たまご(卵子・胚)は、「培養液について③」でお話ししたdishに入れて、培養庫(インキュベータ)内で保管・培養されています。たまごの発育には多くの因子が関係していますが、温度・PH等の培養環境を一定に保つことも大変重要なことです。この役割を果たすのが培養庫です。
たまごには快適に過ごせる温度があるため、庫内は生理的環境に近い37℃程度に保たれています。培養液のPHは7.2～7.4の弱アルカリが適当ですが、たまごが呼吸することで酸性に傾きます。庫内の炭酸ガス濃度を5％に調整することで安定させています。体内の酸素濃度は大気中(約20%)に比べて大幅に低いため、約5%の低酸素状態に設定されています。また、培養液の蒸発による浸透圧の変化を防ぐために湿度は高くなっています。
密度勾配遠心法による精子分離は、精子の成熟段階で細胞密度が変化することを利用したものです。精液の中では成熟精子の細胞密度がもっとも高く、未成熟精子は残存する細胞小滴のため、細胞密度が低くなります。また死滅した精子は細胞膜の透過性が変化し、水分が細胞内に浸透するため、密度が低下します。
アイソレートという精子分離剤を使って精液を遠心することで、精液中の不純物や変性細胞、奇形精子、死滅精子などを取り除くことができ、元気のいい成熟精子を回収できます。
下の図のように、90%、70%、50%のアイソレートと精液を重層し遠心をかけると、重いもの（密度の高いもの：成熟精子）は下に沈み、軽いもの（密度の低いもの：未熟精子や死滅精子）はアイソレートの層に引っかかるので、元気のいい成熟精子を分離することができます。
一番下に集まった元気な精子は、さらに洗浄しきれいにして濃度を調節してから、媒精に用いられます。
培養液について①、②のつづきです。以前にも "たまごの培養" で少しふれましたが、たまご(卵子・胚)を培養するときは、dish(ディッュ) という特別な容器に入れた培養液の中にたまごをそっと置いてあげます。たまごはピペットというガラス製の細いストローのような管で培養液ごと吸い上げて移動させます。培養の経過とともに、dish と培養液は交換していくのですが、この時培養液の組成も変化させていく方法が一般的です。
左から順に、「採卵後から媒精後翌日まで」、「受精卵から分割期胚まで」、「分割期胚から胚盤胞まで」使用している培養dishです。それぞれ、ピンク色に見えるところが培養液の入っている部分です。受精後は個別培養といって「小さい培地」ひとつに対して胚をひとつ入れて培養しています。どれだけ小さいかというと、左の写真のdishの培養液(真ん中のピンクの部分)は1ml(1000μl)入っているのに対して、中央と右の写真のdishの培養液(ピンクの丸い点に見える部分)は20μlと50分の1です。
体外受精において、培養液や培養方法は卵子・精子・胚に直接影響を与え、その後の胚の発育はもちろん着床、妊娠にまで影響を及ぼす重要な役割を担っています。これまでの膨大な研究により、培養液や培養方法は日々進歩してきました。当院でも、検討を重ねて、成績の良い培養液を選択して使用していますが、人間と同じように、ひとつひとつの細胞にも個体差があって、全ての卵子・精子・胚にとって最高の培養液と培養方法を選ぶことはなかなか難しいのが現状です。
院長のブログにも書かれていますが、先日、金沢ニューグランドホテルで日本生殖医学会北陸支部学術総会がありました。学会では、北陸地区で不妊治療に力を入れている各施設の新しい技術や成績に関して多くの研究発表が行われました。「学会」はその準備に結構苦労を要しますが、他の施設のスタッフとの交流の場でもあり、直接話を聞けて見聞を広める大切な機会です。参加するたびに刺激を受け、「がんばるぞ！」という気持ちが改めて湧いてきます。毎年、夏から秋にかけて日本各地で、F-1サーカスのように各種学会が次々と開催されます。私たちのクリニックも積極的に参加しています。
以前、分割胚が胚盤胞まで発育する経過中、ばらばらに離れている細胞どうしがいったん中央に集まって密着する、というお話をしました。上の写真が細胞どうしが密着している状態です。このように、細胞どうしがゆるい配列から急に集まってひとかたまりに接着したような状態になることを「コンパクション」といいます。ヒトでは16細胞くらいになると「コンパクション」が起こり、細胞の代謝が活発化して、タンパク合成が増加するといわれています。「コンパクション」の最中に、細胞どうしがなんらかの連絡をとりあって胚発生の過程でどの細胞がどの器官に分化 していくか役割分担を決めていると考えられています。この現象が起きなければ、いくら細胞が増えても胚盤胞には発育できません。この劇的な変身には多くのエネルギーを必要とするため、すべての分割胚がこの壁を乗り越えられるとは限らず、胚盤胞まで発育することが難しいのかもしれません。