コンピューターシミュレーションモデルにより生殖管での精子の通過を成功させるための重要な要因が特定される
フンボルト大学ベルリンとライプニッツ動物園野生生物研究所（ライプニッツ-IZW）の研究チームは、女性の生殖管を通る精子細胞の移動を模倣するためのエージェントベースのコンピューターモデルを開発しました。
この移動を成功させるための重要な要素は、動物実験を行わずに識別が可能です。
この研究は科学雑誌「PLoS Computational Biology」に掲載されました。
野生生物種の交尾中に、オスは何百万もの精子をメスの生殖管に注入します。卵細胞に向かう途中に、精子は生殖管を通過しなければなりません。受精のための条件を備えた精子に限られるため、実際に卵細胞の近くを通過して到達することに成功する精子細胞はごくわずかです。
精子選択での根底にあるメカニズムと、それゆえの生物での実験的研究は、倫理的理由と実践的理由の両方で非常に困難であるため、生殖研究に関しての成功例はほとんど知られていません。
絶滅の危機に瀕している野生生物種の場合、これは生殖の問題を認識し、人工授精などの生殖補助医療を最適化するのに役立つため、種特異的な生殖システムにおいて、精子の移動と選択の成功に有利な要因をより深く理解することは、非常に基本的であると同時に、応用という点でも興味深いでしょう。
科学者チームは、哺乳類の女性生殖管の時空間コンピューターシミュレーションモデルを開発しました。
このモデルでは、個々の精子細胞は、具体的な特性を指定する一連の生物物理学的特性を備えた独立した薬剤として扱われ、女性の生殖管との動きとの相互作用に関する特定の規則に従いました。
最初の実装では、試験管で観察されたウシの生殖管の形状と、ウシの精子の運動の生物物理学的特性および原理に関するデータを使用しました。
そして、精子は流体の流れに対して優先的に前進（正の流性）、壁の構造に沿って（接触走性）移動しました。
モデルが精子と女性の生殖管との間の相互作用での顕著な特徴を描写するのに合理的に現実的であることを確認するために、シミュレーション結果は牛から得られた、公表データと比較されました。
シミュレーションの結果は、実際に卵管の入口に到達する精子で、観察されたタイミングと精子数が密接に一致していることを示しました。
「予想通り、受精を成功させるには、速度や方向安定性などの物理的な精子の特性が不可欠であることがわかりました。さらに、子宮頸部分泌物の粘液の流れに逆らって泳ぐ能力、および精子が生殖管の上皮壁に整列する能力は、精子が卵管をうまく通過する可能性に多大な影響を与えることが判明しました。 」
と、ドイツのフンボルト大学ベルリン校博士課程のジョリン・デマ―氏は述べました。
Leibniz-IZWのアンドロロジーラボのリーダーであるカリン・ミュラー氏は、結論として次のように述べています。
「生殖試験管技術においては、自然淘汰プロセスが通常バイパスされるため、精子のこれらの特定された特徴は、人工的な選択手順で精子を調整する将来の試みにおいて、考慮される必要があるということです。」
卵母細胞が受精のために解放されるときの排卵のタイミングに関連して、卵管内で精子が蓄積のためには、種固有の最適な時間枠が存在するため、これは特に重要です。
「私たちのモデルの大きな利点は、その柔軟性です。これは、他のシステムに拡張して一般化することができます。」
と、フンボルト大学ベルリンの理論生物 物理学部門のリーダーであるエダ・クリップ氏は強調しています。
このコンピューターシミュレーションシステムからの予測は、動物実験をせずに、絶滅危惧種、家畜、そしておそらく人間の生殖補助医療を改善する可能性を秘めています。
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News Medical Net