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【不正常生物推廣】日本科學家解決了精液難以運送的困擾

樓主 光山アキラやま tcss0612
大家好我是光山。

雖然很突然,但各位有過精液難以運送的困擾嗎?
並不是指冷藏精液油罐車,或者超導體管線那樣的難以運送。不不不,那樣就太莫名奇妙了。
沒有人會需要以公噸為單位運送精液的。

為了學術用途運送精液遭遇到的困擾。

比方說,為了製造殭屍病毒的解藥,你的實驗需要攜帶人類ACE2受體的老鼠。
但這個實驗室的老鼠全都是普通老鼠,而實驗室外面都被殭屍包圍了,沒辦法用傳統方式運送活老鼠。
這時候如果有台飛機飛過去,然後丟下一個包裹,裡面裝了老鼠精液。
咚!的降落在天花板。
你就能用這些精液,自己繁殖出攜帶人類ACE2受體的老鼠,製造出殭屍解藥,拯救全人類了

這樣看來想要方便的運送老鼠精液也就不是那麼莫名奇妙的事情了吧?


冷凍乾燥精液的技術簡史

大家都知道,精液可以靠冷凍低溫保存,然而液態氮是必須一直補充的消耗品。在某些環境下沒辦法一直補充(例如太空站,非洲,或者殭屍末日)。如果能把儲存溫度從-195提升到冰箱可以處理的-30,那就只需要供電,幫了大忙了。還有沒有辦法更進一步的把精液穩定化保存呢??

在1998年首度突破大家的常識,冷凍乾燥了老鼠精液的先驅就是若山照彦。

"冷凍乾燥後精子就不會動了,
在常識意義上已經死了。
但他的基因完好無缺,完全能夠正常的啟動受精發育過程。"
摘錄自若山照彦(1998)的論文
Development of normal mice from oocytes injected with freeze-dried spermatozoa

若山 照彦(Teruhiko Wakayama),在精液保存方面是開創性的科學家。他發現了冷凍乾燥後的精子雖然已經變成乾,不會動了。但是只要把這個乾燥精子,加水之後,直接注射到卵子細胞裡面,還是能讓卵子受精。

之前的科學家想要把冷凍乾燥精子加水,重新游泳起來的實驗通通都失敗了,這些精子只會在原地不動(本光山是故意避開使用活著和死掉的詞的,這些精子處於生與死之間的逢魔時刻)。

若山老師則想到了,其實精子只不過是讓卵子受精的道具,會不會游泳根本不重要。直導(細胞)核心的啦。冷凍乾燥從此成為一個可靠的精液保存方法,變成所有動物實驗室必備的技術。

冷凍乾燥後的精液,裝在密封玻璃瓶中,能在-30冰箱裡永久保存。如果不冷凍,單純只使用密封玻璃瓶(安瓶),則能在室溫下保存1~3個月。

一個月的時間,足夠讓精液在日本(甚至美國)全國範圍內運送了。不需要冷凍裝置,也使得把精液裝上火箭,送上太空成為可能。2017年若山實驗室成為第一個把老鼠精液送上太空的團隊。(若山 et al. 2017 )。

研究團隊將可以方便的互相交換老鼠基因材料。沒有免疫系統的特製癌症研究用老鼠需要用無塵室規格才能運送???

簡單,我們給你精液,繁殖幾次之後就會是無免疫鼠了。


然而這個方法還是有著諸多缺點,首先,冷凍乾燥後的精液需要特殊的玻璃瓶(安瓶)。如果要用空投的方式把重要的研究樣本送給被殭屍圍困的研究所,玻璃包裝實在是不方便。要用到很多氣泡紙呢。

事實上,研究團隊本來想要帶大量精液上太空,然而卻因為需要氣泡紙保護,整體包裝大小膨脹許多倍,無法負擔高昂運費,最後只射了48瓶乾燥精液到國際太空站。

(若山 et al. 2017 )

從液態氮包裝運輸改進成氣泡紙+玻璃瓶還不夠,為了更方便的運輸,促進生物學發展,想要開發出更方便的精液運送方法。最好是能像送信一樣簡單。

若山團隊最後研究出的成果就是精液明信片,一種可以用日本郵政服務運輸老鼠精液的方法。



精液明信片

第一作者伊藤 大裕(Daiyu Ito)表示:
想要一種不易破損,小型化的包裝載體。塑膠片是最具有合理性的。

然而在實際實驗後發現,質接把老鼠精液滴在塑膠薄片上,精液會滑來會去。
送進乾燥機之前,只要手抖一下,精液就不見啦。


就算成功乾燥了,精液也被塑膠中的有毒物質殺死了(??),總之直接使用塑膠片當作襯墊是行不通的。

團隊改變方法,使用塑膠片當錶框材料,上面放一個襯紙。這樣精液就不會直接碰到塑膠,又能有塑膠片的保護了。

(Daiyu Ito et al. 2021 論文補充資料S1)(CC BY-NC-ND 4.0)
鋁箔紙小船上面放了塑膠片,塑膠片上是襯紙,襯紙上面滴精液。
這種多層次結構是確保精液正確順暢冷凍的關鍵。

接下來研究團隊用了5種不同的紙:秤藥紙、濾紙、和紙、糯米紙、包裝紙。要找出最適合的襯紙。

猜猜誰的效果最好?

研究團隊原本來猜糯米紙效果應該會很好,因為他是可食用性的,還能溶於水呢!。
但實際研究後發現,溶在水中的糯米紙會嚴重的干擾精液品質,根本無法使用。
看來可食用性在精液保存方面並不重要,誰能想得到呢?

爛梗先不提,總之研究團隊放棄了把紙和精液一起放進水中的作法,改成了把乾燥精液單獨從紙上摳下來的protocol.這個方法大大降低了紙屑污染精液的問題。結果發現,表面光滑的秤藥紙效果最好,而且最容易操作,關鍵在於要把乾燥後的精液完整的,一整陀的摳下來。
表面粗糙的濾紙與和紙在這方面徹底失敗,包裝紙雖然表現也不差,但總得有個第一名。

於是稱藥紙就是承載老鼠精液的最佳載體了。

該方法的簡單流程如下:
1.把剪成1.5平方公分的秤藥紙放在2平方公分的正方形塑膠片上
2.把1的小方片放入裝了液態氮的保麗龍箱中,飄浮於鋁箔紙上
3.將精液與特製稀釋液稀釋後,滴在秤藥紙上
4.冷凍乾燥
5.把另一個1.的小方,以三明治構造蓋上去,盡量擠出空氣。
6.用膠水黏住兩片塑膠
完成 看是要作成書籤還是放到冰箱都行

要使用時把塑膠片拆開,用鑷子把紙片夾出,取下精液,加水稀釋後。用高科技道具注射到卵子裡面。

研究團隊發現,兩片塑膠與襯紙會緊緊的,不留空氣的貼住精液,一旦用膠水密封後,這整個構造等於是真空密封瓶。
達到了把玻璃真空密封瓶縮小到郵票大小的創舉。

這個【偽。真空密封】理論也能解釋為什麼稱藥紙效果比包裝紙好,因為他更薄,更容易擠出空氣。

(Daiyu Ito et al. 2021 論文)(CC BY-NC-ND 4.0)

研究人員為了證明此方法的可靠性,把這些精液密封塑膠片放進了信封寄出。甚至沒有用氣泡紙。
如果我網購精液收到這種爛包裝絕對1星負評。

這個方法成功的在幾乎沒有保護(只靠紙和塑膠片)的狀況下,把老鼠精液從山梨大學寄到了東京大學。
可說是非常成功。

研究團隊還很興奮的製作了精液書(那本綠色包裝的)和精液新年賀卡

新年賀卡。 來源:伊藤氏(Daiyu Ito)

團隊成員表示他們的下一步是挑戰讓乾燥精子復活。
(從來沒有人成功過)

參考資料:

Mailing viable mouse freeze-dried spermatozoa on postcards
Daiyu Ito Sayaka Wakayama Rina Emura Masatoshi Ooga Teruhiko Wakayama
iScience, Volume 0, Issue 0, 2021


Development of normal mice from oocytes injected with freeze-dried spermatozoa
Wakayama T, Yanagimachi R. . Nat Biotechnol. 1998 Jul;16(7):639-41. doi: 10.1038/nbt0798-639.

Healthy offspring from freeze-dried mouse spermatozoa held on the International Space Station for 9 months
Sayaka Wakayama, Yuko Kamada, Kaori Yamanaka, Takashi Kohda, Hiromi Suzuki, Toru Shimazu, Motoki N. Tada, Ikuko Osada, Aiko Nagamatsu, Satoshi Kamimura, Hiroaki Nagatomo, Eiji Mizutani, Fumitoshi Ishino, Sachiko Yano, Teruhiko Wakayama
Proceedings of the National Academy of Sciences Jun 2017, 114 (23) 5988-5993;
DOI: 10.1073/pnas.1701425114(CC BY-NC-ND 4.0)

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