李劍Gábor Vajta,2杜玉濤
(1.深圳華大基因研究院,廣州 深圳 518083;2.中央昆士蘭大學(xué),澳大利亞羅克漢普頓)
植入前遺傳學(xué)診斷和篩查的最新進展
李劍1Gábor Vajta1,2杜玉濤1
(1.深圳華大基因研究院,廣州 深圳 518083;2.中央昆士蘭大學(xué),澳大利亞羅克漢普頓)
植入前遺傳學(xué)檢測發(fā)展早期受技術(shù)局限性以及倫理等問題影響,發(fā)展緩慢。近年來,隨著人類胚胎學(xué)和人類基因組學(xué)的快速發(fā)展,一系列諸如囊胚活檢,玻璃化凍存,芯片檢測技術(shù)以及第二代測序等高新技術(shù)的應(yīng)用,很大程度上解決了早期限制其應(yīng)用的各種問題,為其應(yīng)用和推廣打開了嶄新的局面,但同時又帶來新的問題。本文從胚胎學(xué)家的視角回顧了植入前遺傳學(xué)檢測的歷史,發(fā)展過程中涉及的關(guān)鍵因素以及新技術(shù)應(yīng)用可能帶來的影響及局限性。
植入前遺傳學(xué)診斷;植入前遺傳學(xué)篩查;囊胚;玻璃化凍存;高通量測序
植入前遺傳學(xué)診斷(preim plantation genetic diagnosis,P G D)和植入前遺傳學(xué)篩查(preim plantation genetic screening,P G S)是針對體外培養(yǎng)的胚胎在植入母體前開展的一項遺傳學(xué)檢測。P G D和P G S的檢測樣本主要來源于胚胎的活檢,根據(jù)體外胚胎所處發(fā)育時期不同,活檢一般會取單個(胚胎卵裂期)或者少數(shù)幾個細胞(囊胚期)。活檢過程會對胚胎造成創(chuàng)傷,最近有研究嘗試用胚胎囊胚液來替代傳統(tǒng)活檢樣本用于P G D檢測[1],但其臨床應(yīng)用有待進一步研究。P G D是直接靶向已知致病遺傳因素的檢測,其目的是阻斷相關(guān)遺傳病在家系內(nèi)的進一步傳遞;P G S的篩查內(nèi)容不局限于特定致病遺傳因素,其最終目的是提高試管嬰兒(in vitro fertilization,IV F)的整體成功率,需要從同批體外培養(yǎng)的胚胎中挑選出最合適的胚胎去移植。因此,P G D主要針對有遺傳病家族史的少數(shù)患者,其檢測內(nèi)容(從各種染色體病到各種單基因遺傳病)因人而異;而P G S的目標(biāo)人群更廣,包括大量高齡不孕不育患者和IV F反復(fù)失敗患者等,但其篩查內(nèi)容基本都是相同的,當(dāng)前主要以篩查染色體非整倍體為主。雖然P G S與P G D在目標(biāo)人群和檢測內(nèi)容上有所差別,但隨著技術(shù)的發(fā)展,胚胎的各種染色體異常,單基因遺傳突變甚至新發(fā)(de novo)突變都可同時檢測出來,兩者在技術(shù)層面最終將逐漸趨同。
1990年,世界首例P G D由H andyside團隊[2]完成。接受治療的是兩對攜帶不同X連鎖隱性遺傳病的夫婦。研究人員通過擴增Y染色體特異性重復(fù)序列的方法,對從體外培養(yǎng)胚胎上分離的單細胞進行性別鑒定,性別鑒定為女性的細胞對應(yīng)的胚胎被植入母親子宮內(nèi),最終兩位母親都成功受孕,分別生了一對健康雙胞胎女兒。隨后,囊性纖維化(cystic fibrosis)的P G D也取得了成功,與X連鎖遺傳病不同的是,囊性纖維化的發(fā)生涉及到相關(guān)基因內(nèi)部的突變,P G D要求的檢測精度更高[3]。上述的成功理應(yīng)加速P G D的發(fā)展,但在接下來的10年,P G D推廣緩慢,究其原因至少有以下4點:①當(dāng)時IV F的整體成功率低;②當(dāng)時許多遺傳病的遺傳機理尚未發(fā)現(xiàn);③基于PCR的檢測方法效率低下;④單細胞DNA量太少,直接用做P G D模板經(jīng)常導(dǎo)致檢測失?。?]。隨后熒光原位雜交(fluorescent in situ hybridization,F(xiàn)ISH)技術(shù)的應(yīng)用,P G D技術(shù)的準(zhǔn)確性和整體效率有所提高[5],但FISH單次檢測的染色體種類有限,即使用多色熒光FISH技術(shù)也不能實現(xiàn)同時檢測所有24種染色體。P G D技術(shù)的低效和誤診風(fēng)險引起了專家和公眾的擔(dān)憂,與此同時,關(guān)于P G D的倫理問題爭議不斷,最終導(dǎo)致許多國家立法明確限制P G D的應(yīng)用。為了避免倫理問題,在有些對胚胎選擇有著嚴(yán)格法律限制的國家例如德國,研究人員利用生物學(xué)上無用但相對容易獲取的卵子第一極體和第二極體做P G D材料[6]。這雖然規(guī)避了倫理問題,但針對極體的檢測只能提供胚胎遺傳自母方的遺傳信息,而且類似的操作在精子上不可復(fù)制,因此不能完整的評估胚胎的遺傳學(xué)狀況。除此之外,常規(guī)P G D操作時將遇到的困難,在利用極體做P G D材料時同樣會遇到,且有些困難會較用卵裂球細胞做P G D材料時加重。
2.1 基因組學(xué)新成果和新技術(shù)的應(yīng)用 從20世紀(jì)90年代末到本世紀(jì)頭10年期間,人類基因組學(xué)領(lǐng)域取得了一系列重大的成果。這些成果無意中解決了前面提及的限制P G D應(yīng)用的各種問題,為P G D和P G S的應(yīng)用和推廣打開了嶄新的局面,對輔助生殖醫(yī)學(xué)領(lǐng)域影響深遠。在這些成果中,人類基因組圖譜的構(gòu)建、第二代測序技術(shù)的發(fā)明以及生物信息技術(shù)的進步加速了人類了解自身疾病背后隱藏的遺傳因素的步伐,越來越多疾病和遺傳因素的關(guān)系被發(fā)現(xiàn),雖然很多研究工作還需要進一步深入,但現(xiàn)有的成果已經(jīng)為輔助生殖醫(yī)學(xué)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ);同時,以全基因組擴增(w hole geno me a m plification,W G A)[7]、比較基因組雜交(com parative geno mic hybridization,C G H)、基于芯片的比較基因組雜交(Array C G H)[8-10]、單核苷酸多態(tài)性芯片(single nucleotide poly m orphisms array,SNP Array)[11-13]以及實時定量PCR[14]等基因組擴增和分析新技術(shù)的應(yīng)用克服了先前P G D技術(shù)中的缺陷,為P G D的應(yīng)用和推廣提供了有效的技術(shù)支持。最值得關(guān)注的是,隨著新一代高通量測序技術(shù)(Next Generation Sequencing,N G S)的快速發(fā)展,測序時間和測序成本的急劇下降,加上測序作為基因檢測的金標(biāo)準(zhǔn)這一內(nèi)在特點,N G S已經(jīng)成為其他P G D相關(guān)技術(shù)的有力競爭者,并很有可能將來成為占統(tǒng)治地位的技術(shù)[15,16]。全基因組測序(w hole geno me sequencing,W G S)有可能為P G D提供終極解決方案的設(shè)想,如今正在慢慢成為現(xiàn)實。
2.2 胚胎培養(yǎng)新技術(shù)的突破 同樣在過去的10多年中,與基因組學(xué)高速發(fā)展同步的還有人類胚胎學(xué),特別是人類胚胎培養(yǎng)技術(shù)取得了長足進步。新型配方簡化的胚胎培養(yǎng)基的引入,無論是單一培養(yǎng)基(singlemedia)還是順序培養(yǎng)基(sequential media)[17],都極大地提高了體外培養(yǎng)胚胎的發(fā)育率,同時把胚胎體外可培養(yǎng)的時間延長到體外受精后的第5到第6天,即胚胎的囊胚期。雖然現(xiàn)在人們還缺乏對這一重大技術(shù)突破意義的普遍認(rèn)識,延緩了該技術(shù)的推廣應(yīng)用,但該技術(shù)對輔助生殖技術(shù)的意義是毋庸置疑的。對于同批體外培養(yǎng)的胚胎來說,延長培養(yǎng)時間,通過自然選擇可獲得數(shù)目更少,卻更適合移植的胚胎。在預(yù)后良好的病人中,已經(jīng)證實延長胚胎體外培養(yǎng)時間可以獲得與常規(guī)操作相同甚至更高的懷孕成功率[18]。另外,延長培養(yǎng)時間還有助于解決多胎妊娠的問題。在接受輔助生殖時,孕婦的多胎妊娠在許多國家都被認(rèn)為是一種并發(fā)癥,因為它將大大增加生育過程中孕婦和胎兒的風(fēng)險,給家庭和社會帶來額外的經(jīng)濟負(fù)擔(dān);通過延長培養(yǎng)時間選擇植入潛能更強的囊胚進行單胚移植的方法有望緩解這一問題。據(jù)美國生殖醫(yī)學(xué)協(xié)會(A-merican Society for Reproductive Medicine)執(zhí)委會和輔助生殖技術(shù)協(xié)會(Assisted Reproductive Technology)調(diào)查顯示,囊胚培養(yǎng)現(xiàn)在已經(jīng)成為發(fā)達國家輔助生殖中心的優(yōu)先選擇項。
囊胚培養(yǎng)技術(shù)的出現(xiàn)為P G D/P G S提供了新的樣本獲取途徑。囊胚滋養(yǎng)層細胞最終發(fā)育成胚外組織,安全性更高;新方法利用激光切開囊胚的透明帶,再分離5~15個左右的滋養(yǎng)層細胞用于后繼的檢測[19]。早先關(guān)于囊胚滋養(yǎng)層細胞與內(nèi)細胞團細胞可能在基因組層面上存在差異的擔(dān)憂目前被證明是沒有必要的,研究結(jié)果顯示,滋養(yǎng)層細胞的遺傳學(xué)檢測結(jié)果可以代表整個胚胎的遺傳學(xué)狀況。同時,利用滋養(yǎng)層細胞進行P G D的優(yōu)勢是毋庸置疑的。一方面,因為囊胚活檢可以獲得多個滋養(yǎng)層細胞,因此與一般只能獲得單細胞的卵裂球活檢相比,其P G D過程中,等位基因丟失(allele dropout,AD O)的情況更少,由胚胎嵌合導(dǎo)致的誤診(同樣的研究發(fā)現(xiàn)嵌合胚胎中大多數(shù)細胞都存在各種染色體異常情況)的概率越低,因此檢測結(jié)果也更準(zhǔn)確;另一方面,體外培養(yǎng)時,受精卵發(fā)育成囊胚較發(fā)育到8卵裂球期長大約2天(第3~5天),在這期間通過自然選擇,最終能夠由卵裂球發(fā)育成囊胚且形態(tài)學(xué)合格的胚胎數(shù)目會進一步減少,因此需要進行P G D檢測的樣本數(shù)也相應(yīng)減少,減輕了患者的經(jīng)濟負(fù)擔(dān);另外,囊胚活檢要通過切割分離緊密相連的細胞,雖然其操作看上去很具破壞性,但實際上囊胚活檢并不會對胚胎發(fā)育的潛能造成影響,而且對胚胎發(fā)育造成的傷害也較卵裂球活檢小。研究表明,大約40%經(jīng)過活檢的卵裂球喪失了植入子宮或者繼續(xù)發(fā)育的能力[20-22]。雖然關(guān)于胚胎從卵裂期(D3)發(fā)育到囊胚期(D5)這段時間內(nèi)可能存在的胚胎自發(fā)性排除非整倍體細胞的研究結(jié)果還存在爭議[7,23,24],但是一個業(yè)內(nèi)普遍接受的事實是,受精卵體外培養(yǎng)至囊胚期不會對其基因組質(zhì)量產(chǎn)生影響。雖然囊胚取樣較卵裂球取樣復(fù)雜,但在越來越多的人類IV F實驗室,它已經(jīng)成為了一項常規(guī)操作。
2.3 玻璃化凍存的應(yīng)用 對于P G D/P G S囊胚取樣來說,最大的問題是活檢后胚胎的凍存。D3卵裂期胚胎活檢后還可以繼續(xù)培養(yǎng)至D5或者D6,在移植之前還有2~3天的檢測時間;但對于D5囊胚取樣來說,如果不對活檢后的囊胚進行凍存,那要求檢測在最短(不能超過1天)時間內(nèi)完成,否則不能滿足胚胎移植的時間要求。雖然某些技術(shù)可以滿足P G D/P G S 24小時內(nèi)發(fā)檢測報告的要求[12,14,25,26],但其能檢測的內(nèi)容有限;而能夠?qū)颖具M行全面深入檢測的技術(shù)的檢測周期較長,例如測序,通常需要幾天。除此之外,相關(guān)儀器設(shè)備昂貴,且需要熟練的專業(yè)人員才能操作,單個IV F中心的條件很難滿足這些要求,而如果選擇送樣到附近有條件的IV F中心去檢測將會進一步縮短可用于檢測的時間,一般情況下,也很難在活檢后24小時內(nèi)發(fā)出診斷報告。
玻璃化凍存技術(shù)解決了囊胚凍存的問題。與卵裂期胚胎的深低溫保存不同,傳統(tǒng)的慢速冷凍法(slow-rate freezing)不適合囊胚凍存,而這也在一定程度上阻礙了囊胚培養(yǎng)和囊胚移植技術(shù)的推廣。經(jīng)過不懈的努力,人們找到了一種全新的深低溫保存方法——玻璃化(Vitrification)凍存,該方法很好地解決了囊胚凍存的問題。雖然早在大約40年前玻璃化凍存技術(shù)就被應(yīng)用于胚胎學(xué)領(lǐng)域[27],但直到20年后第一篇關(guān)于人類囊胚玻璃化凍存的,具有可信結(jié)果的文獻才出現(xiàn)[28]。玻璃化凍存不需要昂貴的化學(xué)試劑,不需要大量的儀器設(shè)備,只需簡單的操作工具即可。囊胚玻璃化凍存后,與對照組未凍存的囊胚相比,基本沒有差別,其復(fù)蘇成功率和進一步發(fā)育率都接近100%。令人驚訝的是,也許是因為在刺激(stim ulated)與非刺激周期(unstim ulated cycle)時子宮內(nèi)膜容受性的差別,經(jīng)過玻璃化凍存的囊胚,移植后的懷孕成功率和出生率與鮮胚移植(fresh transfer)的結(jié)果相當(dāng),甚至結(jié)果更好。因此,更多生殖中心在胚胎移植時在考慮“全部深低溫保存”(cryopreserve all)的策略。在深低溫保存活檢后的囊胚方面玻璃化凍存也獲得了成功。囊胚活檢過程是有創(chuàng)的,但活檢似乎對囊胚影響很小,不影響其在體內(nèi)和體外的發(fā)育潛能。研究表明,玻璃化凍存前,人工皺縮囊胚腔和透明帶打孔輔助孵化對胚胎的發(fā)育是有利的,可以提高IV F的臨床妊娠率和出生率[29-31];而囊胚活檢過程本身就包括透明帶打孔和人工皺縮囊胚腔等操作,因此即使在不進行P G D的情況下,囊胚活檢也可能提高IV F的臨床妊娠率和出生率。
關(guān)于P G D/P G S(胚胎活檢和凍存)安全性的擔(dān)憂并沒有被證實,相關(guān)研究(雖然數(shù)目有限)沒有發(fā)現(xiàn)經(jīng)P G D/P G S出生的小孩在出生畸形率或其他缺陷方面有明顯的增加[32-35]。
雖然早在20世紀(jì)90年代,人類胚胎學(xué)和人類基因組學(xué)還處在發(fā)展初期的時候,P G D的價值就被證明了,但關(guān)于P G S的效果卻是充滿爭議的。P G S并沒有像預(yù)期中的那樣提高IV F臨床妊娠率,與此相反,一些研究甚至顯示P G S顯著地降低了IV F臨床妊娠率[36-39],其中原因除了當(dāng)時P G S所采用技術(shù)本身的缺陷外,Gleicher和Barat[40]的研究顯示不恰當(dāng)?shù)腜 G S病人入選標(biāo)準(zhǔn)也是重要原因。
選擇合適的患者可能是P G S成功的關(guān)鍵。雖然P G S的主要對象是高齡患者,但有研究發(fā)現(xiàn)患者年齡在26~30歲之間時胚胎非整倍體的風(fēng)險更低,因此該年齡段的患者接受P G S的成功率最高[41]。另外,統(tǒng)計表明,超過50%以上的卵裂期胚胎存在染色體異常,而當(dāng)患者年齡超過40歲時該異常比例甚至高達80%[7]。盡管通過選擇性植入染色體核型正常的胚胎可以獲得與低齡患者相似的植入成功率和妊娠率[42],但需要指出的是如果患者有卵巢儲備功能不良等病癥,P G S的效果可能會適得其反,因為患者的胚胎可能因為質(zhì)量不佳,在D3活檢后無法繼續(xù)生長或者在D3培養(yǎng)到D5時得不到足夠多的胚胎從而降低移植率[40]。
最新研究結(jié)果顯示,囊胚滋養(yǎng)層細胞取樣結(jié)合新的全染色體分析和囊胚凍存的P G S新方案取得了令人驚嘆的結(jié)果[9,13,43,44]。另外,甚至不用凍存,D3[45]或D5[25,26,46,47]取樣的胚胎樣本經(jīng)過全染色體非整倍體篩查再進行鮮胚移植的臨床妊娠率和出生率都有明顯上升。雖然P G S新方案的最終價值和受益人群還可能需通過大量前瞻性的隨機試驗來驗證[40],但“植入前遺傳學(xué)篩查還活著并且活得很好”這篇文章[48]的題目恰如其分地反映了輔助生殖領(lǐng)域科學(xué)家們看待P G S的觀點。
IV F花費不低,P G D/P G S同樣價格不菲,IV FP G D/P G S的高價格讓其飽受爭議。一方面,對于商業(yè)公司和私營診所而言,追逐利潤是他們的天性,對P G S/P G D操作的每一個環(huán)節(jié),包括胚胎活檢,樣本檢測和深低溫凍存等,他們都希望獲得更大的利潤,以至于他們有時會夸大技術(shù)效果,導(dǎo)致患者預(yù)期過高,這些做法是不道德的并且將導(dǎo)致人們對P G D/P G S認(rèn)識混亂[40]。另一方面,對整個社會而言,通過對常見遺傳?。ū热缒倚岳w維化病)攜帶者人群進行IV F-P G D干預(yù)的方式來防止遺傳病患兒的出生,與不采取IV F-P G D干預(yù)導(dǎo)致患兒出生后終生所需的大量治療和照料費用相比,前者更為經(jīng)濟[49]。另外,對于P G S適用人群而言,P G S可以增加他們在更短的時間、更少的IV F周期內(nèi)懷孕的幾率,同樣可能降低患者家庭的經(jīng)濟支出。
針對早期臨床實踐中發(fā)現(xiàn)的P G S效果不佳的問題,以及可能出現(xiàn)的P G D和P G S應(yīng)用不規(guī)范的問題,輔助生殖領(lǐng)域內(nèi)的權(quán)威機構(gòu)包括美國生殖醫(yī)學(xué)協(xié)會(AS R M)及歐洲人類生殖和胚胎學(xué)協(xié)會(ES H R E)專門做了聲明,并給出了指導(dǎo)意見[50,51],隨后被許多國家的輔助生殖機構(gòu)所參考。以高通量測序為代表的P G D/P G S新技術(shù)的應(yīng)用帶來了一系列更深層次的技術(shù)和倫理問題,這其中包括如何界定“最適合胚胎”的選擇標(biāo)準(zhǔn)、如何處理可能出現(xiàn)的非醫(yī)療原因的胎兒性別及遺傳性狀篩選等[52-55]。近期由ES H R E與歐洲人類遺傳學(xué)協(xié)會(ES H G)聯(lián)合發(fā)布的一份報告顯示,各國加快了對輔助生殖領(lǐng)域包括P G D/P G S認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)、指南和建議等方面的立法速度,似乎有意為P G D/P G S新技術(shù)的應(yīng)用提供明確法律規(guī)范[56]。
不得不提的是,P G D/P G S傳統(tǒng)技術(shù)的局限性及其高價格,讓醫(yī)生和患者在選擇時都很為難。對于P G S而言,其主要目的是選擇最具發(fā)育潛能、可供移植的胚胎,其檢測內(nèi)容基本都是統(tǒng)一的,但P G D是針對明確致病突變的檢測,大多數(shù)患者所攜帶的致病突變各不相同,難以想象需要進行個體化檢測的工作量有多大。近些年來,除了傳統(tǒng)的胚胎形態(tài)學(xué)評分方法外,其他新方法如呼吸測量法、雙折射測量法、代謝組和蛋白質(zhì)組方法都被用于P G S當(dāng)中。而這其中應(yīng)用最廣且最具前景的方法是利用延時攝像技術(shù)(time-lapse-imaging)對胚胎形態(tài)和動力學(xué)進行連續(xù)觀察的方法[57,58]。Ca m pbell等[59]的研究顯示延時攝像技術(shù)可用于胚胎非整倍體風(fēng)險評估,從而部分取代P G S的功能,但有研究者質(zhì)疑其研究結(jié)果不足以支持他們的研究結(jié)論[60]。最近發(fā)表的一篇論文也強調(diào),雖然不能忽視延時成像技術(shù)的價值,但針對胚胎活檢樣本的P G S(全套染色體篩查)仍然是目前最可靠的植入前胚胎染色體異常篩查的方法[61]。
N G S技術(shù)被應(yīng)用于P G D/P G S,對囊胚的染色體異常情況進行篩查[16]。其中活檢得到的胚胎樣本,經(jīng)過全基因組擴增,全基因組測序(測序深度可視檢測精度要求調(diào)節(jié)),專業(yè)軟件處理,得到胚胎的染色體異常的檢測結(jié)果。該研究發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)技術(shù)相比,N G S的結(jié)果準(zhǔn)確且檢測分辨率更高。隨后,利用相同方法針對41對隨機挑選的夫婦開展的P G D/P G S臨床研究結(jié)果顯示,整倍體的囊胚占總數(shù)的47.3%,共33對夫婦有可供移植的染色體正常且形態(tài)學(xué)合格的囊胚,玻璃化凍存的相應(yīng)囊胚經(jīng)過復(fù)蘇,植入母體后正在妊娠率(發(fā)稿時)為58.5%,并成功誕生了7個健康的嬰兒[16],這其中就包括利用基于N G S的P G D/P G S技術(shù)誕生的全球首個嬰兒。截止當(dāng)前,利用該技術(shù)誕生了24個健康的嬰兒。N G S當(dāng)前已被廣泛地應(yīng)用于胎兒非整倍體的無創(chuàng)產(chǎn)前診斷[62],同樣有望于廣泛地應(yīng)用于P G D/P G S領(lǐng)域,理論上,通過N G S人們可以獲得基因組的全部信息,因此通過不同的檢測和分析策略,完全有可能實現(xiàn)對植入前胚胎從染色體異常,到單基因突變甚至是de nove突變等各個層面的檢測/篩查,為P G D/P G S領(lǐng)域打開新的篇章。
雖然經(jīng)常被忽略,但胚胎實驗室建設(shè)這塊,包括高效(接近100%)、穩(wěn)定的胚胎培養(yǎng)、活檢、凍存和復(fù)蘇體系的建立[63,64],合適的儀器設(shè)備以及合格的操作人員的配備同樣是P G D/P G S獲得成功的關(guān)鍵因素之一。操作過程中,其中任意環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題都將可能影響整個檢測流程,導(dǎo)致檢測結(jié)果不可信,白白浪費大量金錢。理想的狀況是胚胎實驗室建設(shè)這塊和P G D/P G S分析這塊有機的結(jié)合起來,然而現(xiàn)實是,在很多輔助生殖機構(gòu)這兩者都是脫節(jié)的,特別是涉及到當(dāng)前新的P G D/P G S分析技術(shù)時。因此,對胚胎學(xué)家和IV F機構(gòu)技術(shù)人員進行包括胚胎實驗室建設(shè)和P G D/P G S分析方法相關(guān)的各方面內(nèi)容的培訓(xùn),加強胚胎操作人員與P G D/P G S分析人員的對相互專業(yè)的了解,對整個P G D/P G S技術(shù)準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的提高以及新技術(shù)的推廣和應(yīng)用是有益的。
通過大量的臨床實踐,植入前遺傳學(xué)檢測早已證明了其存在的價值。雖然早期技術(shù)的局限性和公眾認(rèn)知的滯后限制了其應(yīng)用和推廣,但隨著技術(shù)的完善,相關(guān)科學(xué)知識的普及和民眾認(rèn)可度的提高,其臨床需求正快速增加。在滿足日益增加的臨床需求的同時,保證臨床服務(wù)質(zhì)量尤為重要,這要求輔助生殖中心從業(yè)人員從整體上把握好植入前遺傳學(xué)檢測的各環(huán)節(jié),特別是當(dāng)各環(huán)節(jié)在不同機構(gòu)完成的情況下。技術(shù)的進步同時也帶來一系列新的倫理問題,怎樣面對這些問題,是我們共同面臨的挑戰(zhàn)。
致謝本文的英文版稿由Gábor Vajta教授完成,其他作者翻譯了英文版的內(nèi)容,并對內(nèi)容進行了少量補充和完善。感謝張現(xiàn)東、甄賀富、李尉、李金良、劉賽軍、張愛萍和張彩芬在校稿和投稿過程中提供的幫助。
[1]Palini S,Galluzzi L,De SS,et al.Geno mic DNAin hu man blastocoele fluid[J].Reprod Bio med O nline,2013,26(6):603-610.
[2]H andyside AH,K ontogianni E H,H ardy K,et al.Pregnancies from biopsied hu man preim plantation em bryos sexed by Y-specific DNAa m plification[J].Nature,1990,344(6268):768-770.
[3]H andyside AH,Lesko JG,Tarin JJ,et al.Birth of a normal girl after in vitro fertilization and preim plantation diagnostic testing for cystic fibrosis[J].N Engl J Med,1992,327(13):905-909.
[4]H andyside AH,XuK.Preim plantation genetic diagnosis comes of age[J].Semin Reprod Med,2012,30(4):255-258.
[5]Griffin D K,H andyside AH,Penketh RJ,et al.Fluorescent in-situ hybridization to interphase nuclei of hu man preim plantation em bryos with X and Y chro m oso me specific probes[J].H u m Reprod,1991,6(1):101-105.
[6]Verlinsky Y,Rechitsky S,Evsikov S,et al.Preconception and preim plantation diagnosis for cystic fibrosis[J].Prenat Diagn,1992,12(2):103-110.
[7]Munne S.Preim plantation genetic diagnosis for aneuploidy and translocations using array com parative geno mic hybridization[J].Curr Geno mics,2012,13(6):463-470.
[8]Fragouli E,Katz-Jaffe M,Alfarawati S,et al.com prehensive chro m oso me screening of polar bodies and blastocysts from couples experiencing repeated im plantation failure[J].Fertil Steril,2010,94(3):875-887.
[9]Schoolcraft W B,F(xiàn)ragouli E,Stevens J,et al.Clinical application of com prehensive chro m oso mal screening at the blastocyst stage[J].Fertil Steril,2010,94(5):1700-1706.
[10]Scott RT Jr,F(xiàn)erry K,Su J,et al.com prehensive chro m oso me screening is highly predictive of the reproductive potential of hu man em bryos:a prospective,blinded,nonselectionstudy[J].Fertil Steril,2012,97(4):870-875.
[11]Brezina P R,Benner A,Rechitsky S,et al.Single-gene testing com bined with single nucleotide poly m orphismmicroarray preim plantation genetic diagnosis for aneuploidy:a novel approach in optimizing pregnancy outcome[J].Fertil Steril,2011,95(5):1786-1788.
[12]Yang Z,Liu J,Collins G S,et al.Selection of single blastocysts for fresh transfer via standard m orphology assessment alone and with array C G H for good prognosis IV Fpatients:Results from a rando mized pilot study[J].MoLCytogenet,2012,5(1):24.
[13]Schoolcraft W B,Treff N R,Stevens J M,et al.Live birth outcome with trophectoderm biopsy,blastocyst vitrification,and single-nucleotide poly m orphismmicroarray-based comprehensive chro m oso me screening in infertile patients[J].Fertil Steril,2011,96(3):638-640.
[14]Treff N R,Tao X,F(xiàn)erry K M,et al.Develop ment and validation of an accurate quantitative real-time poly merase chain reaction-based assay for hu man blastocyst com prehensive chrom oso mal aneuploidy screening[J].Fertil Steril,2012,97(4):819-824.
[15]Martin J,Cervero A,Mir P,et al.The im pact of next-generation sequencing technology on preim plantation genetic diagnosis and screening[J].Fertil Steril,2013,99(4):1054-1061.
[16]Yin X,Tan K,Vajta G,et al.Massively parallel sequencing for chro m oso mal abnormality testing in trophectoderm cells of hu man blastocysts[J].Biol Reprod,2013,88(3):69.
[17]Vajta G,Rienzi L,Cobo A,et al.E m bryo culture:can we perform betteRThan nature?[J].Reprod Bio med O nline,2010,20(4),453-469.
[18]Blake D A,F(xiàn)arquhar C M,Johnson N,et al.Cleavage stage versus blastocyst stage em bryo transferin assisted conception[J].Cochrane Database Syst Rev,2007,(4):C D002118.
[19]McArthur SJ,Leigh D,Marshall JT,et al.Pregnancies and live births afteRTrophectoderm biopsy and preim plantation genetic testing of hu man blastocysts[J].Fertil Steril,2005,84(6):1628-1636.
[20]Scott RT Jr.,U pha mK M,F(xiàn)orman EJ,et al.Cleavagestage biopsy significantly im pairs hu man em bryonic im plantation potential w hile blastocyst biopsy does not:a rando mized and paired clinical trial[J].Fertil Steril,2013,100(3):624-630.
[21]Scott K L,H ong K H,and Scott RT.Selecting the optimal time to performbiopsy for preim plantation genetic testing[J].Fertil Steril,2013,100(3):608-614.
[22]Xu K and Montag M.NeWPerspectives on em bryo biopsy:not how,but w hen and w hy?[J].Semin Reprod Med,2012,30(4):259-266.
[23]Baart E B,Van O D,Los FJ,et al.Fluorescence in situ hybridization analysis of two blasto meres from day 3 frozenthawed em bryos followed by analysis ofthe remaining em bryo on day 5[J].H u m Reprod,2004,19(3):685-693.
[24]Sandalinas M,Sadowy S,Alikani M,et al.Develop mental ability of chro m oso mally abnormal hu man em bryos to develop to the blastocyst stage[J].H u mReprod,2001,16(9):1954-1958.
[25]Scott RT,Jr.,U pha m K M,F(xiàn)orman EJ,et al.Blastocyst biopsy with com prehensive chro m oso me screening and fresh em bryo transfer significantly increases in vitro fertilization im plantation and delivery rates:a rando mized controlled trial[J].Fertil Steril,2013,100(3):697-703.
[26]Forman EJ,U pha mK M,Cheng M,et al.com prehensive chro m oso me screening alters traditionalm orphology-based em bryo selection:a prospective study of 100 consecutive cycles of planned fresh euploid blastocyst transfer[J].Fertil Steril,2013,100(3),718-724.
[27]Rall W F,F(xiàn)ahy G M.Ice-free cryopreservation of m ouse embryos at-196 degrees C by vitrification[J].Nature,1985,313(6003):573-575.
[28]K u waya ma M,Vajta G,Ieda S,et al.com parison of open and closed Methods for vitrification of hu man em bryos and the elimination of potentiaLContamination[J].Reprod Bio med O nline,2005,11(5):608-614.
[29]FengG X,Zhang B,Shu J H,et al.Effects of artificial shrinkage of blastocoeles before vitrification on pregnancy outcome[J].Zhonghua Fu Chan Ke Za Zhi,2010,45(11):838-842.
[30]Iwaya ma H,H ochi S,and Yamashita M.In vitro and in vivo viability of hu man blastocysts collapsed by laser pulse or osm otic shock prioRTo vitrification[J].J Assist Reprod Genet,2011,28(4):355-361.
[31]Vanderzwalmen P,Bertin G,Debauche C,et al.Vitrification of hu man blastocysts with the H emi-StraWCarrier:application of assisted hatching afteRThawing[J].H u mReprod,2003,18(7):1504-1511.
[32]Beukers F,van der H eide M,Middelburg KJ,et al.Morphologic abnormalities in 2-year-old children born after in vitro fertilization/intracytoplasmic sperm injection with preim plantation genetic screening:follow-up of a rando mizedcontrolled trial[J].Fertil Steril,2013,99(2):408-413.
[33]Desm yttere S,De R M,Staessen C,et al.Neonatalfollow-up of 995 consecutively born children after em bryo biopsy for P G D[J].H u m Reprod,2012,27(1):288-293.
[34]Desm yttere S,Bonduelle M,Nekkebroeck J,et al.Growth and health outcome of 102 2-year-old children conceived after preim plantation genetic diagnosis or screening[J].Early H u m Dev,2009,85(12):755-759.
[35]Desm yttere S,De SJ,Nekkebroeck J,et al.T wo-year auxological and medical outcome of singletons born after em bryo biopsy applied in preim plantation genetic diagnosis or preimplantation genetic screening[J].H u m Reprod,2009,24(2):470-476.
[36]Platteau P,Staessen C,Michiels A,et al.Preim plantation genetic diagnosis for aneuploidy screening in patients with unexplained recurrent miscarriages[J].Fertil Steril,2005,83(2):393-397.
[37]Staessen C,Platteau P,Van AE,et al.com parison of blastocyst transfer with or without preim plantation genetic diagnosis for aneuploidy screening in couples with advanced maternal age:a prospective rando mized controlled trial[J].H u m Reprod,2004,19(12):2849-2858.
[38]T wiskM,Mastenbroek S,H oek A,et al.N o beneficial effect of preim plantation genetic screening in wo men of advanced maternal age with a high risk for em bryonic aneuploidy[J].H u m Reprod,2008,23(12):2813-2817.
[39]H ardarson T,H anson C,Lundin K,et al.Preim plantation genetic screening in wo men of advanced maternal age caused a decrease in clinical pregnancy rate:a rando mized controlled trial[J].H u m Reprod,2008,23(12):2806-2812.
[40]Gleicher N,Barad D H.Areview of,and com mentary on,the ongoing second clinicalintroduction of preim plantation genetic screening(P G S)to routine IV Fpractice[J].J Assist Reprod Genet,2012,29(11):1159-1166.
[41]Franasiak J M,F(xiàn)orman EJ,H ong K H,et al.The nature of aneuploidy with increasing age ofthe female partner:a review of 15,169 consecutive trophectoderm biopsies evaluated with com prehensive chro m oso mal screening[J].Fertil Steril,2014,101(3):656-663.
[42]H arton G L,Munne S,Surrey M,et al.Diminished effect of maternal age on im plantation after preim plantation genetic diagnosis with array com parative geno mic hybridization[J].Fertil Steril,2013,100(6):1695-1703.
[43]Lathi R B,Massie JA,Gilani M,et al.O utcomes of trophectoderm biopsy on cryopreserved blastocysts:a case series[J].Reprod Bio med O nline,2012,25(5):504-507.
[44]Schoolcraft W B,Katz-JaffeMG.com prehensive chro m oso me screening of trophectoderm with vitrification facilitates elective single-em bryo transfer for infertile wo men with advanced maternal age[J].Fertil Steril,2013,100(3):615-619.
[45]Keltz MD,Vega M,Sirota I,et al.Preim plantation genetic screening(P G S)withcom parative geno mic hybridization(C G H)following day 3 single cell blasto mere biopsy markedly im proves IV Foutcomes w hile lowering m ultiple pregnancies and miscarriages[J].J Assist Reprod Genet,2013,30(10):1333-1339.
[46]Scott RT,Tao X,Taylor D,et al.Aprospective rando mized controlled trial dem onstrating significantly increased clinical pregnancy rates following 24 chro m oso me aneuploidy screening:biopsy and analysis on day 5 with fresh transfer[J].Fertil Steril,2010,94:S2.
[47]Forman EJ,H ong K H,F(xiàn)ranasiak J M,et al.Obstetrical and neonatal outcomes fromtheB ES TTrial:single em bryo transfer with aneuploidy screening im proves outcomes afterin vitro fertilization without com pro mising delivery rates[J].Am J O bstet Gynecol,2013,210(2):157.e1-6.
[48]Meldru m D R.Introduction:Preim plantation genetic screening is alive and very well.Fertil Steril[J],2013,100(3):593-594.
[49]Tur-Kaspa I,Aljadeff G,Rechitsky S,et al.P G D for alLCystic fibrosis carrier couples:novel strategy for preventive medicine and cost analysis[J].Reprod Bio med O nline,2010,21(2):186-195.
[50]H arper J,Serm on K,Geraedts J,et al.W hat next for preim plantation genetic screening?[J].H u m Reprod,2008,23:478-480.
[51]H arper J,Coonen E,De R M,et al.W hat next for preimplantation genetic screening(P G S)?Aposition statement from the ES H R E P G D Consortiu m Steering com mittee[J].H u m Reprod,2010,25(4):821-823.
[52]Dondorp W,De W G,Pennings G,et al.ES H R E Task Force on ethics and Law 20:sex selection for non-medical reasons[J].H u m Reprod,2013,28(6):1448-1454.
[53]H ens K,Dondorp W,H andyside AH,et al.Dyna mics and ethics of com prehensive preim plantation genetic testing:a review of the challenges[J].H u mReprod U pdate,2013,19(4):366-375.
[54]H ens K,DondorpW J,Geraedts JP,et al.com prehensive em bryo testing.Experts'opinions regarding future directions:an expert panel study on com prehensive em bryo testing[J].H u m Reprod,2013,28(5):1418-1425.
[55]H ens K,Dondorp W,de W art G.E m bryos without secrets:an expert panel study on com prehensive em bryo testing and the responsibility of the clinician[J].Eur JMed Genet,2013,56(2):67-71.
[56]H arper JC,Geraedts J,Borry P,et al.Current issues in medically assisted reproduction and genetics in Europe:research,clinical practice,ethics,legal issues and policy.European Society of H u man Genetics and European Society of H u man Reproduction and E m bryology[J].Eur J H u m Genet,2013,21 Suppl 2:S1-21.
[57]Pribenszky C,Matyas S,K ovacs P,et al.Pregnancy achieved by transfer of a single blastocyst selected by timelapse m onitoring[J].Reprod Bio med O nline,2010,21(4),533-536.
[58]Chen AA,Tan L,Suraj V,et al.Bio markers identified with time-lapseimaging:discovery,validation,and practical application[J].Fertil Steril,2013,99(4):1035-1043.
[59]Cam pbell A,F(xiàn)ishel S,Bow man N,Duffy S,et al.Retrospective analysis of outcomes after IV Fusing an aneuploidy risk m odel derived from time-lapse imaging without P G S[J].Reprod Bio med O nline,2013,27(2):140-146.
[60]Ottolini C,Rienzi L,Capalbo A.Acautionary note against em bryo aneuploidy risk assessment using time-lapse imaging[J].Reprod Bio med O nline,2014,28(3):273-275.
[61]S wain JE.Could time-lapse em bryo imaging reduce the need for biopsy and P G S?[J].J Assist Reprod Genet,2013,30(8):1081-1090.
[62]Lau T K,Chen F,Pan X,et al.N oninvasive prenatal diagnosis of com m on fetaLChro m oso mal aneuploidies by maternal plasma DNAsequencing[J].J Matern Fetal Neonatal Med,2012,25(8):1370-1374.
[63]Ly K D,Agarwal A,and Nagy ZP.Preim plantation genetic screening:does iThelp or hinder IV Ftreatment and w hat is the role ofthe em bryo?[J].J Assist Reprod Genet,2011,28(9):833-849.
[64]Vajta G.Vitrification in hu man and do mestic animal em bryology:work in progress[J].Reprod Fertil Dev,2013,25(5):719-727
編輯:宋文穎
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10.13470/j.cnki.cjpd.2014.02.010
2014-05-09)