让孩子远离黑名单：PGD的前世今生

  2000年，Katie与David相遇相爱了，他们很快就结婚并打算要一个属于他们的宝宝，然而医生告诉他们，David的父亲死于一种运动神经元病，也就是霍金所患的那种MND病，而他们的孩子也有一半的几率会患上这种疾病。当看到MND家谱列表上David的名字的时候，Katie感到十分绝望，“我们感到心寒，好像他们一直在等他，而我们压根不知道。”
  为了让自己孩子的名字不再出现在这张“黑名单”上，Katie决定进行胚胎植入前遗传学诊断（PGD），这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，能选择没有疾病表型的胚胎移植入子宫，从而避免遗传病胎儿的妊娠。也就是说，通过非侵入性的提前筛选，把遗传学疾病控制在胚胎发育的最早阶段。
  由此Katie可以在每个试管婴儿IVF周期追踪有多少胚胎出现了运动神经元病，这个数字高达70%！不过幸运的是Katie最终逃脱了厄运，她和David有了一个健康的宝贝。
  PGD的前世今生
  PGD理论雏形是1967年由Robert G. Edwards博士等率先提出的，他在小鼠胚泡期鉴定其性别并成功地将胚胎移入雌鼠体内。这位“试管婴儿”之父虽然在2010年才荣获诺贝尔生理与医学奖，但却早已为许多不孕不育的夫妇带来了福音。
  然而试管婴儿( invitrofertilization，IVF)临床上的挑战是选出有活力的胚胎，从而能优先将其植入子宫，早期IVF实验室采用的是形态学评估来筛选胚胎，但这无法提供有关染色体复制数目等遗传学信息。
  时间到了上个世纪80年代末，Alan Handyside博士率先对人类胚胎进行显微操作，为一对高遗传风险的X-性连锁疾病夫妇的胚胎进行卵裂球性别分析，植入女胚，并于1990年诞生了世界上首例PGD婴儿。2年后，他们又报道了PGD在常染色体隐性遗传病纤维囊性变的成功应用，随后PGD逐渐普及，并可常规用于多种遗传病的诊断。
  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。
  这种技术的优势主要体现在非侵入性，筛选排除患病胚胎和携带缺陷基因的胚胎，以及在胚胎器官分化之前对疾病作出诊断为进行基因治疗提供可能等几个方面，但这种技术也存在着一些争议，如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。
  单基因性疾病PGD的主要诊断方法是通过单细胞PCR技术扩增致病基因。2006年来，也有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，该方法又被称为植入前遗传学单倍型分析(preimplantationgenetichaplotyping，PGH)。
  国内PGD发展
  不仅在国外，近十年来以及未来十年国内的辅助生育技术ART使用率也将迅猛发展，这一方面是由于现代社会不孕不育问题增多，另一方面放开二胎后，也会出现越来越多的高龄产妇。
  辅助生殖体外受精过程中，医生通过激素来刺激女性的卵巢，使之产生多个卵子，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卵子受精，创造出胚胎，在体外生长三至五天，再转移到子宫内。
  然而仅有不到三分之一的辅助生殖技术相关流程能成功带来了活产婴儿，这其中的原因很多，但很大比率是由于胚胎存在缺失或额外的染色体。为此PGD技术应运而生。
  在国内，1992年，我国首例配子子宫腔内移植婴儿在广州中山大学附属医院分娩，此后北医三院分别完成了首例赠卵试管婴儿、首例冻融胚胎试管婴儿和首例代孕试管婴儿。1998年中山大学附属第一医院生殖中心成功应用FISH对血友病携带者进行PGD，诞生国内首例经PGD的健康婴儿。
  目前全国只有少数几家生殖中心能真正将PGD作为一种常规的诊断技术，能够诊断的病种也非常有限，如杜氏肌营养不良21-三体综合征，α,β-地中海贫血，罗伯逊易位，非整倍体筛查，Y染色体微缺失及染色体相互易位等。国内研究虽然一直紧跟国外的发展步伐，但在规模技术水平和规范程度上还待进一步提高。
  PGD的分析技术
  用于PGD的常规方法 有聚合酶链反应 （polymerase chainreaction，PCR）和免疫荧光原位杂交（fluorescence in situhybridization，FISH），前者主要用于单基因遗传疾病的诊断，后者则主要用于检测染色体异常以及胚胎性别。
  其中免疫荧光原位杂交FISH 是用带有荧光标记的特异性探针与染色体结合后，在荧光显微镜下观察特定染色体的情况。1994年第1次用该技术进行胚胎性别诊断，此后FISH迅速被用于检测遗传以及非遗传性的染色体数目和结构的异常。
  这一技术存在不少争议，因为目前FISH技术最多只能用三轮FISH检测13条染色体来，而且随着核变性次数的增多，探针的杂交效率也降低。因此，在对胚胎进行非整倍体筛查的PGD中无法同时诊断全套23条染色体，不能做到真正意义的核型分析。
  单细胞PCR通常是将细胞直接裂解后进行PCR扩增，主要包括巢式PCR、多重PCR、荧光PCR和荧光定量PCR等。但这种技术存在扩增失败、污染等风险，也无法进行重复检验。而且还会出现特有的2个等位基因中的1个优势扩增，而另1个完全扩增失败的现象，这称为等位基因脱扣(alleledrop-out，ADO)发生率约为5% 20%，这也是造成PGD误诊的重要因素，特别是在显性遗传性疾病的检测中。
  全基因组扩增WGA 可以通过非选择性扩增微量组织或单个细胞的整个基因组DNA，在反映基因组全貌的基础上最大限度地增加其含量，以提供足量DNA模板进行后续分析。这包括以PCR和不以PCR为基础两种类型，前者使用随机引物或部分随机引物通过热循环扩增的引物延伸预扩增( primer extensionpreamplification，PEP) 和简并寡核苷酸引物PCR( degenerate oligonucleotide primed PCR，DOPPCR)，后者使用随机引物恒温扩增的多重置换扩增( multipledisplacement amplification，MDA)，具有操作简单、产量稳定和产物量大、扩增片段长和高忠实性、基因组均匀扩增且覆盖率高等特点。
  比较基因组杂交技术CGH 可检测待检全染色体组各位点遗传物质的增加和缺失，可诊断单细胞的全基因组中任何超过20Mb的染色体域的拷贝数异常，已有成功应用的报道。
  单核苷酸多态性SNP 芯片分析是通过与父母SNP位点的对比，可以判断胚胎染色体的单倍型，而荧光强度也可用于判断染色体的数目。SNP芯片最大的优越性在于可同时做每个胚胎的DNA指纹分析。
  还有新一代测序技术NGS，这种技术首先将基因组DNA随机切割成小片段DNA分子，在体外给这些小片段分子末端连接上接头制备成文库，通过原位polony、微乳液PCR或桥式PCR等方法获得测序模板，进行图像采集、分析，获得序列结果。
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