胚胎植入前遗传学筛查

应用二代测序技术进行胚胎植入前遗传学筛查及诊断的基本原理LI Li-li;SUN Nan;ZHANG Wen-xin【摘要】辅助生殖技术的发展已帮助越来越多不孕不育的夫妇解决生育难题,而胚胎植入前遗传学筛查(PGS)及胚胎植入前遗传学诊断(PGD)进一步排除了存在遗传缺陷的胚胎,并选择健康胚胎进行植入,从而极大降低了新生儿患遗传性疾病的概率.这两项技术最初采用基于分子杂交或聚合酶链式反应(PCR)的检测方法,随后微阵列技术也被应用其中.随着人类基因组计划的完成,DNA测序技术进入高速发展的阶段,二代测序(NGS)采用鸟枪法为基本测序策略,结合生物信息学工具,以高通量、较低成本、检测项目覆盖面广、自动化程度高、可检测未知片段等优势,正不断扩大在PGS/PGD中的应用,同时也对辅助生殖技术产生了深远的影响.【期刊名称】《中国医学装备》【年(卷),期】2019(016)007【总页数】8页(P7-14)【关键词】二代测序技术;胚胎植入前遗传学筛查;胚胎植入前遗传学诊断【作者】LI Li-li;SUN Nan;ZHANG Wen-xin【作者单位】;;【正文语种】中文【中图分类】R394-3遗传学和基因组学的快速发展对人类生命健康及繁衍的影响日益深远，对多种常见和罕见疾病的研究有助于对应预防、检测及治疗方法的开发，从而提高患者及其家人的生活质量。

在不孕不育等问题日益严峻的情况下，辅助生殖技术(assisted reproductive technology，ART)应运而生并被采用于个性化的生育治疗策略，帮助受生育难题困扰的家庭。

其中，植入前遗传学筛查(preimplantation genetic screening，PGS)主要针对高龄、反复助孕失败、反复自然流产等患者，进行植入前胚胎的染色体畸变检测，用于筛查和丢弃染色体畸变的胚胎，保证受孕者所植入的胚胎具有正常染色体组的同时，解决因胚胎染色体畸变而导致的植入失败和反复流产现象，并提高妊娠率[1-2]；植入前遗传学诊断(preimplantation genetic diagnosis，PGD)则主要针对父母本已患有明确遗传病或携带其致病基因，在种植前对胚胎进行相应遗传学诊断，主要包括单基因遗传病和染色体病(如罗氏易位、平衡易位等)，通过选择无致病因素的胚胎进行植入，以提高生育健康婴儿的概率[3]。

胚胎植入前遗传学诊断/筛查技术专家共识随着辅助生殖技术临床开展规模的日益扩大，以及细胞及分子遗传学诊断技术的快速发展，胚胎植入前遗传学诊断(preimplantation genetic diagnosis，PGD)和植入前遗传学筛查(preimplantation genetic screening，PGS)技术迎来了快速的增长和发展。

为使该项技术更加规范且有效地实施，经中国妇幼保健协会生育保健专业委员会、中国医师协会生殖医学专业委员会、中国医师协会医学遗传学分会、中国遗传学会遗传咨询分会和中国妇幼健康研究会生殖内分泌专业委员会专家讨论，结合国际发展动态和国内临床应用的实际情况，达成以下临床和实验室专家共识。

第一部分PGD/PGS的临床流程与质控1 适应证和禁忌证1.1 PGD的适应证1.1.1 染色体异常夫妇任一方或双方携带染色体结构异常，包括相互易位、罗氏易位、倒位、复杂易位、致病性微缺失或微重复等。

1.1.2 单基因遗传病具有生育常染色体显性遗传、常染色体隐性遗传、X连锁隐性遗传、X 连锁显性遗传、Y连锁遗传等遗传病子代高风险的夫妇，且家族中的致病基因突变诊断明确或致病基因连锁标记明确。

1.1.3 具有遗传易感性的严重疾病夫妇任一方或双方携带有严重疾病的遗传易感基因的致病突变，如遗传性乳腺癌的BRCA1、BRCA2致病突变。

1.1.4 人类白细胞抗原(human leukocyte antigen，HLA)配型曾生育过需要进行骨髓移植治疗的严重血液系统疾病患儿的夫妇，可以通过PGD选择生育一个和先前患儿HLA配型相同的同胞，通过从新生儿脐带血中采集造血干细胞进行移植，救治患病同胞。

1.2 PGS的适应证近期高通量遗传检测技术(PGS 2.0版)的研究和发展，对PGS的临床意义提出了新的质疑，包括不同程度和部位胚胎染色体异常嵌合型的存在、临床检测技术的精准性、对移植胚胎的选择和放弃的标准、PGS的活产率计算方式及其应用价值等，提示PGS的循证证据尚需进一步的研究和验证，其指征也面临修正和更新。

胚胎植入前遗传学诊断(Preimplantation Genetic Diagnosis ,PGD)一、定义胚胎种植前遗传学诊断(PGD)就是指在体外受精过程中,对具有遗传风险患者得胚胎进行种植前活检与遗传学分析,以选择无遗传学疾病得胚胎植入宫腔,从而获得正常胎儿得诊断方法,可有效地防止有遗传疾病患儿得出生。

植入前遗传学诊断就是随着人类辅助生殖技术,即“试管婴儿”技术发展而开展起来得一种新技术,它就是产前诊断得延伸,遗传学诊断得又一更有希望得新技术。

二、意义(一) 对高龄孕妇与高危妇女进行PGD可以有效地避免遗传病患儿得出生。

(二) 可以有效地避免传统得产前诊断技术,对异常胚胎进行治疗性流产,避免中期妊娠遗传诊断及终止妊娠所致得危险及痛苦。

(三) ＰＧＤ技术得产生与完善可以排除遗传病携带者胚胎,阻断致病基因得纵向传递,从而降低人类遗传负荷。

三、适应征理论上只要有足够得序列信息,ＰＧＤ能针对任何遗传条件进行诊断,即凡就是能够被诊断得遗传病都可以通过ＰＧＤ来防止其患儿出生。

进行PGD得主要对象就是可能有遗传异常或高危遗传因素,需要产前诊断得病例,尤其就是可能同时具有两种以上不同得遗传异常情况。

ＰＧＤ现已用于一些单基因缺陷得特殊诊断,包括Duchenne型肌营养不良、脆性Ｘ综合征、黑朦性白痴(Tay Sachsdiseade)、囊性纤维病(cysticfibrosis)、Rh血型、甲型血友病、镰型细胞贫血与地中海贫血、进行性营养不良、新生儿溶血、21抗蛋白缺乏症,、粘多糖贮积症(ＭＰＳ)、韦霍二氏脊髓性肌萎缩(Werding Hoffman disease),还有染色体异常如Down’S综合征、18三体,罗氏易位等。

四、植入前遗传学诊断得取材可从胚胎着床前各个阶段活检取样,获取其遗传物质信息进行诊断。

目前多采用激光打孔、机械切割或Tyrode酸化打孔后吸出细胞得方法取材。

(一)极体极体细胞可以使用第一极体或第二极体,它们在胚胎发育与合子形成中就是非必须得,因而不影响卵子受精与正常发育,且不会引起伦理学上得争议。

高中选修三生物胚胎移植前的遗传学诊断方法
“胚胎植入前遗传学诊断适用于有遗传病的患者,需要进行相应的诊断,叫做遗传学诊断。

胚胎植入前遗传学诊断技术,是为了避免有可能生育遗传病患儿的夫妇,将来生育遗传病的孩子。

又叫做产前诊断。

产前诊断是怀孕之后,做相应的抽取羊水、脐带血等胎儿组织,做产前诊断。

胚胎植入前遗传学诊断,是把诊断的取材提前到胚胎期,即当胚胎处在早期胚胎和囊胚阶段,取到胚胎细胞进行相应的遗传学诊断,把筛选出正常的胚胎放到子宫内,让它继续生长,避免出生遗传病患儿。

”
在许多方面，胚胎的生存能力取决于其遗传状况。

这是由大多数卵子中存在的染色体异常引起的。

例如，在年轻（35岁以下）妇女中，健康的卵母细胞的比例约为50％；随着年龄的增长，整倍体（无染色体的过量或缺乏）的细胞数量仅约10％。

这在自然和体外受精中都可以观察到。

因此，仅一部分获得的无遗传障碍的胚胎可用于IVF。

植入前遗传学诊断可以清除异常胚胎，并仅选择健康的胚胎进行后续移植。

它允许您：
确定每个染色体的拷贝数；
识别染色体异常——倒位和重排；
分析遗传物质的单基因病理学和基因结构的变化（例如在囊性纤维化中）。

在受精卵发育的第5-6天，对PGD进行胚胎活检（取胚泡滋养外胚层的样品），然后冷冻保存。

以前，这种研究是在胚胎培养的第3天进行的，但准确性较低，因此今天已不在早期使用。

胚胎植入前遗传学诊断名词解释胚胎植入前遗传学诊断简介胚胎植入前遗传学诊断（Preimplantation Genetic Diagnosis，PGD）是一种常用于辅助生殖技术的遗传学检测方法。

它通过对胚胎进行基因检测，以筛查或诊断可能携带某种遗传疾病的胚胎，并选择健康的胚胎进行植入到母体子宫内，从而降低将遗传疾病传递给后代的风险。

胚胎植入前遗传学诊断的步骤1.体外受精（In Vitro Fertilization，IVF）：通过促排卵药物促进卵巢发育并采集女性多个成熟卵子，然后将卵子与精子在实验室中结合，使其受精形成受精卵。

2.胚胎培养：受精卵在实验室中进行培养，通常持续3-5天。

在此期间，受精卵会发育为多个细胞的团块，称为胚胎。

3.胚胎细胞取样：在胚胎培养的特定时间点，通过取样技术，如取卵细胞进行基因检测。

通常有两种主要的取样方法：细胞外囊胚活检（BlastomereBiopsy）和滋养层细胞活检（Trophectoderm Biopsy）。

–细胞外囊胚活检：在第三天的8-10个细胞阶段，通过取一个或多个细胞来进行基因检测。

–滋养层细胞活检：在第五天的100-150个细胞阶段，通过取一部分滋养层细胞来进行基因检测。

4.基因检测：从取样的胚胎细胞中提取DNA，并进行遗传学分析。

常用的遗传学分析方法包括：–多态性位点分析（Polymorphic Marker Analysis）：通过分析特定位点上的多态性标记来确定是否携带某种遗传疾病。

–针对特定突变位点的PCR扩增（Polymerase Chain Reaction，PCR）：通过PCR扩增特定突变位点的DNA片段，并进行序列分析来确定是否携带某种遗传疾病。

–数字PCR（Digital PCR）：通过将DNA分子分隔成数百万个微小的反应室，并计算每个反应室中的DNA分子数量，来检测特定突变位点的存在。

–着丝粒染色体检测（Fluorescence In Situ Hybridization，FISH）：通过使用荧光探针标记染色体特定区域的DNA序列，来检测染色体异常。

胚胎植入前遗传学诊断技术专题生物探索编者按自世界首例试管婴儿诞生以来，相继出现了三代试管婴儿技术。

技术的发展以及现实需求使第三代试管婴儿技术应用越来越广泛，患者受益越来越显著。

然而，第三代试管婴儿技术在临床上应用如何？面临着哪些困境？在全面二孩时代，企业是如何推动我国第三代试管婴儿技术的发展？世界首例“试管婴儿”于1978年7月25日诞生于英国奧德海姆总医院，我国首例试管婴儿于1988年诞生于北京大学第三医院，迄今为止，全世界已有超过600万例的试管婴儿。

自世界首例试管婴儿诞生以来，相继出现了三代试管婴儿技术。

技术的发展以及现实需求使第三代试管婴儿技术应用越来越广泛，患者受益越来越显著。

然而，第三代试管婴儿技术在临床上应用如何？面临着那些困境？在全面二孩时代，企业是如何推动我国第三代试管婴儿技术的发展？1概述三十多年来，辅助生殖技术的发展经历了常规的“试管婴儿”（体外受精和胚胎移植）、卵胞浆内单精子显微注射（ICSI）、胚胎移植前基因（遗传学）诊断，再到囊胚培养、卵子和精子冷冻、卵母细胞体外成熟技术等，这些技术是现代科学的一项重大成就，开创了胚胎研究和生殖控制的新纪元。

试管婴儿的三大时代试管婴儿技术出现后经历不断发展的过程，相继出现三代试管婴儿技术。

“第一代试管婴儿”也称常规试管婴儿技术，是为了解决女性因素导致的不孕问题，如输卵管、内分泌、宫腔问题等而诞生的。

这种技术将精子与卵子放在体外共同培养，靠精子和卵子的自由结合来实现受精过程。

“第二代试管婴儿”是为了解决由于男性因素导致的不育问题，它又称卵母细胞胞浆内单精子显微注射，通过直接将精子注射入卵母细胞胞浆内，来达到助孕目的。

如果男方精子数量稀少或没有足够的活动量，或即使有了足够的活动量，精子也不愿意与卵子结合，这种情况下第二代试管婴儿技术可以大显身手。

“第三代试管婴儿”也称胚胎植入前遗传学诊断，指在胚胎移植前，取胚胎的遗传物质进行分析，诊断胚胎是否有异常，然后筛选健康胚胎移植。

植入前遗传学筛查中不同形态特征的胚胎整倍体率比较施文浩;张四林;王永博;师娟子【摘要】目的通过植入前遗传学筛查患者的胚胎和染色体结果分析,比较不同发育形态参数胚胎的整倍体和非整倍体率.方法收集2015年1月1日至2017年4月30日西北妇女儿童医院生殖中心行植入前遗传学筛查(PGS)患者,胚胎培养至卵裂期和囊胚期活检,PGS检测采用array-CGH(BlueGnome 24SureV3),卵裂期评价主要参数为D3天胚胎卵裂球数目、碎片体积比例和不均卵裂球数目.囊胚评价采用Garnder囊胚分级法.比较胚胎的形态参数与整倍体的发生率.结果 PGS共活检348枚胚胎,成功检测322枚胚胎,其中整倍体胚胎数目为123(38.2%),非整倍体胚胎数目为199(61.80%).卵裂期胚胎碎片体积比例在整倍体与非整倍体组中具有统计学差异(t= -2.60,P<0.05),D 3天胚胎卵裂球数目和不均卵裂球数目未检验出统计学差异.活检时囊胚扩张期别在整倍体与非整倍体发生率具有统计学差异(χ2=2.00,P<0.05),活检时间(D4~D5,D6)、内细胞团形态(A/B,C)和外胚层形态(A/B,C)无统计学差异(χ2值分别为0、0、1.69,均 P<0.05).结论通过PGS患者的染色体结果分析得出,卵裂期胚胎评价参数中胚胎的碎片体积比例低的胚胎整倍体率较高,囊胚形态参数中活检时的囊胚扩张期别较高的囊胚整倍体率较高.%Objective To compare the euploidy and aneuploidy rates of embryos with different morphological parameters by analyzing the chromosome results and embryos of patients in preimplantation geneticscreening(PGS).Methods The patients who underwent preimplantation genetic screening in the Center for Assisted Reproduction of Northwest Women and Children's Hospital during January 1,2015 to April 30,2017 were collected.Their embryos were cultured to biopsy in the cleavage andblastocyst stage. Array-CGH(BlueGnome 24SureV3)was adopted for PGS.The main parameters for the evaluation of cleavage stage were the number of blastomeres on D3,the ratio of fraction volume and the number of non-uniform blastomeres.The blastocyst was evaluated by Garnder blastocyst grading.The morphological parameters of the embryos and the incidence of euploidy were compared.Results A total of 348 embryos were biopsied by PGS and 322 embryos were successfully detected.The number of euploid embryos was 123(38.2%)while the number of aneuploid embryos was 199(61.80%).The difference in the ratio of fraction volume during cleavage stage between euploid group and aneuploid group was statistically significant(t= -2.60,P<0.05).There were no statistically significant differences in the number of blastomeres and the number of non-uniform blastomeres on D3.There was statistically significant difference in the incidence of euploidy and aneuploidy in the expansion stage of blastocyst during biopsy(χ2= 2.00,P<0.05).However,there were no statistically significant differences in biopsy time(D4-D5,D6), morphology of inner cell mass(A/B,C)and ectod erm morphology(A/B,C)(χ2value was 0,0 and 1.69,respectively,all P<0.05).Conclusion By analyzing the chromosome results of patients in preimplantation genetic screening,in the cleavage stage embryo evaluation parameters,the embryos with low ratio of fragments volumes are of higher incidence of euploidy,while in blastocyst morphological parameters,the embryos with higher expansion stage of blastocyst during biopsy are of higher incidence of euploidy.【期刊名称】《中国妇幼健康研究》【年(卷),期】2018(029)001【总页数】4页(P45-48)【关键词】植入前遗传学筛查;整倍体;非整倍体;胚胎碎片;囊胚形态【作者】施文浩;张四林;王永博;师娟子【作者单位】西北妇女儿童医院生殖中心,陕西西安710003;西北妇女儿童医院生殖中心,陕西西安710003;西北妇女儿童医院生殖中心,陕西西安710003;西北妇女儿童医院生殖中心,陕西西安710003【正文语种】中文【中图分类】R394在自然生殖发育过程中，细胞分裂时期染色体不分离、减数分裂时期染色单体提早分离和染色体丢失引起胚胎染色体异常包括数量和结构异常，数量异常更为常见，主要表现为非整倍体。