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生物通报道：在过去的几十年中, 哺乳动物卵母细胞和胚胎冷冻保存技术因在辅助生殖技术及实际生产中应用广泛, 其研究发展尤为迅速。 多个物种(包括人)的卵母细胞和胚胎冷冻保存研究获得了受孕和活产的成功佐证, 为冷冻保存技术的临床应用提供了理论依据, 并成为体外受精不可缺少的环节。 尽管哺乳动物卵母细胞和胚胎的冷冻保存技术的研发和应用取得了巨大进展, 例如为可能不育的患者贮藏生殖潜能、卵子冻存库的建立以及卵母细胞和胚胎的跨国运输, 但成功率仍达不到使用新鲜卵母细胞和胚胎的水平, 还存在许多难题有待解决。
就此近期上海交通大学医学院曾凡一教授研究组发表综述，针对低温保存技术中制约冷冻效率和成功率的主要问题进行了综述, 旨在解决技术研发中遇到的瓶颈, 为改进技术提供借鉴和参考, 鼓励低温生物学研究者继续开展深入研究, 加快推进冷冻保存技术在人类和动物辅助生殖技术中的实际应用。
雌配子和胚胎冷冻保存概念的出现是从Chang报道低温贮藏对兔(Oryctolagus cuniculus)卵母细胞、受精卵及胚胎的影响结果开始的。 随后, 配子、 胚胎及卵巢组织的冷冻保存方法相继得到了长足的发展。
1977 年, 首次报道了冻存小鼠(Mus musculus)卵母细胞成功妊娠并产仔, 之后在这个领域开展一系列物种包括人类(Homo sapiens)、兔、牛(Bos tauru)和马(Equus ferus caballus)的研究。
目前认为, 慢速冷冻和玻璃化这2种方法的出现可满足哺乳动物卵母细胞和胚胎的成功冷冻保存的要求。 研究表明, 缓慢冷冻的成活率和抑制率低, 并可能导致纺锤体异常, 这些不良影响限制了慢速冷冻技术的应用。 Rall 和 Fahy发明了玻璃化法, 已被广泛应用于人类、各种家畜和实验动物卵母细胞以及哺乳动物胚胎的冷冻保存。 研究认为, 玻璃化法是比慢速冷冻更好的冷冻保存方法。
无论使用何种冷冻保存方法, 经冻融的配子或胚胎受孕率仍不及新鲜的配子或胚胎。 这意味着为找到提高卵母细胞和胚胎冷冻保存成功率的办法, 需不断优化冻存技术。
这篇文章阐述了制约低温保存技术朝着高效成功方向发展的主要问题, 旨在为今后改善冷冻保存技术和方法提供参考, 并期待随着本领域更深入地探索, 将会取得更显著的研究成果。
文章指出，与玻璃化冷冻技术开始使用的最初几年相比,如今的技术应用成果取得了显著进展。 哺乳动物卵母细胞或胚胎的冷冻保存方法可分为慢速冷冻和玻璃化冷冻法, 根据文章提到的大量文献资料明显可以看出, 玻璃化法是更为行之有效的冷存方法, 并为其在人工辅助生殖技术众多领域的应用提供了广阔的前景。
人类胚胎冷冻保存技术的完善将允许移植尽可能少的胚胎, 从而降低多胎妊娠治疗中最严重的并发症的发病率。 随着玻璃化冷冻的物理和生物学原理更深层次地探索, 未来冷冻保存技术将会取得更高效更成功的应用成果。
曾凡一教授等人对卵母细胞/胚胎冷冻保存技术的展望如下:
(ⅰ) 卵母细胞或胚胎细胞质膜的渗透性, 即便是同一物种也会随着其成熟、 发育阶段的变化而变化。因此, 即使采用相同的冷冻方案, 卵母细胞或胚胎在冷冻保存后的存活情况也是有差异的。
(ⅱ) 合理选择毒性低的冷冻保护剂, 密切监测其温度、时间和溶液稀释浓度, 以及从细胞中逐步添加和脱除的情况。 玻璃化保护剂的最大优势是对细胞内的水分扰动极小, 为哺乳动物卵母细胞和胚胎玻璃化成功冻存的实现带来了新的希望。
(ⅲ) 由于卵母细胞或胚胎会与液氮的开放式容器直接接触, 导致污染的高风险性, 因此需要不断完善能够降低污染风险的安全操作方法。 最近, 在使用不同类型的“封闭式”系统后取得了理想的结果, 为过渡到更密封更安全的玻璃化冷冻系统奠定了基础。 结果强调必须更加努力优化封闭式玻璃化系统方案。
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