体外受精
出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第1072页（3531字）
体外受精又称试管动物技术，是指把体内受精动物的卵子和精子取出在试管内混合、受精而形成胚胎的过程。
在哺乳动物，体外受精胚胎一般在体外发育到一定时期后移植到受体雌性动物输卵管或子宫内，妊娠到产仔。体外受精的主要意义包括：(1)使人们有机会在体外避开母体影响去研究受精和早期胚胎发育的形态、生理和生化变化及其机理；(2)提供大量精确控制发育阶段的胚胎，用于转基因动物、细胞核移植和胚胎性别鉴定等胚胎工程的研究；(3)治疗人类因输卵管阻塞等因素造成的不孕症；(4)挽救濒危物种。
1878年，Shenk最先尝试哺乳动物体外受精，进行兔体外受精实验。
1912年，Long用大白鼠和小白鼠做了体外受精试验。
由于未能排除孤雌生殖和转移到受体母体输卵管之后发生受精的可能性，加之判断受精的组织学标准不恰当，故使得上述早期的实验结果大都令人难以置信(Gwatkin，1977)。直到1951年Austin和Chang发现精子获能现象之后，体外受精技术才有了突破性进展。
1954年，Dauzier等把从兔子宫收集来的精子与卵子放在一起培养，观察到合子的卵裂过程。1959年，Chang把采用Dauzier等人的方法受精的兔卵子移植到受体母兔体内，获得世界上首批体外受精动物。
随后，许多人相继在绵羊、仓鼠、小白鼠、人、大白鼠、猴、山羊、猪和牛等哺乳动物获得体外受精胚胎，其中移植后获得试管动物的有小白鼠、大白鼠、人、牛、恒河猴、狒狒、山羊、绵羊、猪和猫等。
体外受精技术的关键是卵子的准备、精子的获能处理和早期胚胎培养。
各种哺乳动物最早的体外受精妊娠，都是用子排卵前后获取的体内成熟卵子体外受精的。由于体内成熟卵子必须经手术获取，以及超数排卵的排卵数和排卵时间都很不稳定，故它并不是理想的卵子来源。
实践证明，自屠宰动物卵巢取未成熟卵母细胞并在体外培养成熟可为体外受精提供丰富而便宜的卵子来源。1985年Tsafriri报道，自小的有腔卵泡分离的初级卵母细胞在体外培养相当于体内从LH高峰到排卵之间的时间就能恢复减数分裂而到达第2次减数分裂中期。
实验动物已经证明，只有当雌性动物达到一定年龄(小白鼠15～21日龄；仓鼠23日龄；大鼠20～26日龄)时其小的有腔卵泡卵母细胞才具有这种完成减数分裂的能力(Toyoda等，1990)。但在家畜还没有这方面的资料，只能根据卵泡的大小和卵丘卵母细胞复合体的形态来选择卵母细胞。
在猪(Motlik等，1986))和牛(Suss等，1988)，自2～5mm卵泡获取的包有多层卵丘细胞的卵母细胞体外成熟效果很好。但直径小于1mm卵泡的卵母细胞在体外则不能恢复减数分裂或不能停顿在中期(Tsafriri等，1975)，而大于5mm的卵泡则往往是闭锁的。早期的研究资料证明，尽管体外完成减数分裂的卵母细胞看起来形态正常，但其机能未必正常；移植到受体后只有1%发育为活胎儿(Trounson等，1977)。体外成熟卵母细胞最常见的机能异常是不能使精核解聚和形成雄原核(Motik等，1974)。
为提高体外成熟卵母细胞的质量，近年来人们详细考察了激素(猪，Yoshida等，1989；牛，Stubbings等，1988；羊，Moor等，1977)、卵泡液(牛，Liefried等，1980；猪，Naito等，1988)、颗粒细胞(牛，Critser等，1987；羊，Crozet等，1987；猪，Mattioli等，1988)、血清或白蛋白(Younis等，1989)、培养温度和碳酸氢盐(Eng等，1986)、生长因子(Down，1989)以及肝素(Down，1989)等对卵母细胞体外成熟的作用，取得很大进展。
由于有人证明，在LH刺激后卵母细胞必须在卵泡内经过6～8h的诱导期才能在生理上完全成熟(Moor等，1981)，故卵母细胞体外成熟的方法趋于用颗粒细胞与包有卵丘细胞的卵母细胞共同培养，以模仿卵泡内诱导期所发生的细胞间相互作用。在绵羊(Staigmiller等，1984)、牛(Liebfried等，1987)和猪(Mattioli等，1988)实验都证明，颗粒细胞可促进卵母细胞的生理成熟。1990年Toyoda等报道，猪和牛的卵泡液都可促进体外成熟卵母细胞的生理成熟。
在牛(Critser等，1986)、绵羊(Cheng等，1986)和猪(Mattioloi等，1989)等动物，体外成熟卵子体外受精后移植都已成功地产生后代。
早期成功的体外受精都是用体内获能精子做的。
但自1964年Yanagimachi等取得仓鼠附睾精子的体外获能成功以来，精子体内获能已基本为体外获能所取代。至今研究过的所有动物的附睾精子都可用基本相同的方法在体外获能。
所用的培养液是改良的Krebs-Ringer或Tyrode氏液加牛血清白蛋白。1989年，Bavister在培养液中加入精子运动因子牛磺酸或亚牛磺酸和激活因子肾上腺素获得仓鼠体外受精的满意效果。Ball等(1983)和Nagai等(1984)用附睾精子的体外获能的方法获得牛和猪的体外受精成功。许多人研究了家畜刚射出的精子体外获能方法，其中用钙离子载体A23187处理的方法适用于多种动物精子(Toyoda等，1990)。
1986年，Parrish等在培养基中加肝素使牛精子体外获能成功。1988年Niwa等证明，在含有肝素的受精液里加入咖啡因可大大提高牛卵子的体外受精率。
1986年Hamano等证明，授精前把猪精子以高密度进行前培养可使其获能。1991年吴光明证明，猪精子高密度前培养与咖啡因结合起来的体外获能方法明显优于咖啡因结合肝素的精子获能方法。
1987年，Crozet等应用“上游”法使绵羊刚射出的精子体外获能成功。1989年，kusunoki等把山羊刚射出的精子置于不含底物的BO液中密封试管培养，体外获能成功。
各种动物胚胎体外培养时都于不同时期出现发育阻断现象，但人们已找到一些克服阻断的方法。最初，为了克服阻断，人们把牛的和羊的体外受精胚胎先移植到中间受体(绵羊、牛或兔)输卵管内，使其发育到桑椹胚或囊胚后再移植给受体(Lu等，1987)。新近出现的共同培养方法在逐渐取代中间受体培养法。1988年，Goto等把与卵丘细胞共同培养发育的牛体外受精囊胚移植后妊娠成功。与体内发育相比，用卵丘细胞共同培养的胚胎发育率相当低(Toyoda等，1990)。同时，用输卵管组织(Eyestone等，1989)或滋养层泡(Heyman等，1987)进行共同培养最有可能导致发明成分明确的家畜胚胎培养基。
1989年Pollard等报道，用极化单层输卵管上皮细胞共同培养的牛体外受精胚胎，通过8－细胞阻断到达16－细胞至囊胚期的比例高达70%。
关于精子获能，卵母细胞成熟和胚胎发育等步骤的调节因子还知道得很少，体外成熟卵母细胞体外受精的妊娠率还很低，还需要长足的技术进步才能常规应用于畜牧生产实践。
。【参考文献】：1 Gwatkin R B L. Plenum Press,New York: 1977
2 Bavister B D,et al. Thereogenology. 1988,29 = 145～154
3 Toyoda Y,et al. IVF in domestic animals,In:Bavister,B D et al (eds. ) Fertilization in Mammals, Serno Symposia USA,Norwell,MA. 1990. 335～347
4 Gordon I,et al. Theriosenology, 1990,33:77～87
5 徐君．西南民族学院学报(自然科学版)，1991，17：97～102
6 吴光明．东北农学院博士论文，1991
(东北农学院谭景和教授、华南师范大学吴光明博士撰)