精子凍結保存

精子凍結保存（一般的に精子バンクまたは精子凍結と呼ばれる）は、精子細胞を保存する処置です。凍結保存された精子は、その後無期限に使用することができます。これは、受精者が別の時期や場所での治療を希望する場合の精子提供、あるいは精管切除術や化学療法、放射線療法、手術など、生殖能力を損なう可能性のある治療を受ける男性の生殖能力を温存する手段として利用できます。また、女性ホルモン療法や精巣摘出術など、生殖能力に影響を与えるような医学的移行を行う前のトランスジェンダー女性にもよく利用されています。

精液の凍結保護剤として最も一般的に使用されているのはグリセロール（培養培地中10%）です。グリセロール溶液には、ショ糖やその他の二糖類、三糖類が添加されることがよくあります。凍結保護培地には、卵黄または大豆レシチンが添加されることがありますが、運動性、形態、試験管内でのヒアルロン酸への結合能、解凍後のDNAの完全性に関して、両者の間に統計的に有意な差はありません。^{[ 1 ]}

追加の凍結保護剤を使用することで、凍結後の精子の生存率と受精率を高めることができます。凍結保存前にヘパリン結合タンパク質で精子を処理すると、凍結損傷とROSの生成が減少しました。^{[ 2 ]}神経成長因子を凍結保護剤として添加すると、解凍後の精子細胞死率が低下し、運動性が向上します。^{[ 3 ]}凍結前にシクロデキストリンを使用してコレステロールを精子細胞膜に組み込むと、精子の生存率も向上します。^{[ 4 ]}

精液サンプルを凍結保存するには、いくつかの異なる方法があります。

• ブロック凍結（低速）：まずサンプルを洗浄し、凍結保護剤を添加します。凍結および融解中に起こりうる損傷から精子を保護するために、凍結保護剤溶液を精子に添加します。この溶液は、細胞膜を損傷し、精子の生存率に影響を与える可能性のある氷結晶の形成を防ぐのに役立ちます。精子は分注され、少しずつ凍結された後、液体窒素に浸され、精子バンクに保管されます。これは時間のかかる手順です。
• 錠剤凍結（急速）：手順は同じですが、今度はCO₂錠剤の形で保存します_。その後、錠剤を分注し、N₂に封入して_保存します。

これは、精液サンプルが貴重であると判断される場合、例えば、サンプルが顕微授精（ICSI）や体外受精（IVF）を希望する人のものである場合などに行われます。この方法では、サンプルを少しずつ解凍できるため、精液の最適化が可能になります。

• ガラス化（超高速）：非常に高価な処置です。精子ガラス化は、液体窒素に直接曝露させる超高速凍結保存法です。この方法により、細胞内水の結晶化や凍結損傷を回避でき、変異原性リスクを伴う可能性のある透過性凍結保護剤を使用する必要もありません。

氷結晶の形成を防ぎ、取り返しのつかない劣化や細胞死の主な原因を防ぎます。この方法により、サンプルが受精能力を維持し、新鮮なサンプルと同様の挙動を示すことが保証されます。ガラス化により、解凍後の運動性と凍結生存率が向上。^{[ 5 ]}この現在の技術は日本人によって発明され、世界中の最高のセンターで使用されています。非常に高速（-23000℃/分）であるため、結果として小さな氷結晶の発生を防ぎ、「ナイフ」効果を防ぎます。

包装方法は、熱安定性、保存容量、およびサンプルの解凍効率に直接影響するため、凍結保存プロセスにおいて非常に重要な要素です。精子の凍結保存にはいくつかの包装技術が用いられており、それぞれに長所と短所があります。

クライオトップ（クライオバイアルまたはクライオチューブ）

利点：

• 試料識別に適した表面を提供する。
• プロセス中の熱安定性を向上させる。

デメリット：

• 窒素が保管物と接触する可能性がある。
• より多くのストレージ容量が必要です。
• 凍結速度の均一性が低下する。

ゴブレット

利点：

• 低コスト。
• サンプルを部分的に解凍してください。
• 均一に凍結するようにしてください。

デメリット：

• 窒素が試料と接触する。
• これらの装置に保管された錠剤は、温度変化に対してより敏感である。

ストロー

利点：

• 必要な保管スペースが少なくて済む。
• より均一な凍結速度を実現する。
• 急速解凍してください。

デメリット：

• 温度変化に対してより敏感である。
• 識別用の表面積を小さくする。
• 充填・密封装置のコストは高い。

40 °C (104 °F)での解凍は、精子の運動性を最適にするようです。一方、正確な解凍温度は、精子の生存率、先体状態、ATP 含有量、および DNA にわずかな影響しか与えないようです。^{[ 6 ]}凍結と同様に、解凍プロセスについてもさまざまな技術が開発されており、Di Santo らによって両方とも議論されています。^{[ 7 ]}  

精子DNA断片化のレベルに関して言えば、凍結融解を1回行う場合と比べて、リスクが著しく高くなることなく、最大3回の凍結融解サイクルを実施できます。ただし、サンプルは元の凍結保護剤で再凍結され、その間に精子洗浄やその他の変更を受けず、生殖補助医療で使用する前に密度勾配遠心分離またはスイムアップによって分離されることが条件となります。^{[ 8 ]}

凍結保存後の精子では、DNAの一本鎖切断、凝縮、断片化が増加するという証拠がある。これは、子孫のDNAの突然変異のリスクを高める可能性がある。抗酸化物質と適切に管理された冷却方法の使用は、結果を改善する可能性がある。^{[ 9 ]}

長期追跡調査では、凍結保存精子から生まれた人々と一般集団を比較した場合、出生異常や染色体異常の増加は認められていない。 ^{[ 9 ]}

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