《转》访徐晨明：揭秘植入前胚胎全基因组筛查（PGS）婴儿诞生

  拥有一个健康、聪明的宝宝是每一个家庭的愿望，随着现代女性生育年龄推迟、生活方式改变及环境污染加剧等诸多因素，越来越多的家庭迟迟未能如愿。但随着医学和技术的进步，辅助生殖技术和植入前胚胎遗传学诊断/筛查（PGD/S）技术可以为您带来希望。2015年2月3日，伴随着一声清脆响亮的哭声，一名体重约7斤的健康男婴在中国福利会国际和平妇幼保健院（国妇婴）呱呱落地，笔者获悉，这是通过植入前胚胎全基因组筛查技术（PGS）诞下的宝宝，就让我们走进国妇婴，生殖遗传科徐晨明主任给我们讲述这个神奇的技术。
  见到徐主任时，她刚刚给一名准妈妈做完咨询，办公桌上堆满了专业资料，在这里听徐主任向我们娓娓道来。
  转化医学网：我们常听到试管婴儿这个词，您能不能专业的角度为我们简单介绍一下试管婴儿。
  徐主任：试管婴儿，是大家对“体外受精和胚胎移植（IVF-ET）技术”的一种通俗的说法，其实并不特指在试管中完成体外受精，也可以是培养皿等辅助生殖专用实验容器。简单来说就是精子和卵子通过体外受精，体外培养3-5天后再植回母体子宫，发育并诞生婴儿的一种辅助生殖技术（ART）。ART技术先后经历了3个主要的发展阶段。第一代试管婴儿主要针对输卵管阻塞等女性原因造成的不育症；第二代是单精子注射技术（ICSI，Intracytoplasmic sperm injection），主要针对重度少、弱、畸形精子症及阻塞性无精子症等男性因素导致的不育，由于精子活力不足，无法正常受精，需要通过显微操作系统，辅助精子完成受精过程；第三代ART技术叫胚胎植入前遗传学诊断（PGD，Preimplantation Genetic Diagnosis），是对体外获得的卵子或胚胎进行极体或胚胎细胞活检，做染色体或基因组学检测，最终将筛选出的健康胚胎植入母体，可以说这项突破是革命性的，它是辅助生殖与单细胞遗传学诊断技术相结合的一种新型生殖遗传技术，可以看成是产前诊断的延伸，但与常规产前诊断相比，PGD有更突出的优生学意义，首先是可以避免产前诊断结果为异常时，孕妇面临的流产痛苦，其次，有些遗传变异会合并不育，PGD可为这些有遗传缺陷的未来父母提供生育健康孩子的机会。
  转化医学网：我们知道贵院诞生了一例通过植入前胚胎遗传学全基因组筛查技术的宝宝 ，请您介绍一下该技术。
  徐主任：PGD 即植入前胚胎遗传学诊断，是从源头上阻断遗传缺陷下传的一种治疗手段，主要针对的适应症包括三类：第一类是染色体异常，例如染色体平衡易位，罗氏易位等；第二类是单基因疾病，单基因疾病从遗传方式来分有常染色体显性遗传病，常染色体隐性遗传病以及性连锁疾病；第三类是PGD的一些扩展应用，包括胚胎HLA配型检测，通过PGD选择无疾病、HLA相同的胚胎，妊娠出生健康新生儿后，留取脐血，用于患者同胞的脐血造血干细胞移植；还有是遗传性肿瘤家系肿瘤易感基因的剔除，如乳腺癌的BRCA1和BRCA2变异等，我们最近听说的美国影星安吉丽娜·朱莉就是因为她携有乳腺癌易感基因BRCA1突变。
  PGS即植入前胚胎遗传学筛查,其目的是提高不孕夫妇ART治疗的成功率，剔除非整倍体胚胎，选择染色体正常的胚胎进行植入。其适应症主要包括：1、女方高龄，现在一般指高于38岁的女性，因为临床表明，年龄越大，非整倍体的概率越高；2、反复自然流产超过3次的孕妇；3、反复种植失败超过3次，或者多于10个优质胚胎种植失败；4、严重的男性不育，如少弱精子症，畸精症等；5、其他情况，如选择性单胚胎移植等。
  我院这例全基因组PGS成功者是一例复发性流产患者，之前在经历了多次自然流产以后选择决定接受植入前胚胎遗传学筛查。也正是通过试管婴儿技术结合植入前胚胎遗传学筛查，才能顺利受孕健康胚胎，最终喜获健康婴儿。
  转化医学网：您可以为我们讲一下PGD/PGS的过程么？整个过程大概需要多长时间？
  徐主任：PGD的诊断步骤通常包括促排卵、取卵、受精、受精卵体外培养等试管婴儿助孕治疗的整个过程，为了排除胚胎上残留精子对后面遗传诊断结果的影响，我们采用的是ICSI即“第二代试管婴儿”技术进行体外受精和胚胎培养；根据不同的情况，我们可以在卵子阶段进行极体活检，或在受精后的第3天胚胎活检1-2个卵裂球，还可以在第5天选取囊胚期胚胎进行滋养细胞活检；对活检的胚胎细胞进行遗传学分析后，如果确定胚胎无异常，则可进行胚胎移植。现在我们对进行PGD的不孕夫妇通常采用的是冷冻胚胎移植，在完成胚胎活检后将健康的胚胎保存在液氮罐中。最后，待完成胚胎诊断后，进行子宫内膜的准备，通常是待母体身体条件恢复到自然健康的状态，再将胚胎继续培养植入子宫内等待着床。
  如果做PGS或染色体异常PGD,因为目前有成熟的全基因组范围检测染色体拷贝数变异的芯片技术平台，因此检测周期并不长。但对于单基因疾病的PGD，流程比较复杂，时间会相对较长，通常至少需好几个月，遇到某些特殊情况，长的也有1-2年。
  转化医学网：您提到单基因疾病的PGD流程复杂，检测时间会较长，这些复杂性主要来自哪些方面？
  徐主任：单基因病PGD的几乎每个家系的致病基因及致病位点都不相同，有些家系我们需要对先证者进行候选基因的突变谱筛查，家系成员的突变点验证及其致病性分析和判断。其次，PGD可供检测的遗传物质非常少，仅仅是我们从胚胎上获得的单个极体、单个卵裂球或少数几个囊胚滋养细胞，给遗传学分析造成一定的困难，因此对于每一个家系，我们都需要时间去构建、评估和优化他的单细胞突变基因检测体系。通常的做法是分离家系成员的单个淋巴细胞，进行单细胞诊断的敏感性、特异性、准确率的判断，达到规定的标准后，才可进入PGD程序。另外，到目前为止，单细胞基因扩增诊断仍不能完全避免等位基因脱扣（Allele drop-out, ADO）问题。ADO是因为检测材料过少所引起的其中一个等位基因不扩增，或扩增量不足以达到检出水平，它会引起PGD结果的误判，在极端情况下可直接导致异常胚胎的植入，引起严重的后果。在我们实验室，我们都会借助两种以上的办法对同一个胚胎样本进行结果的判读或确认，包括借助高通量测序技术对胚胎进行SNP单体型分析。以上提到的各个因素都会造成诊断的整个周期延长。
  转化医学网：你前面提到PGD过程胚胎活检的3种取材方法，这几种方法各有什么特点？活检取样操作本身对会不会对胚胎发育潜能的影响？
  徐主任：卵母细胞和早期胚胎发育的一些基础知识可以帮助我们了解各种取材方法的优缺点。极体是卵母细胞减数分裂的产物，它不参与胚胎的发育，也没有其他已知的功能，因此极体活检比其他活检方法对胚胎创伤小。但该方法只能针对母源性的异常，不能检测父源的、或发生于受精期间或受精后的其他异常，另外，由于卵母细胞排出极体后，在短时间内极体会开始退化，通常需要在取出卵子后2~3小时内完成活检。
  相比之下，第三天6-8细胞期的胚胎是全能的，活检1-2个卵裂球，胚胎发育几乎不受影响，如果胚胎经囊胚培养后进行移植，可以为检测提供更充裕的时间，但是该方法的缺点是难以确定嵌合体，有时会活检到无核的胚胎细胞，导致无信号。
  囊胚期活检是对囊胚的滋养层细胞进行活检，其最大的优点是可以活检较多的细胞，能吸取3-7个细胞用于遗传诊断，可以部分克服诊断材料过少导致的遗传学分析困难，囊胚活检还能对嵌合体进行诊断。由于滋养层细胞主要形成绒毛，不直接参与胎儿结构的形成，因此相对安全。。
  根据我们的临床经验和目前已有的人类研究报道，经历活检的胚胎其出生缺陷发生率与普通试管婴儿没有明显区别，因此胚胎活检基本安全。
  转化医学网：简单介绍一下各个PGD检测技术的背景情况？PGS的方法主要包括哪些？我们通常采用的是？
  徐主任：目前PGD检测方法主要包括荧光原位杂交（FISH）,基因芯片（Microarray），单细胞基因扩增及测序等。FISH和芯片技术主要应用于染色体遗传病PGD和PGS，而单细胞基因扩增及测序是单基因遗传病的PGD主流方法。
  FISH技术由于其探针种类和标记荧光素种类的限制，因此基于FISH技术的PGD/PGS仅能对部分染色体数目异常以及简单的染色体平衡结构异常进行诊断，诊断的范围局限于限定的几条染色体（通常是5条染色体）。因此在2009年之前PGS的临床有效性存在争议。其实其根本原因是由于FISH诊断范围局限，导致PGS后仍不能完全剔除非整倍体胚胎。2010年前后，基因芯片技术引入植入前遗传学诊断领域以来，多篇研究报道提示PGS后IVF的临床妊娠率和胚胎植入率有了显著的提高，其提高助孕成功率、降低流产率的临床有效性已被越来越多的生殖中心证实。我们医院现在采用的基因芯片技术不仅能检测胚胎全部23对染色体的数目变化，而且能识别16Mb以上片段的染色体不平衡，这个方法也是目前进行染色体PGD/PGS的最新主流技术。
  今年1月份，国妇婴被国家卫生计生委批准成为上海市唯一一家高通量基因测序植入前胚胎遗传学诊断的临床试点单位，我们目前在积极准备，开始了基因芯片和高通量测序的并行检测，应该在不长的时间内，我们会开始试点工作。
  转化医学网：我身边也遇到很多育龄的女性朋友，她们听说这个技术后，赞叹医学进步的同时，也担心会有风险，同时还想了解一下这项技术的费用是怎样的？
  徐主任：每个技术都有一定的风险，PGD的风险主要来自几个方面。比如说在少数情况下，胚胎活检的细胞会因无细胞核等原因，造成PGD时无法检测到信号；其次，每一种检测技术都有针对性和局限性，都存在检测范围的限制及检测分辨率的限制；还有如果是第三天的6-8细胞活检，还存在因胚胎为嵌合体造成对胚胎结果的误判。这些风险我们都会在实施PGD前对病人进行详细的知情告知，同时规定一旦妊娠，孕妇除了需要定期进行产科常规检查外，还必须进行羊水或绒毛染色体或基因检测，进行遗传学的确诊，以便及时发现胎儿有无异常情况，当然出现这种异常情况的概率是非常低的。
  公立医院这方面的收费其实并不高，试管婴儿大概是2-3万元即可，如果做PGD，费用是根据胚胎数目计算的，每个胚胎的检测费用5000元左右，一般情况费用是几万元，也要看父母双方的具体情况而定。
  转化医学网：在技术上全基因组PGS已经成功，可以说有了一个好的开始，估计大概什么时候会小规模应用于临床？
  徐主任：我们PGD团队由生殖医学著名专家黄荷凤院长亲自领衔，几乎所有的病例都是黄院长亲定辅助生殖的治疗方案，倾注了她大量的心血。我们团队是国内最早开展PGD研究和临床应用的团队之一，2001年就开展了PGD的临床应用，并获得了国家卫生部的技术准入。2007年黄院长还作为863课题首席科学家，主持了《积极性优生途径-植入前胚胎基因诊断技术的临床应用和推广》项目，对单基因病PGD这个世界难题进行了攻关，成功地对进行性肌营养不良、肝豆状核变性、血友病等表型严重的单基因病家系进行了PGD，并获得了出生的健康婴儿。除此之外，我们还对无丙种球蛋白血症、常染色体显性遗传性多囊肾病、嗜血细胞综合征、鸟氨酸甲酰基转移酶缺乏症、X连锁慢性肉芽肿病等单基因遗传病进行了PGD，这些成果也作为主要组成部分，获得了2010年的国家科技进步二等奖。也正因为有了这些良好的积累和较为丰富的经验，在国妇婴各级领导的高度重视下，PGD工作进展顺利，我们已经成功为90多对夫妇，300余个胚胎进行筛查或诊断，第一例病例已产下健康的宝宝，因此可以说我们已经开始了规模不小的临床应用。
  经过PGS选择染色体正常的胚胎进行移植，可以增加健康胚胎着床率，减少自发性流产，同时也减少出生染色体异常后代的风险。单基因病PGD可以选择不含已知致病性突变的胚胎进行移植，将遗传病阻断在胚胎尚未植入子宫内膜前的阶段。剔除致病基因，让整个家族摆脱遗传病“魔咒”已不再是梦想。我们很希望让更多有需求的患者了解这项技术的最新进展，及时寻求帮助，减少他们心理和生理上的痛苦，为他们的家庭带去希望和欢乐。
  后记： 新生命不仅承载着家庭的希望，更是人类走向文明的载体。希望如徐晨明一样的医者和科研工作者们，通过自己的努力和创造，为家庭带来福音。采访过程中徐晨明主任一直面带笑容，平静而柔和的语气中透出的是满满的信心，相信更多的家庭会受益于这一技术，提高生命质量。

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