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植入染色體正常的胚胎,還是無法著床? 胚胎寶寶除了外觀、年齡、染色體以外,究竟還藏有什麼祕密?
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2018-04-20
作者 送子鳥生殖中心

若說一顆細胞的遺傳中樞為細胞核,那麼「粒線體」可說是細胞的能量工廠了!舉凡分化、訊息傳遞、凋亡、生命週期運作,都少不了粒線體參與,且其中亦攜有母系遺傳的DNA,可自我複製、轉錄轉譯。因此胚胎細胞除了細胞核內帶有主要遺傳物質DNA外,其粒線體亦有具特殊性質的雙股環型DNA,一般計算粒線體於細胞內的含量時,便是利用粒線體DNA比上細胞核DNA的比值做代表:

生殖醫學關於粒線體的著墨,除了因某些族群帶有先天性粒線體異常的遺傳疾病所需外,也對植入經胚胎著床前染色體篩檢(Preimplantation genetic screening, PGS)後仍無法懷孕的族群做更深入的探討。為什麼染色體正常的胚胎,除了母體本身的因素(如子宮、內膜、免疫...等外)仍可能無法著床?

2017年的台灣生殖醫學年會(Taiwan Society of Reproduction Medicine, TSRM)共有三個團隊針對粒線體於PGS週期的影響分別發表,有趣的是三個團隊的結果並未一致:

其一醫院以縮時攝影系統(Time-lapse)結合粒線體DNA量的測量,在不同型態等級的染色體套數正常胚胎(euploid)中,粒線體含量並未呈現有統計意義的差異;進一步以年齡(<38歲、≧38歲)加上型態等級(Good、Poor)分類胚胎後,發現在年輕群組中粒線體的含量明顯為高,且於年輕群組中型態較不好的胚胎較型態較好的胚胎有明顯較多的粒線體:

 


註: ND4、RNR2 genes為粒線體基因的標的
而在植入單一Euploid胚胎(elective single euploid embryo transfer, eSET)後有懷孕及未懷孕的群組中,未懷孕的群組其粒線體含量較有懷孕者明顯為高:


因此本篇結論,胚胎粒線體的含量或可做為預測植入結果的影響因子。

其二團隊於eSET週期中分析粒線體DNA含量研究中,亦觀察到與第一個研究相同的趨勢:懷孕成功者含有較低量的粒線體DNA (<2.5%),並認為粒線體DNA數是臨床上重要的預測因子。然而,第三個團隊使用類似的分析方式觀察,雖發現在染色體套數正常與套數異常的胚胎間粒線體含量有統計上的差異,但在植入euploid胚胎後有懷孕與沒懷孕的群組中,並未發現粒線體含量達有統計意義的差異,因此認為此參數並不利於做有能力的生物指標。

綜上所述,雖粒線體或在懷孕中扮演的角色尚未清晰,但以其在生物學已知的功能中,重要性已不可忽視,其DNA較為脆弱的本質亦容易受環境的變異而有所影響。因此,未來對粒線體於生殖醫學的應用,是值得繼續關注的一項課題!

參考資料
1. 2017 TSRM. Mitochondrial gene MT-RNR2 quantitation predict pregnancy rate in PGS-SET cycle.
2. 2017 TSRM. Adjusted  calculation  of  mitochondria  DNA/  nuclear  DNA  ratio  in  human embryos  does  not  favor  it  as  a  biomarker  for  human  embryo  implantation potential.
3. 2017 TSRM. MtDNA copy number is a critical predictor factor for the successful pregnancy of IVF-PGS cycle
4. 科學發展 2011年10月,466期 P.48-55.

評論

Eric
Eric
  1. 粒線體在人體細胞的生理活動中扮演重要的角色,但過去囿於研究的困難程度,遲遲未有重大突破,近幾年隨著生物技術的進展,投入粒線體的研究越來越多,我們對粒線體的了解才開始有些認識。
  2. 粒線體DNA由於缺少保護結構,加上無除錯機制,複製時容易出現錯誤,複製精確度低,突變機率高。隨著細胞複製的代數增加,粒線體DNA的錯誤比率也隨之提升,代償機制作用之下,粒線體用增加總數量的方式維持足夠的正常粒線體功能。
  3. 在商業檢驗的市場上,有公司開始應用粒線體DNA的含量比率,做為預測胚胎著床能力的指標,已知胚胎染色體套數正常(euploid)的情況下,搭配粒線體DNA預測因子,在預測分數最高的組別可有高達到81%的著床率(Diez-Juan A, Rubio C et al. 2015)。雖然研究報告的成績十分漂亮,但納入的個案數少,且仍缺少大規模的隨機對照試驗(randomized controlled trial, RCT)做為證實。粒線體在生殖醫學領域的研究正在起步,未來的發展值得期待。

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