자연 임신에서는 약 100백만 개의 정자 중 불과 수백 개만이 최종적으로 난관에 도달해 수정에 이릅니다. 보조생식술에서는 건강하고 곧고 빠르게 헤엄치는 정자를 선별하는 것이 성공에 매우 중요합니다.
플로리다 애틀랜틱대학교 공학·컴퓨터과학대학 연구진은 정자의 유변주성(rheotaxis)에 기반한 새로운 미세유체 칩을 개발했습니다. 이 칩은 한 시간 이내에 단 한 단계로 고품질 정자를 선별하며, 제조 비용은 $5 미만입니다. 현재의 원심분리 방식과 비교하면 더 빠르고 정밀하며 정자에 가하는 부담도 적어, 자궁 내 인공수정, 체외수정(IVF), 세포질 내 정자 주입(ICSI)의 임상 비용을 크게 낮출 수 있습니다.
정자는 물살을 거슬러 헤엄칠 수 있을까? 이 칩은 생리학적 메커니즘을 모방합니다
플로리다 애틀랜틱대학교 전기공학 부교수이자 연구 책임자인 와심 아스가르 박사는 이 기술이 **여성 생식기관에서 가장 운동성이 높은 정자가 자궁경부 점액의 흐름을 본능적으로 거슬러 난자에 도달하는 자연스러운 정자 행동인 유변주성(rheotaxis)**에서 착안했다고 설명합니다. 이는 자연적인 선별 메커니즘입니다.
연구팀은 원통형 챔버 네 개와 여러 미세채널이 있는 칩을 제작했습니다. 정액을 검체 주입구로 넣으면 건강한 정자는 물살을 거슬러 수집 챔버로 이동하고, 죽었거나 비정상적인 정자는 폐기 챔버로 보내집니다. 이 설계는 선별 과정에서 오염, DNA 절편화, 산화 손상을 크게 줄입니다.
아스가르 박사는 “우리 칩은 구조가 단순하고 조작이 쉬우며 거의 교육 없이도 사용할 수 있습니다. 전체 과정은 약 한 시간밖에 걸리지 않아, 2시간 이상 걸리는 현재의 원심분리 방식보다 훨씬 빠릅니다.”라고 말했습니다.
결과: 정자 운동성은 거의 100%, DNA 절편화는 크게 감소
영국 왕립화학회가 발행하는 학술지 The Analyst에 게재된 이 연구에서 칩으로 선별한 정자는 다음과 같은 특성을 보였습니다.
운동성이 거의 100%에 달함;
정상 형태 정자의 비율이 더 높음;
DNA 절편화가 크게 줄어 수정률이 유의하게 향상됨;
세포질 내 정자 주입(ICSI)에 충분한 세포 수를 확보함.
칩 내부의 전단응력은 생리학적 흐름 조건도 재현해 구조적 완전성을 손상시키지 않으면서 정자를 부드럽게 분리합니다.
플로리다 애틀랜틱대학교 공학·컴퓨터과학대학 학장 스텔라 바탈라마 박사는 “이 연구는 기존 원심분리 방식이 정자에 일으킬 수 있는 손상을 해결하고, 향후 보조생식술을 위한 저비용·고효율 선별 플랫폼을 제공합니다.”라고 말했습니다.
환자 비용을 줄이면서 전 세계 불임 문제에 대응
미국 질병통제예방센터(CDC)에 따르면 미국 커플의 약 15%가 임신에 어려움을 겪고 있으며, 전 세계적으로 약 48.5백만 커플에게 영향을 미칩니다. 보조생식 치료의 평균 총비용은 약 $40,000에서 $60,000이며, 환자는 본인 부담금으로 최대 85%까지 지불합니다.
아스가르 박사는 “우리가 설계한 미세유체 칩은 생식 기술의 성공률을 크게 높이는 동시에 환자가 높은 치료 비용을 줄이는 데 도움을 줄 수 있습니다.”라고 말했습니다.
이 칩은 제조 비용이 저렴하고 조작이 쉬우며 많은 실험실과 클리닉에서 사용할 수 있어 상당한 상업적·임상적 잠재력을 지닙니다.
뉴스 | 운동성 정자를 선별하는 칩, 체외수정(IVF) 실패율 낮출 수 있어
뉴스 | 운동성 정자를 선별해 IVF 실패율을 낮출 수 있는 칩
자연 임신에서는 약 100백만 개의 정자 중 불과 수백 개만이 최종적으로 난관에 도달해 수정에 이릅니다. 보조생식술에서는 건강하고 곧고 빠르게 헤엄치는 정자를 선별하는 것이 성공에 매우 중요합니다.
플로리다 애틀랜틱대학교 공학·컴퓨터과학대학 연구진은 정자의 유변주성(rheotaxis)에 기반한 새로운 미세유체 칩을 개발했습니다. 이 칩은 한 시간 이내에 단 한 단계로 고품질 정자를 선별하며, 제조 비용은 $5 미만입니다. 현재의 원심분리 방식과 비교하면 더 빠르고 정밀하며 정자에 가하는 부담도 적어, 자궁 내 인공수정, 체외수정(IVF), 세포질 내 정자 주입(ICSI)의 임상 비용을 크게 낮출 수 있습니다.
정자는 물살을 거슬러 헤엄칠 수 있을까? 이 칩은 생리학적 메커니즘을 모방합니다
플로리다 애틀랜틱대학교 전기공학 부교수이자 연구 책임자인 와심 아스가르 박사는 이 기술이 **여성 생식기관에서 가장 운동성이 높은 정자가 자궁경부 점액의 흐름을 본능적으로 거슬러 난자에 도달하는 자연스러운 정자 행동인 유변주성(rheotaxis)**에서 착안했다고 설명합니다. 이는 자연적인 선별 메커니즘입니다.
연구팀은 원통형 챔버 네 개와 여러 미세채널이 있는 칩을 제작했습니다. 정액을 검체 주입구로 넣으면 건강한 정자는 물살을 거슬러 수집 챔버로 이동하고, 죽었거나 비정상적인 정자는 폐기 챔버로 보내집니다. 이 설계는 선별 과정에서 오염, DNA 절편화, 산화 손상을 크게 줄입니다.
아스가르 박사는 “우리 칩은 구조가 단순하고 조작이 쉬우며 거의 교육 없이도 사용할 수 있습니다. 전체 과정은 약 한 시간밖에 걸리지 않아, 2시간 이상 걸리는 현재의 원심분리 방식보다 훨씬 빠릅니다.”라고 말했습니다.
결과: 정자 운동성은 거의 100%, DNA 절편화는 크게 감소
영국 왕립화학회가 발행하는 학술지 The Analyst에 게재된 이 연구에서 칩으로 선별한 정자는 다음과 같은 특성을 보였습니다.
운동성이 거의 100%에 달함;
정상 형태 정자의 비율이 더 높음;
DNA 절편화가 크게 줄어 수정률이 유의하게 향상됨;
세포질 내 정자 주입(ICSI)에 충분한 세포 수를 확보함.
칩 내부의 전단응력은 생리학적 흐름 조건도 재현해 구조적 완전성을 손상시키지 않으면서 정자를 부드럽게 분리합니다.
플로리다 애틀랜틱대학교 공학·컴퓨터과학대학 학장 스텔라 바탈라마 박사는 “이 연구는 기존 원심분리 방식이 정자에 일으킬 수 있는 손상을 해결하고, 향후 보조생식술을 위한 저비용·고효율 선별 플랫폼을 제공합니다.”라고 말했습니다.
환자 비용을 줄이면서 전 세계 불임 문제에 대응
미국 질병통제예방센터(CDC)에 따르면 미국 커플의 약 15%가 임신에 어려움을 겪고 있으며, 전 세계적으로 약 48.5백만 커플에게 영향을 미칩니다. 보조생식 치료의 평균 총비용은 약 $40,000에서 $60,000이며, 환자는 본인 부담금으로 최대 85%까지 지불합니다.
아스가르 박사는 “우리가 설계한 미세유체 칩은 생식 기술의 성공률을 크게 높이는 동시에 환자가 높은 치료 비용을 줄이는 데 도움을 줄 수 있습니다.”라고 말했습니다.
이 칩은 제조 비용이 저렴하고 조작이 쉬우며 많은 실험실과 클리닉에서 사용할 수 있어 상당한 상업적·임상적 잠재력을 지닙니다.
기사 출처:
온라인 수집