现今试管婴儿胚胎植入前遗传学筛查现状和方法
国内外对PGS技术的研究热情一直没有停止过,目前PGS技术层面面临的挑战主要有以下两点:

(一)如何安全有效地获得胚胎的遗传物质以供检测。
可活检的遗传物质有:(1)配子如精子或卵子;(2)卵裂期胚胎的卵裂球;(3)囊胚滋养外胚层细胞。每种遗传物质的活检都有其优缺点。

“配子”受精前取配子进行筛查的用法,目前尚不多。这种方法的问题关键在于如何完成精子或卵子的遗传分析,同时又不影响其受精能力。目前较多用卵子进行PGS,主要是利用第一极体或第二极体的遗传学分析,间接推断卵子正常与否。但是,用极体分析来推断卵子的基因组或其染色体结构和数目,并不能完全反映卵子遗传组成的真实情况。而且极体仅能反映母方的遗传规律,而不能反映来自父方的遗传规律。

“卵裂球”卵裂球活检是现在PGS取材的主要途径。一般选培养到第三天,6~10细胞期的卵裂球,此期的细胞具有全能分化的潜能,取出1~2个细胞,不会影响胚胎的发育。卵裂球带有父母遗传给胚胎的全套基因组,可以进行比较全面的检查。

“囊胚细胞”囊胚期活检是PGS筛查的另一途径。这种方法是在体外将受精卵培养到第五天,用显微操作法从囊胚期胚胎滋养外胚层吸取5-10个细胞作遗传学筛查。用囊胚期胚胎细胞的优点是无碎片和降解细胞,而卵裂期胚胎常有碎片和降解细胞。因为不影响内细胞团,故不会累及胚胎发育。但是受培养技术的限制,40%以上胚胎不能在体外很好地发育到囊胚期。因此,无法获取囊胚期细胞进行PGS。虽然取一定数量的囊胚期细胞不会影响胚胎的正常发育,但内细胞团和滋养外胚层细胞的遗传构成并非完全相同,故用滋养外胚层细胞进行PGS有可能造成误诊。筛查时分别用几个细胞分析比用单个细胞筛查的方法更好,可以降低误诊率。

(二)如何克服极低样本量对筛查的准确性以及有效性的影响。
因为只能取到极少量的细胞(最低只有1、2个),取到细胞之后如何在低样本量进行准确检测是急需解决的问题。目前的方法有:

荧光原位杂交FISH技术
染色体分析普遍采用荧光原位杂交(fluorescenceinsituhybridization,FISH)。将DNA探针用不同颜色的荧光染料标记,与固定在玻片上的细胞不同染色体杂交后,在荧光显微镜下被杂交的部分呈现不同颜色的荧光。从而对染色体异常进行筛查。FISH仍是目前筛查染色体病的主要方法。主要用来筛查染色体非整倍体,特别是13、18、21、X和Y染色体的数目异常。

但是FISH技术目前存在的问题,在于无法一次性检测所有染色体,一般每个卵裂球细胞只能标记5条染色体,约需5个多小时。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PGS中无法同时筛查全套23条染色体,不能做到真正意义的核型分析。有报道应用FISH技术至少有约20%的非整倍体漏诊[3]。

芯片技术
比较基因组杂交技术(comparativegenomehybridization,CGH)曾经是唯一能在单细胞水平提供整套染色体遗传信息的方法。其原理是将检测DNA和参照DNA用不同荧光色标记,然后逆向竞争杂交,通过双色荧光强度比分析,可检测全基因组DNA的缺失和增加,从而对全套染色体进行遗传学分析。近年来,随着芯片CGH技术的发展,筛查的时间缩短至48h内。

单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymophisms,SNP)芯片的原理与CGH芯片不同。SNP芯片筛查中通过与父母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芯片目前价格昂贵。

全基因组扩增技术
全基因组扩增(wholegenomeamplification,WGA)是最近出现的,一组对全部基因组序列进行非选择性扩增的技术,其目的是在没有序列倾向性的前提下大幅度增加DNA的总量。

用WGA法能够无选择偏见地扩增整个基因组。从理论上讲,任何基因都能从WGA的产物中检测出来。同时也可将信息保存起来。无论其起始标本量如何,每100μL体系DNA量均为80μg,DNA产物的平均长度为12kb,最长可以达到100kb。通过一些方法分析这些DNA产物,可以得到更多全面的染色体信息。利用高通量测序技术,每张测序芯片可以轻易的同时测定超过15亿条DNA序列,产出300Gb的原始数据,相当于1个人类基因组的100倍,这样一种灵敏度极高的检测技术,有望能够快速、准确检测早期胚胎的染色体数目和结构异常,应该具有广阔的前景。
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