การคัดแยกอสุจิเป็นวิธีการเลือกชนิดของเซลล์อสุจิที่จะนำไปผสมกับเซลล์ไข่โดยใช้วิธีการแบบดั้งเดิมหลายวิธี เช่นการปั่นเหวี่ยงหรือการว่ายขึ้นมาวิธีการใหม่ๆ เช่น โฟลว์ไซโตเมทรี ช่วยขยายขอบเขตความเป็นไปได้ของการคัดแยกอสุจิ และกำลังมีการพัฒนาเทคนิคการคัดแยกอสุจิแบบใหม่ๆ อยู่

เทคนิคนี้สามารถใช้ในการคัดแยกอสุจิที่แข็งแรงที่สุด รวมถึงการกำหนดลักษณะเฉพาะเจาะจงมากขึ้น เช่นการเลือกเพศโดยแยกอสุจิออกเป็น กลุ่มที่มีโครโมโซม X (เพศหญิง) และY (เพศชาย) โดยอาศัยความแตกต่างของปริมาณดีเอ็นเอ อสุจิที่ผ่านการคัดแยกเพศแล้วสามารถนำไปใช้ร่วมกับเทคโนโลยีช่วยการเจริญพันธุ์อื่นๆ เช่นการผสมเทียมหรือการปฏิสนธิในหลอดทดลอง (IVF) เพื่อผลิตลูกหลานเพศที่ต้องการ ทั้งในสัตว์เลี้ยงและในทางการแพทย์ของมนุษย์

ก่อนการมาถึงของโฟลว์ไซโตเมทรี มีการใช้วิธีการต่างๆ ในการคัดแยกอสุจิการปั่นเหวี่ยงแบบไล่ระดับความหนาแน่น (ในแบบไล่ระดับต่อเนื่องหรือไม่ต่อเนื่อง) สามารถเพิ่มความเข้มข้นของตัวอย่างน้ำอสุจิที่มีความเข้มข้นของอสุจิต่ำ โดยใช้ความหนาแน่นของอสุจิเป็นตัววัดคุณภาพ^{[ 1 ] [ 2 ]}ในทำนองเดียวกัน เทคนิคที่เรียกว่าswim-upใช้ขั้นตอนการปั่นเหวี่ยง จากนั้นปล่อยให้อสุจิว่ายขึ้นไปในตัวกลาง ทำให้เพิ่มจำนวนประชากรย่อยของอสุจิที่เคลื่อนไหวได้ อย่างไรก็ตาม การใช้การปั่นเหวี่ยงอสุจิเป็นอันตรายต่อความมีชีวิตของอสุจิและกระตุ้นให้เกิดการผลิตอนุมูลอิสระ^{[ 1 ]}เทคนิคแบบดั้งเดิมถูกนำมาใช้เป็นประจำในเทคโนโลยีช่วยการเจริญพันธุ์^{[ 3 ]}

โฟลว์ไซโตเมทรีเป็นอีกวิธีหนึ่งที่ใช้ในการคัดแยกอสุจิ และการปรับปรุงเทคนิคนี้เปิดโอกาสใหม่ๆ ในการคัดแยกอสุจิ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากโฟลว์ไซโตเมทรีมักใช้สีย้อมเรืองแสงในการคัดแยกอสุจิ ซึ่งมักจะย้อมดีเอ็นเอ ความปลอดภัยของเทคนิคนี้ในเวชศาสตร์การสืบพันธุ์ของมนุษย์จึงเป็นเรื่องที่ต้องถกเถียงกันในเชิงวิทยาศาสตร์^{[ 4 ] [ 5 ]}

อย่างไรก็ตาม โฟลว์ไซโตเมทรีเป็นเทคนิคเดียวที่ใช้ในปัจจุบันที่สามารถระบุเพศของลูกหลานในอนาคตได้โดยการวัดปริมาณ DNA ของเซลล์อสุจิแต่ละเซลล์ โดยจะประเมินว่าเซลล์เหล่านั้นมีโครโมโซม X ขนาดใหญ่กว่า (ทำให้เกิดลูกหลานเพศหญิง) หรือโครโมโซม Y ขนาดเล็กกว่า (ทำให้เกิดลูกหลานเพศชาย) จากนั้นจึงแยกอสุจิ X และ Y ออกจาก กัน ^{[ 6 ]}เทคโนโลยีการจำแนก เพศอสุจิ แบบ เบลท์สฟิลด์ (Beltsfield Sperm Sexing Technology ) ได้รับการพัฒนาโดย USDA ร่วมกับห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์ลิเวอร์มอร์ (Lawrence Livermore National Laboratories) โดยอาศัยความแตกต่างของ DNA ระหว่างโครโมโซม X และ Y ^{[ 7 ]}ก่อนการคัดแยกด้วยโฟลว์ไซโตเมทรี น้ำอสุจิจะถูกติดฉลากด้วยสีย้อมเรืองแสงที่เรียกว่าHoechst 33342ซึ่งจะจับกับ DNA ของอสุจิแต่ละตัว เนื่องจากโครโมโซม X มีขนาดใหญ่กว่า (กล่าวคือมี DNA มากกว่า) โครโมโซม Y อสุจิ "เพศหญิง" (ที่มีโครโมโซม X) จะดูดซับสีย้อมได้มากกว่าอสุจิเพศชาย (ที่มีโครโมโซม Y) ด้วยเหตุนี้ เมื่อสัมผัสกับแสง UV ระหว่างการตรวจวิเคราะห์เซลล์ด้วยเครื่องฟลูออเรสเซนซ์ สเปิร์ม X จะเรืองแสงสว่างกว่าสเปิร์ม Y เนื่องจากสเปิร์มจะไหลผ่านเครื่องฟลูออเรสเซนซ์ทีละตัว สเปิร์มแต่ละตัวจะถูกห่อหุ้มด้วยหยดของเหลวเพียงหยดเดียวและได้รับประจุไฟฟ้าที่สอดคล้องกับสถานะของโครโมโซม (เช่น X มีประจุบวก Y มีประจุลบ) จากนั้นกระแสของหยด X และ Y จะถูกแยกออกจากกันด้วยการเบี่ยงเบนทางไฟฟ้าสถิตและรวบรวมลงในหลอดเก็บแยกกันเพื่อนำไปประมวลผลต่อไป^{[ 8 ]}

เทคนิคไซโตเมตริกอีกอย่างหนึ่งที่ใช้ในการคัดแยกสเปิร์มคือการคัดแยกเซลล์ด้วยแม่เหล็ก (MACS) ซึ่งใช้เป็นประจำในโรงพยาบาลช่วยการเจริญพันธุ์เพื่อคัดแยกสเปิร์มที่มี DNA แตกหัก วิธีนี้ทำได้โดยใช้แอนติบอดีต่อเครื่องหมายบนพื้นผิวของการตายของเซลล์ตามโปรแกรม ( อะพอพโทซิส ) เช่นแอนเน็กซิน Vร่วมกับลูกปัดแม่เหล็ก หลังจากที่แอนติบอดีเหล่านี้จับกับสเปิร์มแล้ว สเปิร์มที่เกิดอะพอพโทซิสจะถูกคัดแยกโดยการใช้สนามแม่เหล็กกับสารละลายสเปิร์ม^{[ 9 ]} MACS ไม่จำเป็นต้องใช้โมเลกุลจับ DNA ที่เรืองแสง

ความเสียหายของ DNAในเซลล์สเปิร์มอาจตรวจพบได้โดยใช้ สเปกโทรส โกปีรามาน^{[ 10 ]}อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ไม่มีความเฉพาะเจาะจงเพียงพอที่จะตรวจจับลักษณะเฉพาะแต่ละอย่างได้^{[ 10 ]}เซลล์สเปิร์มที่มีความเสียหายของ DNA น้อยที่สุดอาจถูกฉีดเข้าไปในเซลล์ไข่โดยการฉีดสเปิร์มเข้าสู่ไซโตพลาสซึม (ICSI) ^{[ 10 ]}มีวิธีการคัดแยกสเปิร์มอื่นๆ อีกมากมายที่ได้รับการเสนอหรือกำลังทดสอบอยู่^{[ 1 ] [ 3 ]}

เพื่อคัดเลือกสเปิร์มที่มี ดัชนี ความเสียหายของ DNA ต่ำ สามารถเพิ่มจำนวนสเปิร์มด้วยสเปิร์มที่มี DNA ที่ไม่แตกหักได้ โดยใช้เทคนิคต่างๆ เช่นอิเล็กโทรโฟเรซิส [ ^{11 ] วิธี} Z ^{[ 12 ]}และ MACS (Magnetic Activating Cell Sorting) ซึ่งเมื่อรวมกับการแยกด้วยแรงเหวี่ยงแบบไล่ระดับความหนาแน่นในโปรโตคอลการเตรียมสเปิร์มเดี่ยว จะได้สเปิร์มที่มีคุณภาพดีเยี่ยม^{[ 13 ]}

ตำแหน่งการจับของ กรดไฮยาลูรอนิก (HA) บนเยื่อหุ้มพลาสมาของอสุจิเป็นตัวบ่งชี้ความสมบูรณ์ของอสุจิ (Huszar et al., 2003, Yudin et al., 1999) มีสองวิธีที่อิงตามข้อเท็จจริงนี้ ได้แก่ การฉีดอสุจิเข้าสู่ไซโตพลาสซึมของไข่โดยตรง (PICSI) และกระบวนการแยกอสุจิแบบช้าๆ ซึ่งทั้งสองวิธีนี้ต้องมีการเตรียมอสุจิโดยการล้างหรือการปั่นเหวี่ยง

อสุจิจะผ่านกระบวนการคัดเลือกตามธรรมชาติเมื่ออสุจินับล้านตัวเข้าสู่ช่องคลอด แต่มีเพียงไม่กี่ตัวเท่านั้นที่ไปถึงเซลล์ไข่ และโดยปกติจะมีเพียงหนึ่งตัวเท่านั้นที่ได้รับอนุญาตให้ปฏิสนธิอสุจิจะถูกคัดเลือกไม่เพียงแต่จากความสามารถในการเคลื่อนที่ สูงสุดเท่านั้น แต่ยังรวมถึงปัจจัยอื่นๆ เช่นความสมบูรณ์ของ DNAการผลิตสารออกซิเจนที่ออกฤทธิ์และความมีชีวิตการคัดเลือกนี้ส่วนใหญ่จะถูกหลีกเลี่ยงในกรณีของการปฏิสนธิในหลอดทดลองซึ่งนำไปสู่การเกิดความพิการแต่กำเนิดที่เกี่ยวข้องกับเทคนิคช่วยการเจริญพันธุ์ ที่สูงขึ้น เซลล์ไข่มักจะได้รับการปฏิสนธิโดยอสุจิที่มีโอกาสน้อยที่จะปฏิสนธิได้ในสภาวะธรรมชาติ^{[ 1 ]}ดังนั้น การคัดแยกอสุจิจึงสามารถใช้เพื่อลดความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการช่วยการเจริญพันธุ์ได้ นอกจากนี้ ยังมีการถกเถียงกันอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับการใช้การคัดแยกอสุจิเพื่อเลือกเพศของเด็ก

วิธีการคัดแยกอสุจิแบบดั้งเดิมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อประเมินคุณภาพของอสุจิก่อนการผสมเทียมหรือการปฏิสนธิในหลอดทดลองได้รับการยืนยันแล้วว่าอสุจิที่คัดแยกโดยใช้วิธีการเหล่านี้มีคุณภาพดีกว่าอสุจิที่ไม่ได้คัดแยก^{[ 14 ] [ 15 ]}อย่างไรก็ตาม คุณลักษณะที่สำคัญของอสุจิ เช่น ความสมบูรณ์ของ DNA ยังไม่ได้รับการทดสอบด้วยวิธีการแบบดั้งเดิมเหล่านี้ เทคนิคใหม่ที่ใช้โฟลว์ไซโตเมตรี เช่น การย้อมสี YO-PROสามารถแยกแยะ อสุจิ ที่ตายและเกิดภาวะอะพอพโทซิสออกจากอสุจิที่มีชีวิตได้^{[ 2 ]}ตัวอย่างเช่น การย้อมสี แอนเน็กซิน Vตามด้วยMACSสามารถปรับปรุงอัตราการตั้งครรภ์ในคู่รักที่มีประวัติการล้มเหลวในการช่วยการเจริญพันธุ์ได้อย่างมีนัยสำคัญ^{[ 9 ]}

การคัดแยกสเปิร์มด้วยโฟลว์ไซโตเมทรีเป็นเทคนิคที่ได้รับการยอมรับในทางสัตวแพทย์ และในอุตสาหกรรมนม วัวตัวเมียส่วนใหญ่จะถูกผสมเทียมด้วยน้ำเชื้อที่คัดแยกแล้วเพื่อเพิ่มจำนวนลูก วัวตัวเมีย (การใช้การคัดแยกสเปิร์มนั้นพบได้น้อยในสัตว์เลี้ยงในฟาร์มชนิดอื่น แต่การผสมเทียมเป็นเรื่องปกติ) ^{[ 16 ]}การผสมเทียมสัตว์เลี้ยงในฟาร์มด้วยสเปิร์มที่คัดแยกแล้วได้รับการยอมรับจากองค์การอาหารและเกษตรแห่งสหประชาชาติ (FAO) ว่าเป็นวิธีที่มีแนวโน้มที่ดีในการเพิ่มประสิทธิภาพทางการเกษตรที่จำเป็นต่อการผลิตอาหารให้เพียงพอสำหรับประชากรมนุษย์ที่เพิ่มขึ้น การใช้การผสมเทียมด้วยสเปิร์มที่คัดแยกแล้วถือเป็นวิธีหนึ่งในการสร้างอัตราส่วนที่เหมาะสมของลูกวัวตัวผู้และตัวเมียเพื่อเพิ่มการผลิตนม^{[ 16 ]}

การเลือกเพศของเด็กอาจช่วยป้องกันโรคทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับเพศเช่นโรคกล้ามเนื้อเสื่อมดูเชนหรือโรคฮีโมฟีเลียในครอบครัวที่มีประวัติของโรคเหล่านี้ ในทางกลับกัน การคัดแยกอสุจิในมนุษย์ทำให้เกิดข้อกังวลด้านจริยธรรมที่แฝงอยู่ในแนวคิดของการเลือกเพศหากนำไปใช้ในวงกว้าง อาจทำให้เกิดความไม่สมดุลของอัตราส่วนเพศได้นอกจากนี้ยังอาจมีผลกระทบต่อความเท่าเทียมทางเพศ หากพ่อแม่เลือกที่จะมีลูกชายเป็นลูกคนแรกอย่างสม่ำเสมอ (พบว่าลูกคนแรกมีแนวโน้มที่จะประสบความสำเร็จในชีวิตมากกว่า) ^{[ 17 ]}

ไม่มีประเทศใดในโลกที่อนุญาตให้เลือกเพศโดยชัดแจ้งเพื่อวัตถุประสงค์ที่ไม่ใช่ทางการแพทย์ ในปี 2552 มี 31 ประเทศที่อนุญาตให้เลือกเพศในกรณีที่มีความเสี่ยงต่อโรคที่เกี่ยวข้องกับเพศหรือเพื่อวัตถุประสงค์ทางการแพทย์อื่นๆ^{[ 18 ]}ในสหรัฐอเมริกา การใช้การคัดแยกอสุจิในการเลือกเพศสำหรับมนุษย์นั้นถูกควบคุมอย่างเข้มงวดโดยFDAหลังจากที่เทคนิค MicroSort ได้รับการพัฒนาขึ้น ก็ได้มีการนำเสนอให้กับผู้ปกครองในฐานะส่วนหนึ่งของการทดลองทางคลินิก ขั้นตอนดังกล่าวมีให้บริการแก่ผู้เข้าร่วมจำนวนจำกัดในแต่ละเดือน นอกเหนือจากการปฏิบัติตามเกณฑ์บางประการ เช่น มีโรคที่เกี่ยวข้องกับเพศหรือมีบุตรอย่างน้อยหนึ่งคน (เพื่อความสมดุลของครอบครัว) ^{[ 19 ]}ปัจจุบันมีห้องปฏิบัติการ MicroSort และแพทย์ที่ร่วมมือกันในหลายประเทศ (บางแห่งเพื่อวัตถุประสงค์ทั่วไป บางแห่งให้บริการเฉพาะในกรณีที่มีความเสี่ยงต่อโรคทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับเพศใดเพศหนึ่ง) ^{[ 20 ]}

แม้ว่าการคัดแยกสเปิร์มด้วยโฟลว์ไซโตเมทรีจะมีความแม่นยำสูง แต่ก็จะไม่สามารถแยกประชากรสเปิร์มออกเป็นสองกลุ่มที่แยกจากกันโดยสมบูรณ์ได้ กล่าวคือ จะมีสเปิร์ม "เพศผู้" ปะปนอยู่กับสเปิร์ม "เพศเมีย" และในทางกลับกันเสมอ เปอร์เซ็นต์ความบริสุทธิ์ที่แน่นอนของแต่ละประชากรขึ้นอยู่กับชนิดของสิ่งมีชีวิตที่กำลังคัดแยกและ 'เกต' ที่ผู้ใช้งานกำหนดไว้รอบๆ ประชากรทั้งหมดที่เครื่องมองเห็น โดยทั่วไป ยิ่งความแตกต่างของ DNA ระหว่างโครโมโซม X และ Y ของสิ่งมีชีวิตชนิดใดชนิดหนึ่งมากเท่าใด ก็ยิ่งง่ายต่อการสร้างประชากรที่มีความบริสุทธิ์สูงมากขึ้นเท่านั้น ในแกะและวัว ความบริสุทธิ์ของแต่ละเพศมักจะยังคงสูงกว่า 90% ขึ้นอยู่กับ 'การกำหนดเกต' ในขณะที่สำหรับมนุษย์ ความบริสุทธิ์เหล่านี้อาจลดลงเหลือ 90% สำหรับสเปิร์ม "เพศหญิง" และ 70% สำหรับสเปิร์ม "เพศชาย" ^{[ 19 ]}

• การเลือกเพศ
• การวินิจฉัยทางพันธุกรรมก่อนการฝังตัว