爱之晶好孕之家：辅助生殖中胚胎植入前遗传学筛选有哪些争议？

在英国，每7对夫妇中就有!对难以获得妊娠。其中许多人需行体外受精的治疗，即国家卫生和医疗优化研究所(National Institute for Health and Care ExcellenceNICE)推荐的对长期不能获得妊娠的不孕症的有效治疗方法。2014年英国共288女进行6777IVF周期。20年的IVF治疗周期较2013年增加了4.8%。

尽管随着IVF2013英国每个治疗周期的活产率为26.5%)。女行I成率更，其因是胎质量差，且胚胎非整倍体率随女性年龄的增长而增加。一些研究显示30岁及以下女性的胚胎非整倍体率约为 30%。而42 岁以上女性则高达85%。非整倍体胚胎也是高龄女性流产率较高的一个主要原因。

通过从胚胎中取出少量细胞(活检)并进行基因分析，即植人前遗传学筛查(preimplantation genetic screening，PGS)，能够在IVF治疗过程中将染色体数目正常的整倍体胚胎移植到子宫内，从而改善胚胎种植、减少流产并增加活产。

自首次应用以来的25年间，在IVF周期中应用PGS技术呈上升趋势。本章中，我们将探讨 PGS 技术的传统和新兴适应证、植人前遗传学诊断(PGD)的细胞取样方法及其诊断准确性。

有可能暴露胚胎的全部遗传信息，在以此解决某些伦理难题的同时也会产生其他新的争议。

二、植入前遗传学检测

虽然人们一直认为植人前遗传学检测十分新颖，但早在1968年Gardner和Edwards就作了首次设想。他们对一枚家兔囊胚进行了活检和X染色质分析，并认为这种检测方法也适用于人类X连锁隐性特征的分析。然而，直到1978年首次体外受精成功，人类胚胎植入前遗传学诊断才得到进一步发展。1990年Handyside对第3天胚胎(卵裂期)进行了首次卵裂球活检，用于有鸟氨酸转氨酶(OTC)缺乏(一种X连锁疾病)风险胚胎的性别鉴定。1992年，该技术被进一步应用干囊性纤维化的检测。目前，常用比较基因组杂交(CGH)阵列技术检测染色体异常。

三、植入前遗传学检测的类型

随着 PGS领域的不断发展。各种POS技术的命名也发生了变化。植人前遗传学检澳分为三类。

(1)单基因疾病的植入前通传学检测(PGT-M)：PGT-M旨在鉴定妊娠是否受特定的遗传特征影响，如生物学父母一方或双方携带的、已加的遗传基因突变;还可以用于鉴定作为移植供体的胚胎，如具有特定性别或相容性人类白细胞抗原复合体的胚胎

(2)染色体结构重排的植人前遗传学检测(PGT-SR)：PGT-SR的目的是鉴定胚胎是否存在染色体结构异常，如易位、缺失或重复

(3)非整倍体的植人前遗传学检测(PGT-A)：PGT-A曾称为植人前遗传学筛查(PGS，旨在鉴定非整倍体胚胎)，前提是正确识别这些胚胎并进行移植，从而降低流产的风险。避免妊娠失败相关并发症的发生，并缩短从移植到获得活胎妊娠的时间。

四、植人前遗传学筛查的指征

PGS 的最常见指征是检测染色体异常，其中以非整倍体最常见。

1、临床上，PGS 的主要适应证如下。

(1)单基因疾病，如常染色体隐性遗传病、常染色体显性遗传病或X连锁疾病。(2)染色体结构异常(如平衡易位)。

2、在以下情况下，PGS 是提高持续妊婚率的常用方法。

(1)复发性流产。

(2)IVF助孕失败(超过两个周期)。

(3)女方高龄。

(4)既往育有染色体异常子女，或有染色体异常妊娠史。

(5) 染色体易位。

(6)染色体结构异常疾病家族史。

(7)X连锁疾病家族史。

(8)家族遗传性疾病。

五、PGS用于染色体非整倍性的检测

用于细胞遗传学分析的PGD 首次是通过荧光原位杂交实现的。这项技术每周期能够评估的染色体数量十分有限，通常为 5~9 个。鉴于这一局限性，通常需要进行多个荧光原位杂交周期才能评估较多数量的染色体。此技术耗时较长且需要依赖操作人员的经验。

阵列 CGH 是一种基于CGH 的、能够对整个基因组进行全面分析的细胞遗传学技术。阵列技术也可以应用于产前绒毛活检。

六、染色体重排

染色体重排包括易位或倒位，可能产生遗传物质不平衡的配子，进而形成遗传物质不平衡的精卵。易位是复发性流产的常见病因之一。通常使用阵列CGH检测染色体易位。这些病例有必要借助PGS技术降低维发于染色体异常的自然流产风险。

2004 年Goddijn 等的研究显示，有染色体易位的夫妇获得自然娃娠所需的平均时间为4-6年。

2006 年Oani评PGD在这类临床情况中的使用情况，认为通过PGS非该人群的自然流产率可以降低到5%。使用PGD终生累积妊为7.6%平均仅需1.24个周期即可获得妊娠。

七、单基因疾病

目前，大约有1/4 患者为检测单个突变基因接受植人前遗传学诊断(PGD)。被检测的基一般包括血红蛋白病、囊性纤维化、脆性X综合征和 Duchenne 肌营养不良。

八、DNA 样本的获取

经过1年验已经囊胚期100~10个细胞组成的胚从而允许从滋养外胚层(囊胚的外层细胞)取出少量(~10个)细胞进行活检。而过去的卵裂球活检技术，则是从第3天卵裂期(4~8个细胞)的胚胎中取出仅1个或2个细胞进行活检。

除了能够提供更多的细胞和遗传物质进行分析外，滋养外胚层活检已被证明比卵裂球活检更全。此外，与早期仅能分析有限数量的染色体的荧光原位杂交技术相比，全面基因检测技术的发展允许同时分析全部染色体(23对)，这使PGS比以前更加可靠。基于这些进展，人们对使用滋养外胚层活检和全面染色体筛查(CCS)的新一代PGS技术在IVF中的应用再次产生了兴趣。

基于胚胎发育天数和活检指征，可以通过以下三种方法获取DNA 样本进行分析。

(1) 极体活检。

(2) 第 3 天胚胎的卵裂球活检。

(3)第5~6天胚胎的滋养外胚层活检。

(一)极体活检

极体通常被认为是卵母细胞减数分裂过程中的副产物。因此，可以通过分析第一极体和第二极体推断卵母细胞的遗传信息。在人类卵母细胞中，极体通常在形成后17~24h凋亡，所产生的碎片仍遗留在透明带以内。

作为PGS 的一部分，极体活检在某些禁止进行胚胎活检的国家中非常实用。在这种情况下。基于卵母细胞遗传信息的可预测性，对极体的遗传分析也可以作为评估胚胎遗传信息的一种方法。

就本质而言，极体是完全由母体遗传，因此极体活检(polar body biopsyPBB)仅限于评估卵母细胞发育过图中由母体通传的突变或减数分裂错误。因此，极体检测无法评估父亲的丛因型，加果父亲密有常染色体是性遗传疾病，则无法使用 Pm进行诊。第一板体和第二极体的话检提供的信息仅能反映卵母细胞的遗传信息组成。

如果母体是携带某个已知的突变基因的杂合体，则二倍体初级卵母细胞在减数第一次分裂时可能产生一个正常的次圾卵母细胞和一个携带与母体相同突变的第一极体。因此，如果 PBB 检测络果为该基因正常无突变，则可以推测卵细胞携管该突变基因。相反，如果 PBB 检测到该突壹基因剧可以推测卵细胞不携带该突变基因，这时卵母细胞就可用于IVF。

极体为纯母方来源，PBB 因面存在以下局限性;如果母亲患有某种常染色体隐性遗传疾病(地合子)，面父亲也是携替者。则 PBB 价值是有限的，因为所有卵母掴胞和极体都会拥带这种突变。因此，有必要进行囊胚活检，从而同时检测胚胎的母方和父方基因

另一个局限性在于减数分裂过程中同源染色体间发生基因重组。当要检测的基因靠近染色体的前校(远端)区域时，PBB的检测能力会进一步受到限制，因为这些区域发生交叉互换的可能性里大。为了克服这一局限性，可能需要改进 PGT-M 的规程，将连锁标记、短申联重复序列(STR或简单重复序列(SSR)纳人其中。但是，由于胚胎染色体三体通常来源于母体减数分裂错误，因此P0B 检测可以满足90%~95%的 PGD病例的需要。

还有一个局限性是在得到 PBB 检测报告之前必须先对那母细胞进行体外受精或冷库保存。这种情况下，超过30%的卵母细胞不能成功受精(即形成两个原核)，或受精后不能继续发育。PBB还存在遗传局限性，即它检出的一些减数第一次分裂的异常有可能在后线的减数第二次分裂中自我校正。

此外，PBB对配子融合后发生的遗传异常的预测能力有限。这些有经分裂异常通常发生在雌雄原核融合之后。

(二)卵裂期怀胎(8细抱期卵制球活检）

在第3天对卵裂期胚胎进行活检，此时的胚胎大约由8个细胞组成，被包绕在适明带以内。在此阶段，可以穿过适明带取出细胞进行PGT检测。第3天活检需要一次从即裂喙中取出一个组胞。

Cohen 等和DeVos等研究了单细胞和两组胞活检对胚胎存活率的影响，结果显示活检一个期出和两个细胞后的活产率分别为37.4%和 22.4%。

因为卵裂期活检只能检测一个细胞，所以其局限性和诊断难题是胚胎嵌合可以发生在各种组织中，但胚胎形成早期阶段的遗传嵌合被认为是胚胎遗传自我校正的结果。

九、滋养外胚层活检

囊胚于受精后5-6天形成，通常包括100多个细胞。

在此阶段，可以取出更多的细胞用于诊断。滋养外胚层是一组位于囊胚外层的细胞，由于滋养外胚层后续发育成胎盘，因此从技术角度而言，胎儿组织并没有被活检。西区滋养外胚层细胞的方法是使用微型移液器吸取细胞藿香胚胎开口处轻压囊胚。为了减轻对胎盘发育的影响，一次滋养外胚层活检通常吸取5-8个细胞。在各种PGS技术中，囊胚活检技术对胚胎后续发育的影响最小，而为检测提供的DNA量最多，从而降低了诊断错误的概率。

十、冷冻保存

由于出具活检结果报告所需要的时间比较长，通常先将胚胎或者卵母细胞玻璃化冷冻保存，知道获得遗传分析结果。值得注意的是，如果有必要，可以进行重复检测或验证性分析。可以对在囊胚期接受过活检冷冻胚胎解冻、再次活检和再次玻璃化冷冻。然而，被解冻并做第二次活检的胚胎的存活率可能比较低了。

十一、植入前遗传学筛查的局限性

迄今，在受精后第3天行胚胎移植仍然是IVF的常规操作。在体外培养条件下，大约50%的胚胎能够存活并发育到第3天，但是只有大约25%的胚胎能够存活到第五天或第六天并发育为囊胚。相对第5-6天活检而言，第三天活检的局限性明显，如果为行PGS需要延长体外培养值囊胚期，那么没有可用于活检货一直胚胎的患者的比例可能增加。这将进一步导致可用于检测、移植或冷冻保存的胚胎数量减少。

此外，观察性研究指出延长体外培养时间值囊胚期可能会增加单卵双胎和男性新生儿的概率，同时与遗传修饰相关的新生儿不良结局的风险可能升高。

然而越来越多的IVF方案采用第5天胚胎移植，及时不进行PGT者也是如此。在这种情况下，延长体外培养时间至囊胚期的原因是，移植第五天胚胎的活产率比移植第三天胚胎更高。在美国，大约60%的IVF方案是在受精后第五天将胚胎移植到子宫，只有30%在第三天移植。

十二、染色体嵌合

胚胎嵌合体是PGS的主要局限性之一，常被认为是假阳性误差的最主要来源。染色体嵌合是指同一胚胎中的不同细胞具有不同数目染色体，这在IVF来源的人类胚胎中非常常见。

由于胚胎嵌合体的特性及出现非整倍体的风险，胚胎嵌合体可能会降低单个助孕周期的总妊娠率。

多达50%的胚胎都可能出现嵌合现象，后者通常继发于受精后有丝分裂错误，从而形成兼有整倍体细胞和非整倍体细胞的独特细胞群。胚胎内染色体数目异常细胞的比例与有丝分裂错误发生时胚胎所处的发育阶段有关。

发生错误时胚胎所处的阶段越早，异常细胞的比例越高。因为非整倍体细胞系的分裂速度比整倍体细胞慢，所以可能会发生“自我校正”，胚胎中费整倍体细胞的百分比可能随时间而逐渐降低。值得注意的是，上游1%-2%的妊娠期绒毛活检发现了嵌合体。因此，通过前文所述途径获取DNA后发现嵌合体可能并不能代表胚胎动态发育过程中其余细胞的实际染色体构成。

移植这种嵌合体胚胎能否获得正常活产而目前尚不清楚。最近的一项研究对3802个胚胎在囊胚期进行活检，在其中181枚胚胎中检测到了染色体嵌合现象。这项研究中有18名女性没有整倍体囊胚，并同意移植一个非整倍体嵌合胚胎，最终获得8例临床妊娠和6例单胎足月活产。