非侵入性胚胎著床前染色體篩檢

想要一個健康的寶寶,可是胚胎的等級不夠,不建議進行滋養層細胞切片採樣,避免影響著床率,那我還有其它方式嗎?
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2019-06-14
作者 Coco

在試管嬰兒發展的過程中,如何挑選植入的胚胎達到最高的著床率、懷孕率,甚至到活產,一直是臨床醫師和胚胎師不斷挑戰的課題。從一開始的胚胎植入,為了提高成功率往往植入超過一顆胚胎,這樣的方式會提高多胞胎的風險,因此,在培養的技術逐漸成熟之後囊胚植入逐漸成為臨床醫師的優先選擇,進一步依據囊胚外表進行挑選,不僅提升著床率,還有後續的懷孕預後。但是,隨著經驗的累積發現許多人植入等級很好的囊胚卻還是無法順利懷孕,後續研究更發現,囊胚染色體的異常會降低懷孕機率和懷孕後寶寶無法順利發育,所以,隨著生物技術的進步我們更好奇的是囊胚的染色體是否正常?

著床前染色體篩檢(PGS)開始盛行時,技術也在短時間內不斷躍進,從第一代利用螢光染色體原位雜交技術(FISH)針對重點染色體偵測、第二代的晶片式全基因體分析(aCGH)到目前送子鳥院內使用最新第三代技術——次世代定序——具備高穩定性(Stability)、較佳解析度(resolution)與較寬廣的動態範圍(dynamic range),更精準地分析染色體套數異常與否,精確的挑揀出『好』囊胚並進行單一囊胚植入,在確保懷孕率的同時,更降低多胞胎的風險。

PGS技術在發展的同時也不斷的改變DNA來源的樣本,一開始從卵子進行減數分裂時產生的極體進行染色體的檢查,後續發展到採取胚胎發育到八細胞期時進行胚葉細胞採樣,但一直到滋養層細胞採樣技術的出現,從採樣的3-6個細胞中萃取出的DNA與囊胚本體才達到最高的一致性。

然而,在進行試管嬰兒療程裡常見高齡女性發生的狀況是——囊胚發育不好無法進行滋養層細胞切片採樣——針對此族群,新的技術也隨之誕生——利用細胞游離DNA(cfDNA)作為樣本進行PGS。

因此,一篇2018年8月發表在Fertility and Sterility的文章,作者利用一系列的實驗設計,希望能驗證cfDNA能不能作為PGS的染色體來源?另外,利用實驗室端常用的雷射輔助孵化術(asissted hatching,AH)能不能刺激胚胎釋放更多cfDNA增加培養液中cfDNA濃度,藉此提高檢測的準確度?

實驗設計:
a. 研究樣本:如圖1

b. 臨床樣本:
從臨床個案在培養中囊胚的「培養液cfDNA」和「滋養層細胞切片採樣」進行基因定序,比較兩種樣本萃取出的染色體「一致性」。

實驗結果:
c. 染色體套數性別一致性:如表1
臨床上現行的「滋養層細胞切片採樣」和囊胚的染色體一致性達到最高,相較之下,不管是第三天的胚胎或第五天的囊胚,從培養液cfDNA和囊胚的一致性都不夠高。
另外,不管是否使用AH,和囊胚染色體一致性並沒有統計上的顯著差異,代表AH無法提高此項檢測的準確度。

d. 第五天優於第三天:如表2
針對染色體套數和囊胚性別的偵測,「滋養層細胞切片採樣」的檢測效果在敏感度、專一性、陽性預測率和陰性預測率都有很好的表現,相較之下,第三天胚胎或第五天囊胚的培養液cfDNA的效果較差,但是第五天的檢測效果略優於第三天的結果

e. 培養液cfDNA用來篩檢囊胚染色體套數的方式還不能做為臨床上使用:如圖2
ROC curve可以明確指出一項新的檢驗技術的檢測能力(例:評估NGS平台能否明確判斷出囊胚染色體套數正常或異常),由實驗結果證實,依照現階段的實驗技術而言,培養液cfDNA還不能夠作為臨床上篩檢囊胚染色體狀態的樣本。

結論:
儘管此次的實驗結果不如預期,但從這次的實驗設計中發現—培養液cfDNA濃度足夠作基因定序,因此,現階段的目標是不斷提升純化培養液cfDNA的能力,增強判斷出屬於囊胚的cfDNA技術,避免其它細胞汙染或實驗誤差干擾判斷。

使用cfDNA篩檢囊胚染色體狀態的技術有它存在的必要性。尤其在試管嬰兒的療程中,高齡婦女占大宗,高齡卵子也近一步促成後續囊胚染色體異常比例提高,所以,染色體篩檢成為必備的療程選項,選擇正常的胚胎進行植入,進而提升著床率和後續的發育。但是,滋養層細胞切片採樣會影響胚胎的著床也一直是許多人的疑慮,尤其針對囊胚外觀等級較差的個案,因此,「非侵入式的胚胎染色體篩檢」將是下一個階段的目標,希望讓更多的個案能夠藉由這種檢驗方式,加快療程的進度,帶一個健康的寶寶回家。

參考資料:

  1. Pushing the limits of detection: investigation of cell-free DNA for aneuploidy screening in embryos.Fertil Steril. 2018 Aug;110(3):467-475.e2.

評論

Andi
Andi
  1. Cell-free DNAPGS檢測自發展以來可分為兩派: a) 囊胚腔液的游離DNA b)培養液中的游離DNA。前者以義大利波隆納大學生殖中心 (Bologna)為代表,後者目前由世界最大之西班牙生殖中心IVI其中一支團隊研究中。兩者建立之初的願景為希望降低對囊胚滋養層切片造成的傷害,然而囿於以下原因,cell-free DNA的實驗遲遲無法作出有效結果:
  2. DNA 品質: 無論囊胚腔或培養液,少了細胞的保護殼後,無法確認DNA是否完整及與原始胚胎的一致性。
  3.  DNA 來源: 因沒有自胚胎真正的細胞採樣,無法確認是否真正來自於胚胎本身或胚胎廢棄而排出的DNA;特別是培養液內的DNA更容易受環境的汙染,包括原本denuding時可能遺留的cumulus cells
  4. 有效DNA 數量: 即為可供PGS最初步全染色體放大的最小數量。囊胚腔液一派受限於液體體積有限,故DNA濃度常未達標;而培養液一派雖較易達標,但有上述汙染問題。
    BF: 囊胚腔液 SBF: 培養液綜合以上三點,雖各方想進一步臨床應用,均都顯示與滋養層胚胎細胞的一致性低,喪失原始施作PGS的目的。

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