정자의 머리 모양이 시험관아기시술(IVF) 결과와 밀접한 관련이 있다는 연구 결과가 나왔다. 특히 머리가 둥근 정자의 비율이 높은 남성에서는 정자 DNA 손상과 기능 저하가 두드러졌으며, 미세수정(ICSI) 후 임신율과 생아출생률도 낮게 나타났다.

정자의 수와 운동성뿐 아니라 머리 형태의 이상이 어느 정도 나타나는지도 난임 치료에서 중요한 평가 요소가 될 수 있다는 의미다.

2026년 10월 국제학술지 ‘남성생식의학(Andrology)’에 발표된 연구에 따르면, 둥근머리정자의 비율이 7.2%를 초과한 집단은 그 이하인 집단보다 미세수정 후 생아출생률이 약 18%포인트 낮았다. 연구진은 정자의 형태적 특징이 수정 능력과 배아 발달, 임신 결과를 예측하는 데 도움이 될 가능성이 있다고 분석했다.

 

정자 머리가 둥글면 무엇이 문제일까?

 

정상적인 정자의 머리는 대체로 타원형이다. 머리 앞부분에는 난자의 바깥층을 통과하는 데 필요한 효소를 포함한 첨체가 자리 잡고 있다. 그러나 일부 정자는 머리가 비정상적으로 둥글고 첨체가 제대로 형성되지 않는 형태를 보인다. 이러한 이상을 둥근머리정자증 또는 원형정자두증이라고 한다.

모든 정자가 둥근 형태를 보이는 완전형은 드물지만, 일부 정자에서만 이러한 이상이 나타나는 부분형도 있다. 문제는 둥근머리정자가 단순히 모양만 다른 것이 아니라는 점이다. 첨체 형성 이상과 함께 정자 내부의 핵단백질 성숙이나 DNA 안정성에도 문제가 동반될 수 있기 때문이다.

연구진은 이러한 형태적 이상이 실제 정자 기능과 시험관아기 시술 결과에 어떤 영향을 미치는지 확인하기 위해 남성 1,456명의 정자 특성을 비교했다.

 

남성 1,456명 분석…둥근머리정자에서 DNA 손상 증가

 

연구진은 둥근머리정자의 비율이 5% 이상인 남성과 대조군을 비교하는 후향적 환자·대조군 연구를 진행했다. 성향점수매칭을 통해 두 집단의 기본적인 특성을 보정한 뒤 각각 728명씩 총 1,456명을 분석했다.

정자의 머리 형태와 비율은 기계학습 기반 자동 형태 분석 시스템으로 측정했다. 이와 함께 정자 DNA의 완전성, 첨체 기능, 핵단백질 성숙도, 운동성 등 다양한 기능 지표를 평가했다.

분석 결과 둥근머리정자 집단에서는 정상 형태 정자의 비율과 운동 관련 지표가 낮았다. 정자 핵단백질의 성숙도와 첨체의 완전성, 첨체 효소인 아크로신의 활성도 역시 유의하게 감소했다.

반면 정자 DNA 분절화 지수(DFI)와 DNA 염색성이 높은 정자의 비율을 나타내는 지표(HDS)는 대조군보다 유의하게 높았다. 이러한 차이는 통계적으로도 유의했다(P<0.001).

이는 둥근머리정자의 비율이 높을수록 정자의 외형적 이상뿐 아니라 DNA 손상과 수정에 필요한 기능 저하가 함께 나타날 가능성이 있음을 보여준다.

 

둥근머리정자 7.2% 초과하면 수정률과 우수배아율 감소

 

연구진은 실제 일반 체외수정(IVF)이나 미세수정(ICSI)을 받은 부부 166쌍의 시술 결과도 분석했다. 임상적 임신 결과를 기준으로 통계 분석을 실시한 결과, 둥근머리정자 비율 7.2%가 집단을 구분하는 기준값으로 제시됐다.

이 기준에 따라 둥근머리정자 비율이 7.2% 이하인 집단과 이를 초과하는 집단을 비교하자 시술 결과에서 뚜렷한 차이가 나타났다.

일반 체외수정에서는 둥근머리정자 비율이 7.2%를 초과한 집단의 수정률과 우수배아율이 모두 유의하게 낮았다. 미세수정에서도 비슷한 경향이 확인됐다.

특히 미세수정 후 우수배아율은 둥근머리정자 비율이 7.2% 이하인 집단에서 48.48%였으나, 이를 초과한 집단에서는 40.33%로 낮아졌다.

임상적 임신율 역시 각각 58.82%와 41.43%로 차이를 보였다. 실제 아기를 출산한 비율을 의미하는 생아출생률은 50.98%와 32.86%로 약 18.12%포인트 차이가 났다.

우수배아율과 임상적 임신율, 생아출생률의 차이는 모두 통계적으로 유의했다. 다만 이번 연구에서 제시된 7.2%는 해당 연구 자료에서 도출한 통계적 기준값으로, 모든 난임 환자에게 동일하게 적용할 수 있는 확정적인 임상 기준은 아니다.

 

미세수정으로도 정자 기능 이상을 모두 해결할 수는 없어

 

이번 연구에서 주목할 부분은 정자를 난자 안에 직접 주입하는 미세수정에서도 임신과 출산 결과에 차이가 나타났다는 사실이다.

일반 체외수정은 정자가 스스로 난자에 접근해 수정하도록 하는 방식이다. 반면 미세수정은 배양사가 선택한 정자 한 개를 난자 세포질 안에 직접 주입하는 방법이다. 정자의 운동성이 낮거나 자연적인 수정 과정에 어려움이 있을 때 활용할 수 있다.

그러나 정자를 난자 안에 직접 넣는다고 해서 정자 내부의 모든 기능적 문제가 해결되는 것은 아니다. 정자의 DNA 손상이나 핵단백질 성숙 이상 등이 동반돼 있다면 수정 이후 배아 발달 과정에도 영향을 미칠 가능성이 있다.

실제로 이번 연구에서는 둥근머리정자의 비율이 높은 집단에서 우수배아율뿐 아니라 임상적 임신율과 생아출생률도 낮게 나타났다. 이는 정자의 외형적 이상과 내부 기능 저하가 보조생식술 결과에 함께 영향을 미칠 가능성을 시사한다.

다만 둥근머리정자가 임신율 저하의 직접적인 원인이라고 단정할 수는 없다. 여성의 연령과 난자 상태, 배아의 질, 배양 환경 등 다양한 요인이 시술 결과에 영향을 미치기 때문이다. 이번 연구 역시 후향적 관찰연구라는 점에서 인과관계를 입증하는 데 한계가 있다.

 

정자 수와 운동성 넘어 형태와 기능까지 평가해야

 

일반적인 정액검사에서는 정자의 수와 농도, 운동성, 정상 형태 비율 등을 평가한다. 그러나 이번 연구는 정상 형태 정자가 얼마나 되는지를 확인하는 것에서 더 나아가 특정 형태 이상이 차지하는 비중과 정자 기능을 함께 살펴볼 필요가 있다는 점을 제기한다.

특히 둥근머리정자의 비율이 높은 남성에서는 첨체 기능과 정자 DNA 상태, 핵단백질 성숙도 등 추가적인 기능 평가가 도움이 될 가능성이 있다.

그렇다고 모든 난임 남성에게 정자 DNA 분절화 검사나 첨체 기능 검사를 일률적으로 시행해야 한다는 의미는 아니다. 둥근머리정자의 비율만으로 일반 체외수정과 미세수정 중 어느 방법이 더 유리한지 결정할 수도 없다.

연구진은 둥근머리정자의 비율이 보조생식술 시행 전 정자 기능과 치료 결과를 예측하는 지표로 활용될 가능성이 있다고 평가했다. 다만 실제 임상에 적용하기 위해서는 더 큰 규모의 전향적 연구를 통해 예측력을 검증할 필요가 있다.

이번 연구는 정자의 머리 모양이 단순한 외형적 특징에 그치지 않고 수정 능력과 배아 발달, 나아가 출산 결과와도 연관될 수 있음을 보여준다. 정자의 수와 운동성만으로 설명하기 어려웠던 일부 남성 난임에서 형태적 특징과 내부 기능을 함께 평가하는 접근이 새로운 단서가 될 수 있을 것으로 보인다.

 

※ 2026년 10월 국제학술지 ‘남성생식의학(Andrology)’에 발표된 롱(S. Long), 양(F. Yang), 위(L. Yu) 등 연구진의 논문 ‘Different Proportions of Round-Headed Spermatozoa: Impacts on Sperm Function and IVF/ICSI Outcomes(둥근머리정자 비율의 차이가 정자 기능과 체외수정·미세수정 결과에 미치는 영향)’를 토대로 작성했습니다. 연구진은 성향점수매칭을 통해 둥근머리정자 집단과 대조군 각 728명, 총 1,456명의 정자 특성을 비교하고, 보조생식술을 받은 부부 166쌍의 시술 결과를 분석했습니다. DOI: 10.1111/andr.70421.