「精液分析」一直是所有夫妻到生殖中心後，男性的基礎檢查項目。在2021年，第六版精蟲分析標準在暌違11年的資料收集後，由世界衛生組織 (World Health Organization, WHO) 發布，除了改變精液分析報告中的參考值¹ (表1)，更進一步探討關於精蟲進階檢查項目的方法學，如精蟲染色體斷裂比率 (Sperm DNA fragmentation index, DFI) 和精漿氧化壓力測試 (Seminal Oxidative Stress) 等。
表1.WHO 2010 (5th Edition) and WHO 2021 (6th Edition) lower fifth percentile (with 95% confidence interval) of semen parameters from men in couples starting a pregnancy within one year of unprotected sexual intercourse leading to a natural conception.
從表1數據可以得知，全球整體男性精蟲品質有下降的趨勢，其他研究報告也有相對應的結果，品質下降的情形在超過40歲的族群尤其明顯²。除全球大數據分析之外，丹麥的學者也透過分析當地 6,744 位精蟲提供者的檢體進行驗證，結果顯示：精蟲活動力也有相同趨勢³。以各方文獻的結果表示，精蟲的數量下降、活動力不佳、型態異常和高比例的精蟲染色體斷裂，都有機會降低自然受孕和人工生殖的懷孕率，儘管整體品質衰退的原因莫衷一是（排除實驗設計、統計方式、檢測手法所帶來的統計誤差⁵），生殖醫學專家仍須面對的問題是：如何減少精蟲在人工生殖療程中帶來的不良影響 (男性不孕)?
為了排除男性不孕問題，人工生殖療程針對精蟲檢體處理的方式蓬勃發展，不同的方式有不同的擁護者，目標都是為了替患者提供最高品質的檢體 (最大量具直線活動力且有標準比例型態正常的精蟲)，所以必須針對患者的原始檢體狀況和後續使用的人工生殖療程 (人工受孕IUI、傳統自然受精IVF、顯微受精ICSI) 來挑選最合適的處理方式。
最初，學者們比較處理過後的檢體相對於原始檢體的差異—明顯的降低精蟲染色體斷裂比例 (Sperm DNA fagmentation) 和氧化自由基濃度 (Reactive oxygen species)；另一方面，研究處理過後的精蟲檢體中端粒長度 (Telomere length) 也比原始要來的高⁶。由此推論，因為已知端粒長度與不孕帶有相關性，主要是因為其作用為保持染色體的完整性和控制細胞分裂週期，在染色體複製的過程中端粒長度會被不斷的消耗縮短，當期消耗殆盡時便可能引發細胞凋亡，進而影響療程中胚胎的發育和植入預後。
從最基礎的密度梯度法 (density gradient centrifugation) 純化出富含優良活動力的精兵，到臨床應用於原始檢體為高染色體斷裂比例的進階精蟲處理法—細胞分選裝置 (Magnetic-activated cell sorting, MACS)⁷，技術不斷推陳出新，除了已經確保能夠獲得良好的檢體進行後續的人工生殖療程，仍需更進一步累積數據，觀察預後是否符合預期?從研究中發現，關於進階精蟲處理法，不管是應用在原始檢體DFI正常或DFI高的男性，能否明顯提升囊胚染色體正常的比例或臨床預後 (著床率、流產率等) 仍眾說紛紜⁸ ⁹，需要更多臨床數據證實其效用。
現階段的精蟲處理方式百百種，為了配合原始檢體品質提升臨床預後，更多的處理方式隨之而生，除了要繼續維持處理出高品質的檢體，伴隨不斷優化、精簡的操作方式持續提升實驗室操作流程，並減少檢體受到過多外部刺激的干擾。以新型精子分選器為例 (圖1)¹⁰，透過特殊孔洞的微米專利結構，優化上泳法並減少處理步驟和操作時間，處理出高品質檢體；另外也有在晶片上設計微流體結構 (圖2)¹¹，模擬精蟲需要在女性生殖系統中不斷前行的特性，和3D結構挑選出具活動力、型態正常和高染色體完整性的精蟲。送子鳥的精蟲處理師們不斷收集相關資料，持續評估各種新型處理方式的可能性，期待不久的將來能夠蒐集足夠數據和累積臨床經驗，提供實際的臨床應用，幫助更多不孕男性問題的夫妻。
(圖1) 新型精子分選器
(圖2) IVF-on-a-Chip
參考資料：
- The Sixth Edition of the WHO Manual for Human Semen Analysis: A Critical Review and SWOT Analysis.Life (Basel). 2021 Dec; 11(12): 1368.
- Association between aging and semen parameters: a retrospective study on over 2,500 men.
- Sperm motility has declined between 2017 and 2022 among candidate sperm donors in Denmark countries. ESHRE 2023
- The Sperm: Parameters and Evaluation.Innovations In Assisted Reproduction Technology
- The 6th edition of the WHO manual for the examination and processing of human semen: How should it affect our practice? ESHRE 2023
- Semen preparation methods and sperm telomere length: density gradient centrifugation versus the swim up procedure.Sci Rep. 2016; 6: 39051.
- Magnetic-Activated Cell Sorting (MACS): A Useful Sperm-Selection Technique in Cases of High Levels of Sperm DNA Fragmentation.J Clin Med. 2020 Dec; 9(12): 3976.
- Can advanced sperm selection techniques improve blastocyst euploidy rate of abnormal sperm DNA fragmentation cases to the level of normal ones; prospective randomized controlled trial. ESHRE 2023
- A Four Arm Prospective Randomized Control Trial to Investigate the Role of Advance Sperm Selection Techniques for Raised Sperm DNA Fragmentation Index.ESHRE 2023
- Centrifugation-free sperm separation device offers an efficient and standardized protocol to select high quality spermatozoa. ESHRE 2023
- IVF-on-a-Chip: Recent Advances in Microfluidics Technology for In Vitro Fertilization.SLAS Technology 2019, Vol. 24(4) 373–385
