冷链成本太高？老鼠“冷冻精子”运送的最佳解决方案：现在就寄一张明信片！

在古代，飞鸽传书，在霍格沃茨，猫头鹰负责发送发出噪音的信件。信件不仅是文字和信息的交流方式，也可以直接作为当今生物材料的发送媒介。研究小组发现，经过冷冻干燥处理的小鼠精子可以在没有液氮的环境下妥善保存，并在室温下通过普通邮件发送。

放在普通邮件中的老鼠精子。图//山梨大学伊藤代裕[1]

传统保存方式：充满液态氮的超低温环境

保存精子的典型方式是将精子保存在液氮或干冰中，极低的温度环境允许精子在冷冻状态下运输。解冻后，将通过人工授精或体外受精的方式繁殖后代[2][3]。但是使用液氮可能还是会有一些问题。比如在196的超低温下，处理样品时需要非常小心，因为液氮可能会引起冻伤或饱和气体引起的窒息，在一些国家和地区可能很难获得液氮。

此外，为了将小鼠精子保持在极低温度的环境中，需要不断补充液氮，也会造成昂贵的费用。因此，一些国家的研究机构很难保存小鼠基因来源。不用说，遇到停电、大灾难等突发情况，极低的温度环境可能会受到影响，老鼠精子会融化除冰，导致精子无法使用。

液氮可以创造极低的温度环境，操作过程要小心。图//ThoughtCo。

玻璃安瓿保存法很讚，但仍不适合长期保存

为了解决低温环境难以控制的问题，日本山梨大学生殖生物学家伊藤代裕(Daiyu Ito)的研究小组开发了一种技术，将小鼠精子放入烧瓶或玻璃安瓿(Ampoules，一种形似保龄球瓶的小玻璃瓶，常用来盛放药物和其他溶液。)并在4放置三个月，再在室温放置一个月。冻干处理后，可在室温下放置一年。虽然经过处理的小鼠精子已经死亡，无法移动，但精子中的DNA保持完整[4]。

然后，当这些冷冻干燥的老鼠精子被注射到卵子中时，它们可以繁殖正常的后代。这种冷冻干燥技术已经应用于许多物种，如实验小鼠、仓鼠、兔、马和羊[5]。然而，使用玻璃安瓿仍然有一些缺点。伊藤代夫说：“玻璃安瓿虽然体积小，但比较笨重易碎，容易影响老鼠后代的繁殖。因此，将小鼠精子保存在玻璃安瓿中不适合长期保存。因此，我们希望开发新的保存技术。」

图为玻璃安瓿瓶，一种形似保龄球瓶的小玻璃瓶，常用来装药品和其他溶液。图/ISDIN

纸类保存冻乾精子有搞头，但哪种材质最适合？

为了找出最适合保存冻干小鼠FD精子的材料，研究小组检查了6种材料，分别是日本传统纸(Washi)、包装纸(Wrap)、乙烯纸、称重纸、滤纸和日式。

首先，滤纸不能用，因为老鼠精子容易粘在纸上，解冻时精子无法顺利取出。日式糖果纸(扁圆形)也被认为是无法用作保存材料的。原本以为日式糖纸完全溶于水后，冻干的精子就可以轻松取出。但实际测试后发现，日本糖纸溶解时仍有部分残留，导致小鼠精子难以收集。此外，其他四种材料虽然都可以用来采集小鼠精子，但还是有一些小缺点，比如：包装纸太容易撕破，乙烯板在干燥过程中容易丢失精子。

相对来说，日本的传统和纸是很好的材料，但是在脱水后的回收过程中容易被污染，导致小鼠精子的收集比较困难。称量纸比乙烯板薄，但比包装纸硬，因此可以作为小鼠精子干燥过程的材料。因此，在六种材料中，称量纸最适合处理小鼠精子。

通过实验发现，五伦是冷冻干燥的小鼠精子，分别保存在玻璃安瓿或四种材料(传统纸、包装纸、乙烯板、称量纸)中，受精率无显著差异。但在胚胎发育中，桑椹胚或囊胚的比例最高。

是以秤量纸（Weighing paper）包装的小鼠精子。

使胚胎妥善的发育的比率，是作为小鼠精子是否有成功保存最重要指标，而在四种材料中，使用秤量纸（Weighing paper）包装的小鼠精子其后代存活率数值为 21%，后代存活比率数值最高。考量到精子发育的程度，以及材料操作容易程度，最后採用秤量纸包装冷冻乾燥精子，并用塑胶片作为分隔是最适合的选项。

塑胶片会影响精子的DNA完整度吗？

为进一步了解使用塑胶片保存精子是否会影响精子内的 DNA，研究团队藉由彗星分析法（comet assay），来比较玻璃安瓿和塑胶片的精子中 DNA 的完整性。彗星分析法可用来检测单细胞中 DNA 的损害程度，若 DNA 有损害，其结构会较为松散，断裂或破碎的 DNA 片段会在进行电泳（gel）时被拖出细胞，在显微镜之下会呈现出一个类似彗星的形状。不同程度的 DNA 损伤则会造成拖尾程度的差异，至于未损伤的 DNA 则会保持球状。

从观察结果得知，保存于玻璃安瓿的小鼠精子 DNA，其彗星尾相较保存于塑胶片的小鼠精子 DNA 慧星尾长度稍短一些，不过，就统计结果而言，两者之间有显着差异。

但另方面，在小鼠精子进行细胞质内精子注射（ICSI）之后，藉由使用 γ-H2Ax 染色来比较玻璃安瓿和塑胶片的雄原核（male pronucleus）中 DNA 损坏程度，结果却发现，相较于保存在塑胶片的小鼠精子，保存于玻璃安瓿的小鼠精子经 γ-H2Ax 染色后，其雄原核^[注2]有较高的亮度，显示此细胞核内的双股 DNA 损坏较为严重。

综合上述，保存于塑胶片中的小鼠精子 DNA 完整度，与保存于玻璃安瓿的小鼠精子 DNA 完整度，是可以相比拟的。

如何製备冷冻乾燥的小鼠精子？

小鼠精子经过预先培养之后，会秤量纸作为载体，将含有精子的溶液滴定于秤量纸上。将铝箔纸摺出一个凹槽，依序放入裁切好的塑胶片及带有小鼠精子的秤量纸，然后将整包铝箔包放入保丽龙盒，最后在保丽龙盒内加入液态氮。

接下来，将冷冻的精子溶液乾燥，乾燥之后的冷冻小鼠精子会呈现粉末的状态。然后，将冷冻乾燥后的小鼠精子取出，并用两张秤量纸包装，最后放在塑胶片上并用胶水将其密封起来。待需要使用时，再用剪刀将塑胶片剪出一个缺口，并用镊子取出小鼠精子，最后再用水回溶精子。

冻乾的小鼠精子，可在室温下藉由明信片运输

虽然相较于保存在 -30℃ 的环境，冷冻乾燥（freeze-dried，FD）的小鼠精子保存在室温环境下三天，其后代存活率较差，但仍可繁衍出后代。利用塑胶片保存的小鼠精子可以夹带在明信片中，并放置于 -30℃ 的环境。待到要寄信的那天，可直接利用普通邮件的方式寄送，不需额外的保护措施。而收到邮件后，只需再将小鼠精子放回 -30℃ 的环境即可。

研究团队曾使用此方式，将冷冻乾燥后的小鼠精子从东京大学寄至山梨大学，两校之间的距离约为 200 km，并且邮件会在 2 天之内寄达。而这些冷冻乾燥的小鼠精子也能顺利进行胚胎发育。因此，冷冻乾燥的小鼠精子，是可在没有其他保护措施之下，在室温下藉由明信片寄送。

使用信件运输小鼠精子的优缺点

Daiyu Ito 说：「遗传资源对于人类未来而言，是个重要资产。即使有许多遗传特徵可能已不适用于生存，但这些遗传资源可能有利于某些物种在环境变迁或未知疾病扩散时存活下来。」哺乳类动精子保存，有利于不孕、维持品系中修饰过的基因序列。这个使用塑胶片夹带小鼠精子的方式，可以方便保存数千种的小鼠品系（strain），除了有利于实验室及研究机构间的合作往来，更可以促进生殖技术及科技的发展。

然而，使用如此方便及简易的运送方式，可能会造成许多不合法的运输过程发生，因此需有更完善的法规制度来审查及保护动物精子的运输。

注解

1. 受精卵会在 24 小时分裂成 2 细胞，约 48 小时分裂成 4 细胞，约 72 小时分裂成 6~8 细胞，并在约 96 小时分裂成桑葚胚（Morula）；之后才会形成囊胚（Blastocyst）。
2. 雄原核，指的是在受精之后，精核进入卵子内，但尚未于雌原核（female pronucleus）融合。

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