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【八问】如何读懂胚胎植入前遗传学诊断?

2016/04/11 来源:生物通
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导读
如何读懂PGD技术,了解试管婴儿操作过程中最为关键的一步,不再只是临床医师们的必修课,也成为许多希望成为父母的夫妻亟待解决的问题。


随着多种生物学工具的飞速发展,胚胎植入前遗传学诊断(Preimplantation Genetic Diagnosis,PGD)可以说迎来了一个新时代,同时由于现代社会接近11%的不孕不育比率,PGD的需求也越来越多,如何读懂这一辅助生育技术,了解试管婴儿操作过程中最为关键的一步,不再只是临床医师们的必修课,也成为许多希望成为父母的夫妻亟待解决的问题。

PGD,PGS,PGH有何区别?

胚胎植入前遗传学诊断(PGD)是一种通过在配子或早期胚胎阶段对遗传病进行分子遗传学的诊断方法,胚胎植入前遗传学筛查(PGS)则是指在试管婴儿胚胎移植之前,检测早期胚胎23对染色体全面的遗传信息,选择正常胚胎植入。前者是寻找特定染色体上的已知单基因疾病,后者是以提高妊娠率活产率为目的的早期产前筛查方法,通过对染色体数目异常的筛选,选择染色体核型正常的胚胎进行移植,可以说PGS是一种低危险度的PGD。

此外还有PGH,这是植入前遗传学单倍型分析(preimplantation genetic haplotyping),就是选择与致病基因在染色体的位置上紧密连锁的STR标记鉴别胚胎是否遗传了有致病基因的染色体来进行诊断。其特点在于使用了 DNA 指纹印记分析来进行遗传诊断 , 而不再仅仅是鉴别某些具体的遗传标记 。

哪些情况需要进行PGD?

在体外受精过程中,医生通过激素来刺激女性的卵巢。卵巢产生多个卵子,随后可由生殖科专家人工提取。在实验室中,专家利用伴侣或供体的精子让女性的卵子受精,创造出胚胎。但如何挑选出健康具有活力的胚胎进行植入并不容易,这需要对胚胎的遗传物质进行研究来检测胚胎是否有某些基因的改变。

当一对夫妇知道一方或双方是遗传病的携带者,或家族中的某个人患有遗传病,或他们已经有了一个患病的孩子时,就可以在进行体外受精结合胚胎移植技术时使用这种技术。这与传统产前诊断如超声、羊水穿刺等先怀孕后诊断的方法不同,是在胚胎期即接受检测和筛选,即先诊断后怀孕。

目前PGD的应用主要集中在十种单基因性疾病,包括常染色体隐性遗传性疾病,如地中海贫血、囊性纤维化、脊肌萎缩症、镰刀型红细胞贫血,常染色体显性遗传性疾病,如亨廷顿病、强直性肌营养不良症和腓骨肌萎缩症,性连锁性疾病包括脆性X染色体综合征、进行性肌营养不良和血友病等。

另外PGS则适用于高龄(>35岁)、既往非整倍体妊娠、反复体外受精(IVF)失败、反复流产、严重的男性不育等因素导致的不孕不育。

与非PGD试管婴儿的区别?

经典的第一代试管婴儿用穿刺针将卵子取出后在体外与精子结合,将受精后的胚胎移植到宫腔,避开了生理情况下精子与卵子在输卵管结合的过程,因此主要用于输卵管堵塞病例;第二代试管婴儿则针对男性少、弱、畸精子症患者,这些患者精子质量较差,往往很难自己钻进卵子完成受精过程,医师们用一根显微穿刺针,将精子注射入卵子帮助其受精。PGD辅助生育技术是第三代试管婴儿,它在试管婴儿中加入了诊断步骤。

这里指出的从第一代到第三代试管婴儿技术,它们的区别主要在于所适用的情况不同 , 而并不是疗效上的差异。

PGD流程?

PGD技术主要包括两个操作步骤:活体组织检查和遗传诊断 。活体组织检查是指在胚胎的极体期、卵裂期或囊泡期,通过机械 、 化学或激光方法打开卵透明带, 通过挤压或抽吸技术取出一个( 或多个) 细胞待检查 。第二是遗传诊断,也就是利用PCR或者FISH等技术分析单遗传疾病,染色体异常等。

第一个步骤一般分为3个主要实施途径,包括卵子的第一和第二极体活检、卵裂期胚胎的卵裂球活检以及囊胚活检。这几种活检都有其优缺点:尽管在卵裂期胚胎中存在高嵌合率,以致于卵裂球活检存在局限性,但其仍被广泛应用。取1个或是2个卵裂球用于PGD和PGS存有争议,尽管2个卵裂球可提高诊断的准确性,但是可能会降低胚胎的植入潜能或者存活率,因PGS的目的是提高着床率,所以目前多取1个卵裂球用于活检,迄今只有一项研究对比了取1个和2个卵裂球活检的差异,但差异并无统计学意义。

作为卵子成熟与受精过程的自然排泄物,第一、二极体的活检不会影响胚胎的发育,极体活检的最大优越性是不减少胚胎的遗传物质和可供诊断的时间相对较长。但是极体活检不能提供任何有关父方来源的染色体异常或显性单基因疾病的信息。

随着更多的生殖中心可成功地将胚胎序贯式培养至囊胚阶段,囊胚活检的应用逐渐增多。IVF相关技术的提升使得囊胚活检可行。延长培养时间可获得较卵裂期胚胎具有更好发育潜能的胚胎,以区分发育潜能稍差的胚胎。囊胚移植能够淘汰在配子基因组激活之后由于基因或代谢缺陷发育受影响的胚胎。囊胚活检可供诊断的时间为24 h,相对卵裂球活检可供诊断的48-60 h明显缩短,但是玻璃化冷冻胚胎技术的应用解决了这一难题,且有研究报道解冻后胚胎存活率较高。

需要多长时间?

之前PGD通过形态学分析和特定疾病位点附近的短串联重复序列(STR)的遗传来进行,这需要漫长的等待,每个STR标记的检查和验证通常需要3至6个月。

现在利用核型定位来进行单基因疾病的PGD,不需要开发疾病或患者特异的检测,因此大大缩短了所需的时间。一般周转时间不到一周。

PGD成功率是多少?

一般来说,PGD试管婴儿的成功率不如第一代和第二代试管婴儿,但这主要是因为PGD针对的对象往往是遗传病、反复自然流产、平衡易位、少弱精子症等患者,通常年龄偏大,获得胚胎数量较少,再经过PGD筛选后,可供移植的胚胎数更少。不过经过胚胎筛选后,孕妇的流产率会比普通试管婴儿要低,出生缺陷率明显下降。

PGD会出现误诊吗?

会,由于活检材料的代表性不足、分析技术缺陷造成误诊。迄今为止,已经出现了囊性纤维化,强直性肌萎缩和地中海贫血等的误诊。欧洲PGD协作组报道单基因性疾病PGD的误诊率仅0.47%,而染色体病PGD的准确率普遍报道在95%左右。

PGD后代会出现健康问题吗?

PGD技术需从胚胎上取走一个细胞,这一过程是否影响胚胎的正常发育一直是各国科学家所关心的问题。

2010年,比利时布鲁塞尔Ziekenhuis大学生殖中心报道了对1992年到2005诞生的581名经卵裂球活检的子代队列研究,其孕周出生体重与2889名经单精子显微注射(intracytoplasmicsperminjection,ICSI) 的子代没有显著差异,严重畸形的比例在PGD和ICSI分别为2.13%和3.38%,也没有显著差异 因此,该研究认为胚胎活检不会增加单胎的风险,但围产期多胎妊娠的死亡率较高值得进一步关注。

PGD子代流行病学调查研究的年龄一般是在出生后2年到5年 因此,PGD是否对成年子代有影响还缺乏资料。2009年南京医科大学和中科院合作研究了在小鼠胚胎进行活检后妊娠的子代在成年后的发育情况,结果表明体外活检操作可能引起PGD后代成年小鼠神经退行性改变的高风险性。

尽管该研究从蛋白组学的角度认为PGD对成年子代有影响,但由于这一研究采用的是小鼠,而且研究活检的胚胎是在4细胞期,活检细胞占胚胎细胞的比例是1/4,而人类胚胎活检一般在8细胞期,活检细胞的比例是1/8,因此能否说明人类PGD子代的神经系统高风险还需进一步研究。

不过相对于出现的遗传疾病,PGD辅助生殖技术在新技术的发展下也会逐渐越来越准确,目前的流行病学调查资料显示这一技术并不会增加胎儿畸形的发生率,但依然需要严格监控。

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