MicroSort的進步與影響:醫療技術可以決定生男生女嗎?

MicroSort的進步與影響:醫療技術可以決定生男生女嗎?

MicroSort 是由基因與體外受精學會 (Genetics and IVF Institute) 在1990年開發的人類前概念性別選擇科技。全球的實驗室使用 MicroSort 技術,幫助夫婦增加懷孕期望性別孩子的機會。MicroSort基於精子攜帶的性染色體進行分離,從而得到高比例攜帶相同性染色體的精子樣本。最終,這項技術允許夫婦選擇其未來孩子的性別,選擇主要含有X染色體(產生女性)或Y染色體(產生男性)的精液樣本。MicroSort技術為全球的夫婦提供了一種前概念性別選擇的方式。

性染色體與精子分離的技術

人類的生物性別由性染色體中的遺傳物質決定。人類通常有兩條性染色體,一條來自每個親代。兩個X染色體的人是生物學上的女性,而一個X染色體和一個Y染色體的人是生物學上的男性。因為女性有兩條X染色體,可以分別存在於女性的卵子中,所以女性只能將X染色體傳給後代。男性既有X染色體也有Y染色體,可以分別存在於精子中。因此,男性可以將X或Y染色體傳給後代。所以,男性精子負責決定後代的性別。如果使女性卵子受精的男性精子攜帶Y染色體,該孩子就是男性。如果使卵子受精的精子攜帶X染色體,該孩子就是女性。精子分離是一種根據精子中含有哪種性染色體將精子分離的技術。將分離的精子樣本用於人工受精,即將精子直接注入女性子宮進行受精。通過選擇哪一種精子樣本進行受精,夫婦可以在懷孕前選擇孩子的性別。

MicroSort是由位於弗吉尼亞州費爾法克斯的基因與體外受精學會(GIVF)開發的精子分離技術,其中IVF代表體外受精。1984年,專門從事人類生殖和遺傳學研究的醫生和研究員Joseph D. Schulman博士創立了GIVF。1990年,Schulman博士將一種用於動物性別選擇的技術——流式細胞術——改良為人類使用。流式細胞術是一種根據細胞內含有的染色體將細胞進行分類的技術,該方法涉及將細胞通過電子檢測裝置。結合流式細胞術,Schulman博士使用了一種名為原位螢光雜交的基因檢測方法,開發出一種特別用於分離人類男性精子的方法。原位螢光雜交使實驗室技術人員能夠使用螢光染料識別染色體內的特定特徵。Schulman博士將執行精子分離技術的技術命名為MicroSort。

基於染色體的精子分離過程

MicroSort的精子分離過程利用了人類男性精子細胞含有不同量的遺傳物質的事實。當Schulman博士在1990年代開發他的技術時,先前的研究已經表明人類X染色體比人類Y染色體大。這意味著一個含有X染色體的精子細胞比一個含有Y染色體的精子細胞含有2.8%更多的遺傳物質。MicroSort利用這種尺寸差異來區分精子細胞。該過程在實驗室技術人員清洗精液樣本以去除精液液體和不動的精子細胞後開始。實驗室技術人員然後回收活躍的精子細胞,並將它們重新懸浮在含有白蛋白的介質中,白蛋白是一種粘稠的蛋白質,包圍著人類卵子,精子細胞必須穿過它才能受精卵子。然後用螢光物質(Hoechst 33342)對精子細胞進行染色,並在37度的溫度下孵育一小時,以便染色依附到性染色體上。

當細胞被正確地染色後,就可以根據它們攜帶的性染色體進行分離。流式細胞儀以每秒3000至3500個細胞的速度分析染色細胞。細胞被懸浮在流式細胞儀中的液體中,流式細胞儀還裝有氬離子激光器。激光器激發每個細胞,使它們因螢光染色而發光。然後流式細胞儀內的濾波器檢測細胞的螢光,並根據它們發出的光量對細胞進行排序。由於攜帶X染色體的精子細胞比攜帶Y染色體的精子細胞含有2.8%更多的遺傳物質,所以攜帶X染色體的細胞在受到氬離子激光器的激發時會產生更多的光。

然後流式細胞儀將分類的精子細胞放置在含有蛋黃或白蛋白的細胞生長介質中。實驗室技術人員在顯微鏡下評估分離後的細胞樣本的活動度,以確定哪些細胞經受分離過程的影響而存活下來。分離後的純度,即X和Y染色體攜帶的精子細胞被分離的程度,使用原位螢光雜交測量。測試分離後的純度是該過程中一個關鍵步驟,因為它證明了該過程如何成功地將精子分成攜帶X和Y染色體的樣本。然後對該樣本進行染色並在螢光顯微鏡下觀察,以顯示紅色X攜帶精子細胞和綠色Y攜帶精子細胞。染色的細胞指出了在排序樣本中攜帶將產生期望性別染色體的細胞的百分比。該過程包括MicroSort分離精子細胞和確保過程有效性的方法。

技術發展的過程

在其開發初期,MicroSort並未用於懷孕前性別選擇。1992年,美國食品藥品監督管理局或FDA授予GIVF專用許可,使用其專利的流式細胞儀技術來排序人類精子細胞。在開發MicroSort全球實驗室一年後,用於執行精子分離技術,GIVF在1993年獲得了機構審查委員會的批准,可在有遺傳性聯性疾病風險的夫婦身上使用MicroSort技術。性聯性疾病是從父母的性染色體X或Y傳下來的。例如,如果夫妻有性聯性疾病的歷史,該疾病影響Y染色體,他們可以使用MicroSort來懷孕,使用不具有性聯性疾病的X染色體樣本。最初,實驗室技術人員並未將MicroSort用作性別選擇的手段,而是作為防止夫妻傳播性聯性疾病的手段。

然而,1995年,該研究擴大到包括希望出於家庭計劃目的選擇孩子性別的夫妻。2000年,FDA批准了該技術的研究設備豁免,這使得GIVF能夠開始獨立的臨床試驗,以證明MicroSort精子分離技術在懷孕前性別選擇方面的安全性和有效性。這項由GIVF的男科實驗室主任David Karabinus主導的臨床試驗,包括了十三年間的5,871個已分類的精子樣本。在這些樣本中,分離後的平均純度為X染色體攜帶精子87.9%,Y染色體攜帶精子73.4%。至於性別結果,X染色體攜帶精子樣本產生的女性比率為90.2%,Y染色體攜帶精子樣本產生的男性比率為81.5%。

MicroSort分離的精子可以以不同的方式使用。全球各地執行輔助生殖程序的醫生已經與使用MicroSort的實驗室合作,以幫助夫婦使用他們選擇的分離精子樣本來懷孕。子宮內人工授精是這些方法中最不侵入性的一種,涉及醫生在排卵當天將精子直接放入女性的子宮。分離的精子樣本也可以用於體外受精,這種技術是在人體外用精子受精女性卵子形成胚胎。然後將該胚胎植入女性的子宮。如果夫婦想保存精子並在未來使用,樣本可以使用冷凍保存。冷凍保存的樣本存放在液態氮中,並可以在解凍後在室溫下使用。

通過對MicroSort的有效性和安全性的研究,GVIF已經精確地制定了特定的要求和建議,以優化夫婦使用該技術的成功率。該要求和建議列在Microsort的網站上,以協助夫婦決定他們是否能夠使用該技術。要使用該技術進行性別選擇,夫婦必須已經至少有一個孩子,並在使用MicroSort前至少六個月內,對HIV(人類免疫缺陷病毒)、乙型和丙型肝炎以及梅毒進行陰性測試,以降低這些疾病傳播給後代的風險。GVIF還建議男性在使用該技術時,盡可能地提供精子樣本,因為精子樣本會隨著時間的推移變得不可行,而輔助生殖技術需要大量的可行細胞。為了確保良好的精液質量,GVIF建議男性在兩到三天內避免射精,避免在禁慾期間飲酒,並避免接觸高溫,例如熱水。

通過採取適當的預防措施,夫婦增加了達到該技術成功率的可能性。到目前為止,GVIF進行的臨床試驗確定MicroSort產生女性的有效性為93%,產生男性的有效性為82%。該技術的網站提供了一個免責聲明,儘管MicroSort不能保證生出所希望的性別的孩子,但科學數據支持它將顯著增加夫婦懷孕所希望性別的孩子的可能性。

有副作用嗎?

儘管GVIF的臨床試驗證明了MicroSort的安全性和有效性,但研究人員對使用MicroSort進行性別選擇可能帶來的潛在有害後果提出了質疑。2011年在《人類生殖》上發表的一項研究分析了精子分離技術如何影響精子的質量。作者假設,如果精子長時間暴露在惡劣的實驗室條件下,非自然的環境會對基因材料造成傷害。他們特別擔心的是,用於使細胞內的遺傳物質發光的染料Hoechst 33342可能引起可能有害的突變。如果女性的卵子然後被突變的精子受精,胚胎的發育可能會被打斷,這可能導致出生缺陷。然而,MicroSort的臨床試驗已經證明,分類的精子產生的孩子的健康狀況與未分類的精子相同。數據還顯示,分類的精子產生的孩子出生缺陷的比率為2.6%。這一比率與一般人類產生出生缺陷的孩子的比率相似,該比率在3%到5%之間。

儘管MicroSort的安全性和有效性得到了科學的支持,但像許多其他性別選擇方法一樣,該技術引起了道德關注。在一份由英國衛生部下屬的人類受精和胚胎權威機構(Human Fertilisation and Embryology Authority)出具的報告中,作者們建議,了解了自己出生情況的被選擇性別的孩子可能會發展出心理缺陷。然而,目前並無跡象顯示,父母選擇其性別的孩子比自然受孕的孩子受到的愛護和照顧少。此外,涉及使用MicroSort等性別選擇技術的懷孕相比自然懷孕更不可能被終止。

根據其網站,MicroSort仍然是世界上領先的精子分離技術。遺傳和試管嬰兒研究所仍然是唯一有權使用MicroSort技術的機構,並持續進行臨床試驗,旨在改善該技術並證明其安全性和有效性。截至2018年,MicroSort繼續為夫婦提供機會,以提高產生他們想要性別的孩子的可能性,成功率高且風險不比自然懷孕更高。

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