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07 / 20 / 2020
灰色的彩虹-镶嵌型染色体胚胎
随着时代科技的进步,胚胎着床前染色体筛检(preimplantation genetic screening, PGS)的检测方法,已从以前只能最多可以检测15条染色体的FISH演变检测精细度达10Mb的NGS (Next Generation Sequencing),以让高龄求子的夫妇能够更精准的挑选好胚胎进行植入。

也因为分析精细度的提高,NGS让低比例的异常(low-rate aneuploidy)被更精确的侦测,从而将原本在胚胎领域里,增加了“镶嵌型染色体胚胎(Mosaic embryo)”这个族群。此指在一囊胚内同时有染色体异常(Aneuploid)与正常(Euploid)两种细胞株,使PGS检测结果呈现介于全然异常与正常之间。正因为这些胚胎处于灰色地带,许多难孕夫妇都会面临是否可以植入这些胚胎的难题中。



在2019欧洲生殖医学年会里,西班牙基因检测公司Igenomix的Carmen Rubio博士分享他们与世界各地的生殖中心共同探讨镶嵌型染色体胚胎的一些研究成果。

Mosaic embryo一般的出现机率为5-10%,然而这个机率会受到细胞切片(Biopsy) 操作以及NGS检测操作的影响。若切片的细胞过少、细胞的质量不好,则会造成NGS分析过程中的噪声(noise)提高,进而可能会影响分析结果。



除此之外,他们比较不同生殖中心对于Mosaic embryo异常比例定义的不同进行分析,发现相较于把Mosaic embryo判读比较严谨的群组(异常细胞占比20-80%为mosaic),较为宽松的群组(异常细胞占比30-70%为mosaic)其胚胎正常率(Euploid rate)以及怀孕率(Pregnancy rate)皆有上升。Carmen Rubio博士建议各生殖中心可以调整Mosaic embryo的标准,以免错过了真实的正常胚胎。



另外,Carmen Rubio博士对于Mosaic embryo的植入建议为:
  1. 已经没有正常的胚胎可以进行植入,才考虑植入Mosaic embryo
  2. 在植入前医师与咨询师需让夫妇充分了解:Mosaic embryo相较于正常胚胎,其着床率较低,以及流产率也相较的会比较高。
  3. 避免选择Mosaic embryo其染色体异常的位置为复杂型(complex mosaics)的,以及在研究上已知和流产或畸形有关的染色体上。


接着,Carmen Rubio博士提到了目前PGS所分析的细胞来源普遍都是来自胚胎师将胚胎的滋养层细胞(trophoblasts, TE)进行切片后的细胞,然而不同的操作技术容易影响分析的结果。因此Carmen Rubio博士提出一个新的检测技术:透过培养液里胚胎所释放的游离DNA(embryonic cell-free DNA)进行染色体分析,只要将培养过胚胎的培养液抽取10ul,即可在非侵入性的情况下进行PGS分析。Carmen Rubio博士分享他们团队分析了108颗胚胎在培养了不同天数的培养液(Spent Blastocyst Media, SBM)分析与TE切片的结果:





上图得出,培养6天后的培养液(SBM)里的embryonic cell-free DNA所分析的PGS报告与细胞切片的一致性为84%,而伪阴性及伪阳性分别为2.5%与8.5%。

Carmen Rubio博士团队分析了,将同时有进行TE切片与SBM中的embryonic cell-free DNA进行PGS分析的胚胎进行临床研究,比较在TE切片报告为正常胚胎植入的前提下,不同SBM的结果分析:



根据以上的结果,Carmen Rubio博士表示这种非侵入性的PGS检测方式仍会持续提高其准确性以及应用性,并且已和许多生殖中心合作研究,希望能够知道此方式检测出来为正常的胚胎,其后续植入的结果与TE切片或单纯从外观挑选等级高的胚胎进行比较。相信在不久的将来,我们将能够享受到在不对胚胎做任何行动,却能获得胚胎染色体信息的检查方式。

分生学术组领导Andi
  1. 自NGS应用于胚胎着床前染色体筛检的检测平台后,镶嵌型胚胎的发现与植入运用在生殖医学界成一时话题。然承本篇Igenomix的Carmen Rubio博士研究所述,所谓在NGS平台所显示的镶嵌型胚胎图形恐为两种非胚胎本体因素所造成的「伪阳性」结果:
    A. 胚胎师切片操作: 切片细胞量与细胞所含DNA的品质。
    B. NGS实验影响: 放大过程的非切片来源副产物、NGS所用的算法与该生殖中心所选的”镶嵌型”判定标准。
     
  2. 严格判定镶嵌型胚胎,则会有混淆本身染色体正常但检测结果背景讯号太杂乱而误归类为镶嵌型的优质胚胎;宽松判定镶嵌型胚胎,则会有让真正带有异常细胞的胚胎被植入而造成孕程负向影响的风险。因此一般实验室均会使用标准评定镶嵌型胚胎的判定标准,再回溯植入结果调整镶嵌型胚胎的植入建议,送子鸟生殖中心植入镶嵌型胚胎的结果如下:
  3. 使用胚胎培养液进行非侵入性的胚胎着床前染色体筛检是多数生殖中心发展的目标之一,目前最大的挑战为二:
    A. DNA质量不稳定、产生的NGS图形背景讯号干扰,牺牲判读镶嵌型及部分片段染色体异常胚胎的空间。
    B. 游离DNA不与胚胎切片DNA组成完全一致。

了解更多:
【漫画】什么是镶嵌型胚胎? 
【漫画】胚胎怎么发育长大呢?怎样才是好囊胚呢?
 
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