試管受精的胚胎植入前的遺傳學診斷/篩查 (PGD/PGS)

 胚胎移植前遺傳學診斷的結果

我們利用遺傳染色體診斷技術來篩選胚泡(5 – 6 天的胚胎)異常的染色體大大地提高了準確及成功率, 但我們也發現異常胚胎的存在量遠超出我們的預料. 以下的統計圖顯示不同年齡層與異常胚胎的比例.

Preimplantation Genetic Screening (PGS) - Blastocyst Biopsy - Age Effects on Fertility
與以上的統計結果一致的另一點為年輕女性做著床前遺傳染色體診斷時, 她們至少有一個正常的胚胎. 隨著年齡的增長有至少一個正常胚胎的比例逐漸下降.我們的統計顯示大部分40歲以下的女性有至少一個正常胚胎,但40歲之後明顯下降.

Preimplantation Genetic Screening (PGS) - Blastocyst Biopsy
著床前遺傳染色體診斷的結果比我們初期預料更佳, 這項技術提高所有年齡層的懷孕率. 以下圖表為進行遺傳染色體診斷然後採用玻璃化冷凍保存技術 的懷孕結果.

Preimplantation Genetic Screening (PGS) - Blastocyst Biopsy - Pregnancy Outcomes

我們如何使用PGD/PGS(胚胎植入前的遺傳學診斷/篩查)? 

現在,我們擁有了這項新科技,我們需要知道何時以及如何使用它。隨著比較基因組雜交技術的發展以及將其應用於胚胎活檢技術,目前我們認為PGS可推廣應用於任何超過30歲女性的試管嬰兒週期中。我們最新的資料顯示,年齡在30歲以上的女性在試管嬰兒週期中進行PGS檢測後懷孕率明顯高於相同情況下在試管嬰兒週期中未進行PGS檢測的女性。很明顯,我們只移植1到2 個胚胎到子宮內就可以達到如此高的成功率。進一步的資料顯示,與移植兩個胚胎相比,移植一個胚胎能實現更高的移植率。此外,對於已知自己攜帶異常基因的患者,通過PGS檢測可選擇正常胚胎以降低女性懷孕導致習慣性流產發生的概率。由於單基因紊亂造成遺傳病的攜帶者可以從PGD檢測中受益。

Preimplantation Genetic Screening (PGS) - Blastocyst Biopsy - Single Embryo Transfer Outcomes
然而,由於PGS變得更加廣泛,在不確定的情況下進行檢測將成為可能。我們進一步瞭解人類基因組,並且可以判斷哪些特徵是特定的基因決定的,通過去除或插入基因來設計和修飾基因成為一種可能。這個領域在倫理和道德上將變得極其複雜。這也是醫學界的責任,以確保這項技術以最深思熟慮的方式投入和使用。這些棘手的問題將在今後的歲月裡成為許多爭論的主題。然而,PGS的發展是在輔助生殖技術的短暫歷史中是最令人興奮的和重要的里程碑之一。

什麽是試管嬰兒周期中的胚胎移植前的基因診斷(PGD)/胚胎移植前的基因篩查(PGS)? 

胚胎移植前的基因診斷(PGD)/胚胎移植前的基因篩查(PGS)是在胚胎在移植到子宮之前通過檢測瞭解其遺傳信息以避免異常胚胎被移植到子宮內。這項檢測可使患者在胚胎移植前做決定以預防基因異常的胚胎被植入子宮而發生不正常的妊娠。這樣的方法可預防患者由於沒有在胚胎植入前進行遺傳學檢測等到產前進行傳統的遺傳學檢測例如羊膜穿刺或絨毛膜取樣檢測出胚胎異常而導致患者在道德和倫理上都很難做出決定

胚胎著床前基因診斷(PGD)和胚胎著床前遺傳診斷是如何檢測的?

移植到子宮內之前有兩個步驟可以測試胚胎基因的構造。第一是胚胎化驗:當胚胎是在胚泡階段(大約在取卵母細胞後五天)我們執行活檢。我們使用一種精細鐳射,在胚胎的外殼做一個小開口,再把細胞取出並送到實驗室進行化驗。傳統的化驗是在胚胎第三天取出,但是在第三天的細胞不能保證那些基因一致。這稱為鑲崁現象,被誤診為假陽性與假陰性的反常。為了避免此問題,可被誤認為假陽性與假陰性 ,因為鑲崁現象的風險會大大的降低。加上在第五天的時候胚胎已經分裂為上百個細胞,我們可以無風險的取出五到十個細胞,而做出更準確的診斷。

第二個步驟是檢測胚胎的基因,有兩種基因測驗項目對我們來說尤其重要。第一個也是最常見的測試是非整倍體篩查,主要是了解胚胎染色體的異常。一個正常的胚胎(齶裂胚胎)有23對染色體,一個從精子,一個從卵細胞各取一個,共 46 條染色體。在這 23 對裡,一對性染色體用於確定性別 (X / Y),而其餘的普通染色體決定遺傳的一切。如果胚胎細胞具有少於23對染色體,則稱為非整倍體胚胎。

另一種重要的基因測驗是用來確定特定基因的存在,特別是相關疾病的基因,如果一個或兩個父母為某些疾病的基因攜帶者,此驗測是特別有用的。現在研究發現有關人類基因異常疾病,也同時發現越來越多的疾病是由單一基因異常引起的。超過上千種疾病可以用此方法診斷,最普遍的疾病有是囊性纖維症,台-薩氏綜合症(家族黑蒙性癡呆症),血友病 &鐮形細胞病。

由於染色體是由許多基因組成,所以此特定類型的基因檢測與染色體測試不同。每個基因是由序列中的四個基本分子(A/T/C/G)的組合成DNA,再結合成DNA鏈。為了檢測目前的特定基因(例如囊性纖維化的基因),必須分開染色體。為了溶解染色體基因的紡錘體我們使用限制性內切酶也只取出我們需要的DNA序列。一旦達成,通過一個稱為聚合酶鏈反應 (PCR),其中將複製數以百萬計的DNA 序列,並用他們實驗探針器來檢測該基因的DNA序列。一旦必要數量的DNA複製完成,在實驗室裡DNA探測器可與顯示器結合。如果, 囊性纖維症的特定探測器的細胞測試為陽性,表示此胚胎基因此測驗為囊性纖維症攜帶者,我們則不會移植此異常胚胎。

如何執行測驗?

一種更有用和有效的胚胎篩選的過程新技術稱為比較基因體雜交法(Comparative Genomic Hybridization, CGH),它現在可能使用單個細胞來決定完整的染色體組成。每個染色體都是由化學吸引力將兩個DNA股繫在一起,此稱為互補股。互補束為比較基因組雜交(CGH)染色體測試的基礎,此DNA是從已被取出的胚胎細胞的細胞核中獲得。DNA的雙股是分離的,其中只有一股會被拿來做測試。我們將DNA分成許多小段並進行染色,然後,從已知的正常細胞獲得的 DNA 也是分段的並以不同的彩色染料染色。然後,玻璃片塗有從補充股 DNA的兩股DNA的分段;這被稱為基因晶片。由於 DNA 的化學吸引力,互補股在添加時將吸引染色片。一旦添加染色片,在染色片上也可能看到有多少顏色出現並看能否在測試細胞與正常細胞上找到一套完整的染色體。如果測試細胞是正常的,染色片上將會顯示等量的顏色分布。此時, 測試細胞顯示很多顏色,並指出三個染色體的複製體,此為異常基因現象稱為染色體三倍體。例如,染色體第21對出現三倍體稱為唐氏症。

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