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胚胎取材—用什么去做遗传学检测

 蒲荷孕育 2023-09-18 发布于江苏

胚胎的活检取材技术是植入前诊断(PGD)的一个重要步骤。这些细胞材料可以取自卵子的极体、卵裂期胚胎的卵裂球和囊胚的滋养层。在高倍显微镜下巧夺天工的显微操作,为胚胎的遗传学诊断和筛查提供了材料,但是近来的胚胎嵌合型的问题浮出水面。

胚胎取材—用什么去做遗传学检测

既往,大自然赋予人类生殖繁衍的能力,在历史的长河中不断进化;遗传筛选是“订制婴儿”的重要手段,它包括两个方面:

✔️一是“生殖细胞遗传修饰(改变)”

✔️二是“植入前胚胎遗传诊断(筛选)”。

在人类,鉴于伦理和法律,“生殖细胞遗传修饰(改变)”只能局限在科学研究中,而“植入前胚胎遗传诊断”(PGD)则获得了大规模的临床应用。

PGD技术是指在体外受精过程中进行遗传检测,也就是对种植前胚胎进行活检和遗传学检测分析,选择无遗传学疾病、或目标基因型的胚胎植入子宫腔,从而获得正常胎儿或目标基因型胎儿的方法。

PGD技术需要具备两个“厉害”手段:

✔️先进的胚胎活检技术;

✔️敏感的(单细胞水平)遗传检测技术。

目前,根据活检材料来源的不同,可分为三种胚胎活检技术:

✔️极体活检技术

✔️卵裂球活检技术

✔️囊胚活检技术



01

极体活检技术:检测芝麻、留下西瓜

卵子成熟时(第0天)会排出第一极体,受精后(第一天)会排出第二极体。极体就是一“废物”,在胚胎发育过程中没有任何作用。在卵子的“蛋壳内”,这个小小的极体相对于卵母细胞这个“大西瓜”而言,就像一个“小芝麻”。

要想从蛋壳内把这个只有数微米的“小芝麻”拿出来,还真不是一件容易的事情,需要借助于一种专门的精密仪器——显微操作系统。在显微操作系统的帮助下,胚胎师们打开蛋壳,再吸出极体。


一般在卵子取出24小时内,对取出的极体进行基因检测。余下的卵母细胞则受精后继续发育成胚胎,胚胎师再将诊断为正常卵子形成的胚胎植入子宫。这种方法适用于母亲的遗传疾病。

极体活检技术优点在于,取出的极体并不影响卵子的正常发育与受精。由于它并不是对胚胎本身进行操作,不会对胚胎造成直接性伤害,更易在心理和伦理上为患者夫妇接受。另外,由于取材较早,有更多的时间进行基因检测和结果分析,并不影响本周期的移植。

不足之处在于,极体活检技术只检测了极体的基因型,依此来推测卵子的基因型,所以我们只能间接的推测卵子基因型。它不能用来分析男方遗传病。

02

卵裂球活检技术:“六合彩“选球

卵子与精子受精后形成受精卵,受精卵会进一步分裂(称之为卵裂),体外继续培养到受精后的第三天,受精卵达到6~10细胞期。这时,胚胎师借助于显微操作系统,将胚胎宝宝的“蛋壳”打开,再从“蛋壳”内吸出一个或两个卵裂球,这个过程就像从“六合彩”大透明罩中的若干小球中选择,随后将吸出的卵裂球进行遗传学检测。而余下的卵裂球会继续发育,这是因为,在体外培养的大多数胚胎可达到6~10细胞期,在此阶段的每个卵裂球的全能性是很高的,“全能性”的意思是单个卵裂球就有可能继续发育成一个宝宝,移去一个或两个卵裂球后对胚胎的进一步发育影响较小。若在更早阶段进行活检,由于胚胎的卵裂球较少,对胚胎的损伤较大。


这种方法的缺点是,获取的用于遗传学检测的材料太少,只有1~2个卵裂球进行遗传检测。另外,理论上认为一个胚胎的每一个卵裂球的遗传物质是一样的,但还存在嵌合体胚胎。“嵌合体”的意思是蛋壳内是正常和异常的卵裂球的混合体,这时,卵裂期胚胎的单个卵裂球的检测并不能代表整个胚胎的状态。因此,胚胎的非整倍体嵌合将导致漏诊和异常胚胎的移植。

03

囊胚活检技术

体外,人类胚胎培养至较晚的细胞阶段(受精后5~6天),可发育至囊胚阶段。

囊胚包括两个部分:

✔️内细胞团——将来发育为宝宝;
✔️滋养外胚层——将来发育成胎盘。

借助于显微操作系统和激光系统,胚胎师可从囊胚的滋养外胚层分离部分细胞进行遗传学检测。因为滋养外胚层细胞数达数十个至百个,所以分离的细胞数可达10个(一般为5~8个),这为遗传检测提供了更多的材料,大大提高了遗传学检测的准确性。并且,这样的材料可以满足多种类型的遗传学检测,甚至可达全基因组水平的检测。

此阶段的胚胎已分化为滋养外胚层和内细胞团,活检时不会损伤到内细胞团,也就是说今后发育成宝宝的那部分细胞是不受影响的,所以也就不是从宝宝身上“切肉”了。

04

胚胎的嵌合型问题

近来,做PGS的领域,讨论热烈的是胚胎的嵌合型问题。也就是说一个胚胎的全部细胞可能有好有坏,在胚胎生长中,占优势的群体细胞如果是好的细胞,就会渐渐取代坏细胞,变成一个好孩子。反之,这个胚胎就不能发育下去。

但是我们做胚胎活检,只取到胚胎的局部少数细胞,不能反映胚胎嵌合的全貌,把有发育潜能的胚胎当成坏胚胎放弃了,这是一件多么急人的事情。

已有临床案例发表,移植了活检“异常”的胚胎,生出了一个健康的孩子。这给我们的技术提出了一个挑战,如何才能精确地去除嵌合型给我们诊断的干扰呢?高通量测序技术可以帮我们解决部分问题,但是还有更大的取材难题需要解决。
本文作者:
曾桥,博士

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