黒田メソッド

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なぜ、顕微授精は
精子の状態が悪い方には不向きな治療なのか?

不妊原因の半分を占める男性不妊の約90%は造精機能障害(精子形成障害:精巣で精子を造る能力が障害される病態)であり、その場合、精子数の減少のみならず、多様な質の異常(DNA損傷を含めた精子機能異常)を伴います。顕微授精には、受精させるのに必要な精子はたったの1匹ですみますし、人為的に精子を穿刺注入して容易に授精させられるというメリットがあります。しかし一方で、顕微授精では、例えばDANが傷ついた、精子機能に異常がある精子でも人為的に授精させてしまうというリスクを伴います。言い換えれば、顕微授精という技術は、精子の量的不足(精子数が少ない)を補うことはできますが、精子の質的低下(DNA損傷を含む精子機能の異常)を克服することはできません。

したがって、安全性の高い顕微授精は、次の二点に絞られます。

  • 1.精液中の正常機能を有した精子比率が高く、どの精子を卵子に穿刺注入しても安全な場合。
  • 2.精液中の正常機能を有した精子比率は低かったが、高度な精子選別技術により、高品質精子(例えば、DNAに傷のないDNA非損傷運動精子等)を選別できた場合
しかし、後者の高品質なDNA非損傷運動精子を無菌的に選別できる技術を持つ施設は極めて少ないのが実情ですから、安全な妊娠が期待される顕微授精の適応は、前者がほとんどになります。これまでの解説により、顕微授精は精子の状態が悪い方には不向きの治療であることがご理解いただけたことと思います。
臨床精子学を専門にしている私の研究は、一貫してARTに供する高品質精子、言い換えれば、正常機能を有した精子を選別する高精度技術を開発することに力を注いできました。ここでは技術の詳細は省略させていただきます(下図参照)が、原理が異なる複数の遠心分離技術(沈降平衡法・沈降速度差遠心分離法)を組み合わせることにより、DNA非損傷運動精子を無菌的に選別することが可能となりました。
なぜ、顕微授精は精子の状態が悪い方には不向きな治療なのか? なぜ、顕微授精は精子の状態が悪い方には不向きな治療なのか?

新しい不妊治療モデル「黒田メソッド」の
大きな利点は?

精子側から一層安全な不妊治療戦略を具体化すること

高品質な精子を分離し得ること、ならびに、一般的な精子選別基準である精子数・運動率・頭部形態などの評価に加えて、DNA損傷や受精に関わる精子機能を高精度に検査し得ることにより、精子品質に関する詳細な情報が明らかになります。
具体的に申し上げれば、顕微授精に向いているタイプの精子なのか(顕微授精に安心しても用いることができる正常な機能を保持した高品質な精子なのか)、それとも逆に、顕微授精に不向きな禁忌なタイプの精子なのか(DNA損傷を始めとする機能異常率が高い精子なのか)を見極められることにより、安全な受精法を考案し得ます。
つまり、男性不妊治療の安全性向上、とくに現状の顕微授精に伴うリスク回避に寄与し、出生児の健常性向上に繋がります。

夫婦側に治療の選択肢を与えられる

あらかじめ精子の「量の確保」と「品質の保証」という精子側の詳細な情報を収集した上で、精子側の準備を十分に整えることができたから採卵するか、それとも不妊治療を撤退するか?等、不妊ご夫婦側に治療の選択肢を与えることが、ご夫婦の人生における時間と労力と費用の節約になります。
さらに、院長自らが治療の全工程を一人で行うことにより、各夫婦の不妊病態の全体像を統合的に把握し、マニュアル治療では不可能な各個人(各細胞)に最適な微調整管理を実現し得ます。夫婦に最適な個別治療プランを作成する「真のオーダーメイド不妊治療」が、院長の研究者である基礎的知見と医師である臨床経験の両者の視点から集積し得ることにより実現化されるのです。
すでに当院では、2010年以降新しい不妊治療モデル「黒田メソッドの統合的運用」を実践し、顕微授精反復不成功例において人工卵管法(顕微授精回避法)による妊娠・出産例を多数得てきました。

精子品質管理を重視した
新しい不妊治療モデル『黒田メソッド』

高精度な高品質精子の選別技術

高精度な高品質精子の選別技術 高精度な高品質精子の選別技術

DNA非損傷精子の選別技術を開発する過程で重要な発見がありました。それは、精子数、運動率が低くても意外とたくさんのDNA非損傷運動精子が得られる場合もあり、逆に精子数、運動率が高くてもほとんどがDNA損傷運動精子である場合もあるということです。

このことは、日本産科婦人科学会の見解(下図参照)、ならびに私が繰り返し述べてきた「精子数と運動率だけでは精子の質(機能)を性格に把握することは難しい」ことを示しています。

日本産科婦人科学会雑誌 Vol 61,No.6, N-189, 2009

4.不妊症
一般精液検査は精液や精子の量的性状を示しているだけであり、必ずしも精子の質的性状(受精能力)を直接反映するものではないことに留意する

高精度な精子機能検査(精子機能の精密検査)

  • 1.精子の先体反応(精子の卵子接着機能)の解析

先体は精子頭部の前半部を覆う袋状の小器官で、その中には卵子に侵入する際に必要な加水分解酵素が入っています。この酵素が卵子と接着するときに放出されることにより、精子が卵子に侵入できるようになります。この一連の仕組みを「先体反応」と言いますが、言い換えれば、先体反応を起こすことができた精子が卵子に接着して侵入できるということです。

ですから、顕微授精に用いる精子は、先体反応を起こすことができた精子が選ばれることが必須になります。この先体反応の発現機構は、私の博士論文のテーマですから、いわば「黒田メソッドの原点」ともいえるものです。

先体反応、すなわち精子の卵子接着機能の検査では
運動している(生存確認できる)精子において

  • 先体があるかないかを確認すること
  • 先体に孔が開き、先体の内側の膜(先体内膜)が露出したかしないか
    (先体反応を起こしたか起こしていないか)

を観察しなくてはなりません。

下図1では、人工的に赤く着色した先体部分が、先体反応を起こしていく過程で外れていく(赤い部分が剥がれていく)様子です。

下図2は、黒田メソッドにより分離した先体反応を起こす前の(先体が外れる前の)精子の先体部分を緑色で、核部分を赤色で特殊染色したものです。

  • 図1…先体反応を起こしていく過程 図1…先体反応を起こしていく過程

    図1…先体反応を起こしていく過程

  • 図2…先体を緑、核を赤で特殊染色(「不妊治療の真実」幻冬舎より) 図2…先体を緑、核を赤で特殊染色(「不妊治療の真実」幻冬舎より)

    図2…先体を緑、核を赤で特殊染色(「不妊治療の真実」幻冬舎より)

私は、先体の解剖学的な特性を利用して、精子の生存性を確保したまま先体反応の機能を解析できる検査法(コンカナバリンA法)を確立しました。
本法は、先体反応により露出された先体内膜上に出現したアスパラギン結合高マンノース型糖鎖を蛍光色素でラベル化したコンカナバリンAで組織化学的に特異染色した検出法です(下図3参照)。

下図3は、黒田メソッドにより分離した先体反応を起こした後の(先体が外れた後の)精子の蛍光染色像です。

  • 図3 先体反応を起こすことができた精子の蛍光染色像 図3 先体反応を起こすことができた精子の蛍光染色像

    図3 先体反応を起こすことができた精子の蛍光染色像

  • 2.精子のDNA構造正常性の解析:DNA損傷をどのように観察するか

DNA損傷には色々なパターンがあります。2重鎖切断、片側開裂、酸化的損傷、化学物質による塩基修飾など多様です。その中でも、最も細胞致死性が高くなるDNA損傷は、言い換えれば、最も修復が困難となるDNA損傷は2重鎖切断です。そこで、ARTにおける精子品質管理の観点から安全なARTを目指すには、個々の精子の非特異的DNA損傷、とくにDNA2重鎖切断の初期段階を定量的に検出する方法の確立が必須です。

これまで数種類のDNA断片化検査法が報告され、受精率、妊娠率、流産率などの臨床結果との相関が報告されてきましたが、これらはDNA切断の初期段階の検出には不向きでした。そこで、私の精子研究班では、電気泳動法によりDNA断片の長さおよび数を泳動度の差、断片量として定量的に検知できることに着目し、個々の精子におけるDNA断片化を高精度に検出できる方法を確立しました。

下図1は、高精度に選別したDNA非損傷精子の電気泳動像です。数十本の均一なDNAファイバーが連続性に伸張しています。

下図2は、DNAが高度に損傷したDNA損傷精子の電気泳動像です。DNAファイバーの連続性がなく、切断されて顆粒状に見えます。

  • 図1…DNA非損傷精子(DNA断片化陰性精子) 図1…DNA非損傷精子(DNA断片化陰性精子)

    図1…DNA非損傷精子(DNA断片化陰性精子)

  • 図2…DNA損傷精子(DNA断片化陽性精子) 図2…DNA損傷精子(DNA断片化陽性精子)

    図2…DNA損傷精子(DNA断片化陽性精子)

  • 3.精子中片部の評価

精子頭部と尾部をつなぐ首の部分を中片部といいます。そこにはエネルギー(ATP、詳細は省きます)を産出するミトコンドリアが存在し、主として精子運動との関連が指摘されていますが、この中片部には胚分割に重要な役割を果たす中心体と呼ばれる小器官も存在することから、中片部形態が卵子分割に影響することも研究されています。

私は、精子中片部の形態観察は、精子運動のみならず胚分割に重要な意味を持つ可能性も踏まえ、精子精密検査の項目に加えております。

射精精子の中片部の形状は様々ですが、下図のように高精度に選別した運動精子では細く真っ直ぐな形状をしたものがほとんどです。

  • 3.精子中片部の評価 3.精子中片部の評価
  • 4.精子頭部空胞の評価

楕円形の正常頭部形態を有した運動良好な精子の中にも、先体の下の部分に穴が開いている状態のもの(頭部空胞化精子)も含まれ、空胞の数や大きさ、その割合は個人差が大きいのです。(以下の図1・2・3を参照ください)。

私の精子研究班では、精子頭部の空胞化している部分のDNA密度が低いことを明らかにしましたが、頭部空胞とDNA損傷との因果関係は不明です。その詳細に関しましては現在研究中ですが、精子精密検査の項目に加えております。

ここでは、見かけだけでは精子品質(機能)を評価することはできないということを繰り返し強調したいと思います。

下図1は、広く用いられている染色法ですが、あくまでも精子頭部形態だけを観察することを目的としている染色法ですので、先体や頭部空胞を観察することはできません。

  • 図1…精子頭部形態のみ観察可能な染色法であり、先体や頭部空胞の観察は不可能な染色法 図1…精子頭部形態のみ観察可能な染色法であり、先体や頭部空胞の観察は不可能な染色法

    図1…精子頭部形態のみ観察可能な染色法であり、先体や頭部空胞の観察は不可能な染色法

下図2は、黒田メソッドを用いて先体反応を起こす前の(先体を有している)精子を選別したものを染色したものです。精子頭部の前半部をcap状に覆っている先体部のほとんどが染色されていることからも、先体を有した先体反応未誘起精子が分離精製されていることが確認できます。

下図3は、新たに開発した希薄染色法を用いて、精子頭部空胞を観察したものです。

図2と図3は、同一視野、すなわち同じ精子を示しております。
図2にお示しした精子頭部形態および先体の状態も非常に良好でしたが、図3から先体の下の部分に高い頻度で頭部空胞を認めることが解ります。

この結果は、頭部形態が正常な運動精子であれば良好精子とみなす、従来の精子評価指標では不十分(不適切)であることを示しております。だからこそ、精子機能を詳細に調べることが重要であり必須であることがご理解いただけたことと思います。

  • 図2…図3と同一視野 先体 反応を起こす前の(先体を有している)精子の染色像 図2…図3と同一視野 先体 反応を起こす前の(先体を有している)精子の染色像

    図2…図3と同一視野先体 反応を起こす前の(先体を有している)精子の染色像

  • 図3…図2と同一視野  精子頭部形態と先体の状態が非常に良好(図2)でも、先体の下の部分に多数の頭部空胞(図3)を有している場合もある 図3…図2と同一視野  精子頭部形態と先体の状態が非常に良好(図2)でも、先体の下の部分に多数の頭部空胞(図3)を有している場合もある

    図3…図2と同一視野 精子頭部形態と先体の状態が非常に良好(図2)でも、先体の下の部分に多数の頭部空胞(図3)を有している場合もある

次世代ARTとしてPost ICSI:人工卵管法

安全を最優先にした次世代ARTとしてPost ICSI、卵管型微小環境媒精による新しい体外受精法である人工卵管法(顕微授精回避法)を提供します。
具体的に申し上げれば、卵管型の微小環境に選別した高品質精子を媒精することにより、効率よく自然に受精させることが可能になります。その結果、多くの場合、人為的な授精法である顕微授精を回避できます。
一般的に不妊治療施設では、「運動精子の数が少ないから顕微授精をしましょう」、「精子の状態が悪いから顕微授精をしましょう」、「受精しないといけないので顕微授精しましょう」・・・といった説明が繰り返されています。
一方、黒田メソッドでは全く逆の考え方です。
繰り返し述べて参りましたが、精子の状態が悪い方に顕微授精を適応することは危険であり、顕微授精は精子の状態が悪い方には不向きの治療であるということです。なぜならば、顕微授精では精子の量的不足(精子数が少ない)をカバーできますが、精子の質的低下(DNA損傷を含む精子機能の異常)を補償することはできないからです。
どうしても精子の状態が悪い方に顕微授精を適応しなくてはならない場合は、高度な精子選別技術で得られた精子の機能を精密検査した結果、顕微授精に用いることができる(精密検査に合格できた)精子であることが大前提になります。言い換えれば、どの精子を卵子に穿刺注入しても安全な高品質精子(例えば、DNAに傷のないDNA非損傷運動精子等)を選別できた場合です。
しかし実際には、精子選別後の精密検査により、得られた精子の質が顕微授精可能なレベルに達してないことも多々あるのも事実です。
そこで最終的なARTの安全戦略として、体外受精の効率化を図った、卵管型微小環境媒精による新しい体外受精法:人工卵管法に展開することにより、媒精に用いる必要精子数の低減化(少ない精子数で受精させること)が可能になり、高品質な精子数が少ない場合においても顕微授精を回避できるようになりました。
これが「次世代のARTになるべきPost ICSI」であり、「黒田メソッドの仕上げ」になります。要するに、精子選別技術および精子評価技術とともに、体外授精技術の高度化に徹することにより、顕微授精をしないでも受精させられる安全な男性不妊治療を確立することができました。
すでに黒田IMRでは、2010年以降新しい不妊治療モデル「精子の選別・評価技術と人工卵管法等の一連の黒田メソッドの統合的運用」を実践し、顕微授精反復不成功例において人工卵管法(顕微授精回避法)による妊娠・出産例を多数得ております。
次世代ARTとしてPost ICSI:人工卵管法 次世代ARTとしてPost ICSI:人工卵管法

なぜ、『院長自らが治療の全行程を行う』のか

長年不妊治療に携わってきて、年月が経つほどに臨床精子学を専門とする私が痛感させられたことが幾つかあります。その一つが、診療の効率化を図るために、医師と胚培養士(精子・卵子・胚等の取り扱い、および顕微授精を行う職種)の分業化が進みましたが、双方で「精子に関する知識と技術が出遅れている」こと、「この出遅れが顕微授精を普及させ、さらには顕微授精のリスクを招いている可能性がある」ことでした。
そこで、「出遅れた精子技術を高度化し、どのように治療に組み込んでいけば安全なARTを実現できるのか」について研究を重ね、開発した精子側の技術が「黒田メソッド」なのです。
夫婦に最適な個別治療プランを作成する「真のオーダーメイド不妊治療」を目指す「黒田メソッド」を実現させるためにも、私は治療の全工程を一人で行う必要性を強く感じました。その結果、各夫婦の不妊病態と治療の全体像を統合的に把握し、マニュアル治療では不可能な各個人(各細胞)に最適な微調整管理を実現できます。正に、院長の研究者である基礎的知見と医師である臨床経験の両者の視点から集積し得る不妊治療を提供し得るのです。
今後は、早急に胚培養士の精子関連知識の標準化、具体的には高度な精子取り扱いと品質管理技術を習得することが求められます。同時に、胚培養士の教育ならびに管理を徹底する為に、医師側も更に高度な精子関連知識を習得することが急務であると考えております。
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