提升試管嬰兒成功率，新創好孕行如何篩出「健康精子」？答案：在晶片上舉辦游泳比賽

「去（2021）年台灣生育率創新低，成為全世界少子化最嚴重的地方。」台灣新創好孕行生醫創辦人、東吳大學微生物系助理教授鍾成晏說道。此外，早在2020年，台灣出生人數就首次低於死亡人數，「生死交叉」現象已經是進行式，而且極有可能在未來會不斷持續下去。

鍾成晏分析，少子化的原因除了不想生育外，「生不出來」也是一大主因。隨著自然生育的不孕人口逐年增加，許多人開始嘗試「試管嬰兒療程」，市場需求越來越大。

然而，根據世界衛生組織統計，全世界男性精子數量相較40年前，減少近60%，而當中「健康精子」僅剩16%，男性平均每次釋放的精子更有高達64%為畸形。「塑化劑、環境汙染、工作壓力等，讓精液品質逐年劣化。」導致體外受精更加困難。

為了協助有意願卻無法自然生育的夫婦，藉由試管嬰兒療程順利生產，好孕行生醫鎖定市場上較少人關注到的——「男性不孕成因」，開發精子細胞微流道晶片，創下全球唯一可在20分鐘內篩選出97%健康精子的紀錄，將有效提升試管嬰兒成功率。

好孕行創辦人鍾成晏好孕行創辦人鍾成晏現為東吳大學微生物系助理教授，致力於免疫學和生物科技研究。 Dr.Well鍾成晏

試管嬰兒成功率低？傳統分離法操作時間長、純化不佳

目前試管嬰兒市場多以解決「女性不孕」為導向，「因為懷孕的人是女性，所以最直觀都會想到女性相關問題。」鍾成晏指出，但女性不孕成因複雜，如賀爾蒙、輸卵管、基因突變等，現今醫學仍未找到完善的解決之道。

鍾成晏發現，正常女性一個月排卵一顆，若夫妻決定進行試管嬰兒療程，女性平均需施打近10劑排卵針，才較有機會促進排卵，取得20顆成熟卵子。因此，「如果精子不健康，沒有成功受精，就會浪費珍貴的卵子。」

然而，要想取得高比例的健康精子並非易事，鍾成晏解釋，目前全球醫療院所的精子挑選技術，多採用「上游法」及「密度梯度離心法」：

上游法：將精液放入試管中，利用精子往上游的特性，靜置30分鐘～1小時後，將試管上層運動能力較好的精子取出。

密度梯度離心法：將精液放置在不同密度的液體上方，透過離心，將密度不同的死亡精子與活動精子加以分離。

然而，2項技術不僅純化效果不佳，且操作時間長、效率低，精子離開人體超過30分鐘便會自發性死亡；加上精子DNA容易遭離心力破壞，進而導致試管嬰兒療程失敗的情況。鍾成晏指出，目前台灣試管嬰兒療程的平均成功率低，僅有37%。

「台灣一年約有4萬人次進行試管嬰兒療程，而中國則高達100萬次，占全球市場的一半。」看好精子純化市場的潛力，鍾成晏在取得英國愛丁堡大學感染與免疫學系博士學位後，返台至東吳大學微生物系任教，致力於免疫學和生物科技研究。

2016年，他攜手博士班同學、交大生醫工程研究所教授李博仁，一同鑽研、改善精子挑選技術；2018年，正式創立公司「好孕行生醫」，並成功研發出精子檢測微流道晶片「iPreg好孕晶片」。

好孕行精子檢測微流道晶片「iPreg好孕晶片」「iPreg好孕晶片」相較傳統方式能更高效地篩選出優質精子。侯俊偉攝影

模擬女性體內環境，在晶片上舉辦精子游泳比賽

「試管嬰兒由於將精子和卵子取出來至體外受精，讓精子跳過了游泳比賽這個步驟。」鍾成晏說明，一般體內受精，精子需在女性體內向上游，經過子宮頸、子宮再到輸卵管，大約游行20公分；過程中可以有效淘汰運動能力及活性較低的精子，唯有健康的精子才能成功與卵子受精。

而「iPreg好孕晶片」的設計就是運用流體力學原理，「在晶片上提供賽道，讓精子進行游泳比賽，模擬女性體內的狀態。」好孕行生醫研發長張瀞文說道，透過緩衝液的高低差產生位能，進而在晶片中製造漸緩式的流速，健康精子會發揮逆流特性，而不好的精子則會順利被流速帶離。

鍾成晏表示，現今醫療無法直接從精液中取出一顆健康精子與卵子受精，而是透過分離法將不好的精子剔除後，讓剩下的精液與卵子一同放置進行體外受精。

經過臨床驗證，一位健康精子比例只有2%的少精症患者，透過傳統分離法剔除完全不會動、死亡的精子，可將健康精子比例提升至22%。而「iPreg好孕晶片」透過運動能力篩選健康精子，篩選掉眾多壞精子，留下的精液中健康精子的比例可高達97%。

此外，鍾成晏強調，「iPreg好孕晶片」擁有專利技術，總操作時間只要15分鐘，可保持精子的活性，也因為沒有經過離心，大幅降低DNA損傷比例，從傳統分離法的50.4%降至3.8%。

「如何控制流速、回收健康精子，以及提高晶片製程的良率，為設計晶片3大難點。」鍾成晏分享，若流速太快，可能導致健康精子被一同沖走；流速太慢，則可能壞精子也游得上去，他認為晶片中的流場需要下足功夫、多次測試。

以通過FDA認證為目標，盼取代傳統離心法

「精子離體後的30分鐘是關鍵，因為30分鐘後精子的DNA就會開始斷裂。」鍾成晏說明與其他競品的差異，除了操作時間較少，其他如美國的Zymot精子篩選晶片則是採用「上游法」技術；而日本的Qualis晶片，雖同為微流道晶片，「但設計相對簡單，只能區分死和活的精子。」他分析，顯然台灣的技術已超越日本，並美國同步。