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植入染色体正常的胚胎,还是无法著床? 胚胎宝宝除了外观、年龄、染色体以外,究竟还藏有什么秘密?
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2018-04-20 2019-08-14
作者 送子鸟生殖中心

若说一颗细胞的遗传中枢為细胞核,那么「粒线体」可说是细胞的能量工厂了!举凡分化、讯息传递、凋亡、生命週期运作,都少不了粒线体参与,且其中亦携有母系遗传的DNA,可自我複製、转錄转译。因此胚胎细胞除了细胞核内带有主要遗传物质DNA外,其粒线体亦有具特殊性质的双股环型DNA,一般计算粒线体于细胞内的含量时,便是利用粒线体DNA比上细胞核DNA的比值做代表:

生殖医学关于粒线体的著墨,除了因某些族群带有先天性粒线体异常的遗传疾病所需外,也对植入经胚胎著床前染色体筛检(Preimplantation genetic screening, PGS)后仍无法怀孕的族群做更深入的探讨。為什么染色体正常的胚胎,除了母体本身的因素(如子宫、内膜、免疫...等外)仍可能无法著床?

2017年的台湾生殖医学年会(Taiwan Society of Reproduction Medicine, TSRM)共有三个团队针对粒线体于PGS週期的影响分别发表,有趣的是三个团队的结果并未一致:

其一医院以缩时摄影系统(Time-lapse)结合粒线体DNA量的测量,在不同型态等级的染色体套数正常胚胎(euploid)中,粒线体含量并未呈现有统计意义的差异;进一步以年龄(<38岁、≧38岁)加上型态等级(Good、Poor)分类胚胎后,发现在年轻群组中粒线体的含量明显為高,且于年轻群组中型态较不好的胚胎较型态较好的胚胎有明显较多的粒线体:

 


註: ND4、RNR2 genes為粒线体基因的标的
而在植入单一Euploid胚胎(elective single euploid embryo transfer, eSET)后有怀孕及未怀孕的群组中,未怀孕的群组其粒线体含量较有怀孕者明显為高:


因此本篇结论,胚胎粒线体的含量或可做為预测植入结果的影响因子。

其二团队于eSET週期中分析粒线体DNA含量研究中,亦观察到与第一个研究相同的趋势:怀孕成功者含有较低量的粒线体DNA (<2.5%),并认為粒线体DNA数是临床上重要的预测因子。然而,第三个团队使用类似的分析方式观察,虽发现在染色体套数正常与套数异常的胚胎间粒线体含量有统计上的差异,但在植入euploid胚胎后有怀孕与没怀孕的群组中,并未发现粒线体含量达有统计意义的差异,因此认為此参数并不利于做有能力的生物指标。

综上所述,虽粒线体或在怀孕中扮演的角色尚未清晰,但以其在生物学已知的功能中,重要性已不可忽视,其DNA较為脆弱的本质亦容易受环境的变异而有所影响。因此,未来对粒线体于生殖医学的应用,是值得继续关注的一项课题!

参考资料
1. 2017 TSRM. Mitochondrial gene MT-RNR2 quantitation predict pregnancy rate in PGS-SET cycle.
2. 2017 TSRM. Adjusted  calculation  of  mitochondria  DNA/  nuclear  DNA  ratio  in  human embryos  does  not  favor  it  as  a  biomarker  for  human  embryo  implantation potential.
3. 2017 TSRM. MtDNA copy number is a critical predictor factor for the successful pregnancy of IVF-PGS cycle
4. 科学发展 2011年10月,466期 P.48-55.

*医疗行為需与医师讨论进行,本篇文章仅反映当时治疗状况与建议

评论

Eric
Eric
  1. 粒线体在人体细胞的生理活动中扮演重要的角色,但过去囿于研究的困难程度,迟迟未有重大突破,近几年随著生物技术的进展,投入粒线体的研究越来越多,我们对粒线体的了解才开始有些认识。
  2. 粒线体DNA由于缺少保护结构,加上无除错机制,複製时容易出现错误,複製精确度低,突变机率高。随著细胞複製的代数增加,粒线体DNA的错误比率也随之提升,代偿机制作用之下,粒线体用增加总数量的方式维持足够的正常粒线体功能。
  3. 在商业检验的市场上,有公司开始应用粒线体DNA的含量比率,做為预测胚胎著床能力的指标,已知胚胎染色体套数正常(euploid)的情况下,搭配粒线体DNA预测因子,在预测分数最高的组别可有高达到81%的著床率(Diez-Juan A, Rubio C et al. 2015)。虽然研究报告的成绩十分漂亮,但纳入的个案数少,且仍缺少大规模的随机对照试验(randomized controlled trial, RCT)做為证实。粒线体在生殖医学领域的研究正在起步,未来的发展值得期待。