牛为代表的家畜IVF技术发展迅速,1986年Parrish等用含肝素的介质处理牛的冷冻精液,然后与体外成熟的卵母细胞体外受精获得成功。这对牛IVF的研究和应用具有重要意义,因为这种方法可利用屠宰场废弃的卵巢和冷冻精液进行胚胎体外生产,不仅成本低廉,而且效果稳定。此后,牛的卵母细胞体外成熟和胚胎培养体系逐步趋于成熟,胚胎体外生产效率得到很大提高。目前,采用IVF-ET技术,每对废弃的牛卵巢可获得3头左右的犊牛。为充分利用良种母牛的遗传资源,20世纪80年代后期,牛的活体取卵技术(Ovum pick UP.OPU)发展迅速。活体取卵和IVF-ET结合已成为欧、美和大洋洲等畜牧业发达国家的农场主为扩大良种母牛群选择的重要繁殖技术。

技术应用


牛的体外受精技术不仅应用于畜牧生产,同时,也成为研究其他胚胎生物技术,如克隆、转基因、胚胎干细胞分离培养和性别控制等的重要辅助手段。

体外受精能怀孕吗

在不孕症治疗中,体外受精技术是与胚胎移植技术相关联的。就是说当受精卵在人工孵育的条件下经过分裂,达到8至16个卵裂细胞时,再用人工方法移入分泌期的妇女子宫内,使孕卵着床。体外受精和胚胎移植技术的结合,就是人们通俗说的“试管婴儿”技术,随着科学的发展,这一技术在不孕症治疗中将发挥更大作用。

所谓协助性体外受精,就是将精子或卵子取出体外,经过处理或培养成胚胎后,再植入人体内,克服传统治疗的障碍,其中大家最熟悉的治疗就是试管婴儿。实际上最简单的精子洗涤合并子宫的体外授精术也是体外受精的一种,对于轻度的不孕症疾病,例如轻度的精子活动力差,夫妻体内的抗精子抗体的自体免疫疾病,子宫颈的疾病,性交与射精障碍者,施以体外授精治疗每次有20%的怀孕率。

技术问题


发展现状

家畜体外受精技术经过近20年的发展,已取得很大进展,其中牛的IVF水平最高,入孵卵母细胞(即进入成熟培养)的卵裂率为80%~90%,受精后第七天的囊胚发育率为40%~50%,囊胚超低温冷冻后继续发育率为80%,移植后的产犊率为30%~40%.平均每个卵巢可获得A级卵母细胞10个左右,经体外受精可获得3~4个囊胚,移植后产犊1~2头。

存在的问题

(1)囊胚发育率低,细胞数少。体外受精卵在培养过程中普遍存在发育阻断(developmental block),即胚胎发育到一定阶段后停止发育并发生退化的现象。牛胚胎阻断发生在8~16细胞阶段,这就导致体外受精卵的囊胚发育率远低于体内受精。此外,与体内受精囊胚相比,体外受精囊胚的细胞总数和内细胞团细胞数明显减少。

(2)产犊率低,胎儿初生重高。家畜体外受精胚胎,特别是牛的IVF胚胎移人受体后,产犊率比体内受精低15%~20%,但胎儿初生重比人工授精后代高3~4kg,导致受体母畜难产率高。

存在的风险

以目前的技术,除了极少部份人可能在胚胎植入后约一周左右会出现卵巢过度刺激综合症外(暂时性的腹胀,少尿,口渴,腹水等症状),几乎无任何副作用。但通常出现卵巢过度刺激综合症这些人的怀孕率特别高(据统计如果有中等程度之过度刺激综合症出现者,其怀孕率可达86%[来源请求]),而其不舒服的症状约二周就会自然消失。

发展方向


(1)深入研究卵母细胞成熟和胚胎发育的分子机理体外受精效率低的主要原因是人们对卵子发生和胚胎发育的分子机理了解不够。大幅度提高IVF效率的前提是探明卵母细胞和早期胚胎发育的分子调控机理,然后以此理论为指导,研究理想的培养体系,促使胚胎基因组得到稳定、有序表达。

(2)加强腔前卵泡培养的研究,利用优良母畜的遗传资源目前IVF技术利用的卵母细胞不足家畜卵巢上卵母细胞总数的千分之一。为此,一方面提高活体取卵技术,另一方面需研究腔前卵泡和小卵泡的体外成熟技术。为保证卵母细胞的稳定来源及良种母畜或濒危动物的保种,卵泡和卵母细胞的超低温冷冻保存技术的研究也必须加强。

(3)加强体外受精与其他生物技术的结合。体外受精与转基因、克隆、性别控制及胚胎干细胞的培养密不可分。通过体外受精可为外源基因的导人提供充足的胚胎来源;为克隆技术提供成熟卵母细胞和克隆胚胎的培养体系;用分离的X和Y精子与卵子体外受精,可对哺乳动物进行性别控制。同样,胚胎干细胞的分离也需要IVF技术提供胚胎和培养体系。这些生物技术的综合发展将对人类生活产生重大影响。

辅助受精


辅助受精技术(Techniques f.r assisted fertilizati.n)是IVF的延伸,它是通过人为方法使精子和卵子完成受精过程,克服在某些情况下精子不能穿过透明带和卵黄膜的缺陷。这项技术起源于20世纪60年代,20世纪80年代得到迅速发展,在医学上已成为治疗某些男性不育症的主要措施之一;在基础生物学中,它对研究哺乳动物受精和发育机理有很重要的价值;它还对挽救濒危动物和充分利用优良种公畜等有重要意义。目前哺乳动物的辅助受精技术有透明带修饰和精子注人两种方法。由于两种方法都需要借助显微操作仪来完成,所以又称辅助受精技术为显微授精(microinsemination)。

(一)透明带修饰法:它是运用物理或化学方法对卵母细胞的透明带进行打孔、部分切除或撕开缺口,为精子进入卵黄周隙打开通道,然后把卵子与一定浓度的精子共培养以完成受精过程.这种方法适用于具有一定运动能力,但顶体反应不全,无法穿过透明带的精子。它的优点是对卵子的损伤小,但对于靠透明带反应阻止多精入卵的动物易造成多精子受精,影响胚胎继续发育。目前这种方法仅在小鼠中取得成功。

(二)精子注入法:它是利用显微操作仪直接把精子注入卵黄周隙或卵母细胞的胞质中,前者称透明带下授精(subzonal inseminatiom SUZI),后者称胞质内精子注射(intracytoplasmic sperm injection,ICSI)。透明带下授精对注入的精子数有严格要求:具有活力且已发生顶体反应的精子要单个注入;没有发生顶体反应的精子,注入的数目可加大。SUZI的优点是对卵母细胞的损伤小,已在临床医学上得到运用,但多精入卵是制约这一技术发展的主要原因。胞质内精子注射对精子活力、形态和顶体反应没有特殊要求,只需注入单个精子即可,为提高受精率,注射后卵子需要人为激活。胞质内注射精子作为治疗男性受精障碍症的方法已在许多国家得以应用,由此获得的试管婴儿数已超过3000例。

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