有助「好孕到」的胚胎植入前染色體篩檢及基因診斷

根據統計,目前在台灣大約每7對夫妻,就有1對不孕,而胚胎染色體異常正是造成胚胎不易著床的主要原因之一。胚胎植入前染色體篩檢及基因診斷(PGS & PGD)是在胚胎植入前,取出胚胎的部分細胞檢體進行檢測,分析該胚胎是否具有染色體數量異常的現象。我們在本文將介紹試管嬰兒技術的PGS及PGD,如何透過胚胎化驗、胚胎基因的檢測及確認疾病相關基因的存在,來協助受到不孕症困擾的夫妻在進行檢測後,可以顯著提升成功懷孕的機會。

圖片來源: Pixabay

撰文|陳淵銓

胚胎植入前染色體篩檢Preimplantation genetic screening, PGS

第一代試管嬰兒技術是指傳統的體外受精(in vitro fertilization),第二代試管嬰兒技術是單一精蟲顯微注射-胞漿精子注射(intracytoplasmic sperm injection),PGS則是第三代試管嬰兒技術,亦即將羊膜穿刺檢查提前至胚胎階段作檢測。PGS在將胚胎在植入子宮前,先將胚胎於體外培養至第5-7天囊胚期,以切片的方式取出部分外胚層之細胞,進行染色體之分析後篩選出染色體正常之胚胎,接著將健康的胚胎植入母體子宮內,藉此可以減少胚胎植入的數目,並大幅降低因胚胎染色體異常而導致的流產機率,可顯著提高試管嬰兒活產比率,幫助不孕婦女成功受孕。

PGS以往採用晶片型比較性基因體雜合技術(microarray-based comparative genomic hybridization)作分析,而目前已發展為次世代定序型胚胎植入前染色體篩檢(next generation sequence-based PGS)來進行分析,檢測結果更為精準且解析度更高。適用族群包括高齡(>35歲)產婦、習慣性流產(超過 2 次以上)、多次試管嬰兒療程失敗、有嚴重男性不孕因素(精子過少或不健康)及染色體異常或轉位之患者。

PGS可以篩檢的疾病包括染色體不成套或非整倍體(aneuploidy),如唐氏症(Down syndrome)、透納氏症(Turner syndrome)、克林費特氏症(Klinefelter's syndrome)、愛德華氏症(Edwards syndrome)及巴陶氏症(Patau syndrome)等;大片段之染色體 DNA缺失 (≧10 Mb),如小胖威利症(Prader-Willi syndrome)、貓哭症(Cri du chat syndrome)、迪喬治氏症(DiGeorge's disease )及天使症(Parder-Willi/Angelman syndrome)等,適用對象雖廣,但仍有檢驗限制如下:

  1. PGS主要偵測染色體數目是否異常,無法檢測單一基因疾病,如地中海型貧血、肌肉萎縮症及血友病等。
  2. PGS針對染色體之數目及結構進行篩檢,無法檢測出微小片段之染色體的缺失(<10Mb)、染色體重組、染色體倒置、微小區域平衡性轉位、鑲嵌體異常、平衡性轉位及多倍體。

因此,進行胚胎作過PGS後,仍建議在胚胎成功著床後的懷孕期間接受常規產檢,如絨毛膜穿刺或羊水穿刺檢查,以進一步確認胎兒的健康。

胚胎植入前基因診斷(Preimplantation genetic diagnosis, PGD

PGD是指在胚胎植入前所施行的基因診斷技術,涵蓋了試管嬰兒、胚胎切片及分子遺傳診斷,用於檢測單一基因缺陷(monogenic/single gene defect)的疾病,可避免植入患有基因疾病或染色體異常的胚胎,能協助帶有單一基因遺傳疾病的夫妻以避免生下具有相同遺傳性疾病的子女。帶有顯性或隱性單一基因遺傳疾病的夫妻,有二分之一或四分之一的機率生下相同遺傳疾病的小孩。為避免將此基因傳給下一代,可先採集家族血液檢體,設計客製化探針(probe)後,針對取樣的胚胎細胞進行診斷,再經分子遺傳分析以確認其基因突變位點,最後選出不帶有特定遺傳性疾病的胚胎植入母體。

PGD適用對象是夫妻任一方已確定帶有異常基因或患有染色體遺傳性疾病,且遺傳模式有可能影響下一代,如地中海型貧血(thalassemia)、僵直性脊椎炎(ankylosing spondylitis)、血友病(hemophilia A)、脊髓小腦萎縮症第三、六型(spinocerebellar ataxia, SCA3、SCA6)、苯酮尿症(phenylketonuria)及軟骨發育不全症(achondroplasia)等。檢驗限制如下:

  1. PGD無法診斷出未經檢測之突變基因、非家族遺傳性疾病及染色體微小片段缺失等。
  2. PGD對於少數遺傳模式比較特殊的族群,可能無法成功製作探針。

胚胎植入前基因檢測(Preimplantation genetic testing, PGT

PGT是一種用於檢測卵子或胚胎DNA的方法,根據檢測的用途又可再分為PGT-A(PGT for aneuploidies)、PGT-M(PGT for monogenic/single gene defects)、PGT-SR(PGT for chromosomal structural rearrangements)三種,其中PGT-A等同PGS,PGT-M等同PGD。在2020年,英國研究人員認為PGT涵蓋了測試胚胎遺傳條件或染色體異常的方法,為了獲得用於分析的遺傳材料,需要去除胚胎中一個或多個細胞進以進行活體檢測,但這種侵入性方法大幅增加PGT的成本,並可能會損害胚胎的生存能力,但是最近發現的囊胚腔液(blastocoele fluid, BF)和用過的胚胎培養基(spent embryo culture media, SCM)的DNA引起了人們開發非侵入性PGT( non-invasive PGT)的興趣。最近有些研究的數據顯示,BF和SCM樣品可以提供用於遺傳分析的DNA模板,提供了潛在的PGT方式,耗費成本比侵入性方法低,需要的顯微操作技能較少,對胚胎的風險也更低。然而,這些結果仍需進一步的研究以充分了解胚胎DNA釋出的機制,並確認其反應胚胎的真實遺傳狀態的程度。

結論

當今社會許多夫妻自然懷孕不易,故試管嬰兒已成為不孕者求子的一線希望,但是胚胎植入母體子宮後仍有一定比率的失敗率,而染色體異常通常是導致胚胎著床失敗、流產或胎兒發展遲滯等症狀的主要原因。由於新生殖科技的開發成功,我們認為PGS檢測可應用於高齡產婦的試管嬰兒週期中,使得作過檢測者的懷孕率明顯高於未進行者。此外,對於已知帶有異常基因的患者,藉由PGS可選擇正常胚胎以降低女性懷孕後習慣性流產的發生率,而且單基因缺失造成遺傳病的攜帶者亦可從PGD檢測中受益。

 

參考資料:

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