胚胎植入前基因檢測不僅無創還更精準！

　　由于當今社會不孕不育的現象越來越普遍，人們對輔助生殖的需求也越來越大。胚胎染色體數目異常在體外受精中較常發生，會引起植入失敗或胎兒異常,是導致人類輔助生殖失敗的一個重要原因。胚胎植入前進行染色體數目異常（非整倍體）篩查（PGT-A）可有效提高體外輔助生殖成功率，已被廣泛應用于臨床實踐中。但由于該方法需要對將來發育為胎盤的滋養層（TE）進行活檢,可能會使得胚胎受到創傷，進而導致植入成功率降低，而且胎兒出生后的安全性目前也還沒有定論。

　　近年來，越來越多的研究關注于胚胎的嵌合性。嵌合性是指胚胎細胞中同時存在兩種或多種不同染色體數目的現象。因為PGT-A只能檢測TE細胞，而不是真正發育成胎兒的內細胞團（ICM）的染色體數目，所以經常產生假陽性和假陰性結果（圖1）。植入假陰性的胚胎可能會造成植入失敗或胎兒異常；而假陽性則可能會導致丟棄一個本可正常發育的胚胎。例如，已有研究報道，部分胚胎在植入前被誤診斷為非整倍體或二倍體/非整倍體嵌合體，但最后分娩的寶寶是健康的。

圖1. 基于TE活檢的PGT-A因不能直接檢測到ICM的染色體數目，會對于嵌合的胚胎得出假陽性或假陰性的結果。

　　鑒于TE活檢存在諸多局限性，科學家將焦點轉移到了一種非侵入性檢測方法——無創胚胎植入前非整倍體基因檢測（niPGT-A）（圖2）。niPGT-A技術于2016年由陸思嘉、謝曉亮及合作者成功開發，通過檢測人類體外受精的胚胎釋放到培養液中的少量游離DNA（cfDNA）來判斷胚胎的非整倍體情況。雖然該方法可以做到對胚胎無損傷，但在當時其假陰性和假陽性率上還是遠高于基于TE活檢的PGT-A。

　　6月24日，北京大學謝曉亮教授研究團隊聯合哈佛醫學院Catherine Racowsky教授團隊在PNAS上發表了niPGT-A的最新研究成果。該研究結果表明，niPGT-A可以達到假陰性為零，且其陽性預測值和特異性方面的表現均優于PGT-A。同時，niPGT-A檢測胚胎倍性和染色體拷貝數的一致率比PGT-A更高。由于niPGT-A檢測到的培養液中的cfDNA是來自于TE和ICM，這使得該方法不易產生與胚胎嵌合相關的錯誤，可比基于組織活檢的PGT-A更可靠。

圖2. 無創PGT-A（niPGT-A）: 一種不僅安全而且更準確的人類胚胎基因檢測方法

　　謝曉亮和Catherine Racowsky研究團隊對niPGT-A技術進行了優化，將其與TE活檢PGT-A進行比較。該研究團隊將捐贈的52個冷凍的人類囊胚期胚胎復蘇后分別培養24小時后，然后收集胚胎培養液中的cfDNA，并進行NGS測序分析。這些囊胚此前已在其他實驗室進行了基于TE活檢的PGT-A檢測。niPGT-A和PGT-A的檢測結果都會與相應金標準——胚胎的測序結果進行比較，以評估檢測的準確性。（圖3）

圖3. 研究分析工作流程

　　他們的研究結果顯示，niPGT-A可以通過檢測胚胎培養液中來自非整倍體細胞的DNA來查出異常胚胎。該研究團隊采用了改進的全基因組擴增方法并且進行了算法上的改良，特別是通過對嵌合百分比為“M”的設定，以及對體現檢測結果質量的變異系數（CV）的界定，提高了檢測的準確性。為了系統檢測分析胚胎嵌合性，研究團隊找到了最佳的M閾值，超過這個閾值則可識別為非整倍體。當M閾值為60％時，假陰性率為0，假陽性率最低，區分非整倍體與整倍體胚胎效果最好（圖4）。

圖4. 在niPGT-A中通過假陰性和假陽性率的變化設定嵌合百分比M

　　方法改進后，該研究團隊共確定了48個樣本中的非整倍體情況（圖5）。研究結果顯示，通過嚴格去除卵冠丘細胞，niPGT-A的假陰性率為0，與基于TE活檢的PGT-A相同。niPGT-A的假陽性率為20.0％，遠低于PGT-A的50.0％。niPGT -A和PGT-A的陽性預測值分別為 91.7％和78.0％。在敏感性和陰性預測值方面，niPGT -A和TE活檢PGT-A均為100％，特異性上niPGT-A為80％，高于TE活檢PGT-A的50％。此外，niPGT-A拷貝數檢測結果與胚胎檢測結果一致性更高。

圖5. niPGT-A與TE活檢PGT-A比較

　　結 語

　　該研究表明，niPGT-A通過檢測胚胎細胞釋放到培養液中的DNA，不僅實現了無創的植入前篩查，而且為解決嵌合性胚胎的檢測問題提供了可行的方法。利用改進過的全基因組擴增方法和設置嵌合性閾值進行降噪，niPGT-A可測出來自胚胎滋養層和內細胞團的非整倍性，且具有較高的敏感性和準確性。但相關研究成果還需要進一步臨床結果的證實。雖然目前臨床上仍采用傳統的PGT-A作為體外受精的胚胎植入前染色體篩查的主要檢測手段，但因其需要對TE進行細胞活檢，對操作者的專業技能要求很高。該方法不僅是侵入性的，而且存在較高的假陰性和假陽性率。相比之下，niPGT-A或將成為一種更有潛力的未來檢測方法。