泰国第三代试管婴儿技术,FISH丶ACGH、NGS不是一回事

泰国三代试管婴儿技术优缺点

摘要

目前国内三代试管的条件要求非常严苛,必须有严格的医学指征才能进行,所以国内实际操作的第三代试管婴儿周期数非常少。这些条件把很多有需求的患者拒之门外,只能选择海外三代试管。目前三代试管成功率比较高,且能合法全基因检测的国家只有美国、泰国、柬埔寨等少数国家。
2023-08-24 09:34:12
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很多人认为,第三代试管婴儿就是可以选男胚、女胚,试管成功率会高于第二代,泰国试管婴儿医院绝大多数都是采用的第三代,但第三代试管婴儿技术又分FISH丶ACGH丶NGS技术,想必很多人就不知道其中究竟了。

第三代试管婴儿技术

泰国试管医院多数采用的是第三代试管

第三代试管婴儿也称胚胎植入前遗传学诊断筛查(PGD/PGS),指在IVF-ET的胚胎移植前,取胚胎的遗传物质进行分析,诊断是否有异常,筛选健康胚胎移植,以达到优生优育的目的。PGD技术,其学名为“胚胎植入前遗传学诊断”。

主要是针对有已知遗传病的备孕夫妇,诊断胚胎是否带有遗传病基因,从而检测出健康胚胎移植,防止遗传病垂直传递。PGS技术,其实名为胚胎植入前染色体检测,是以提高试管婴儿植入率和活产率为目的的早期产前检测方法。

做PGD时,要在移植之前检查每一个胚胎的染色体,看是否有遗传学疾病(可以简单理解为先天疾病),有问题的胚胎就不用了,没有异常的胚胎就移植到子宫。简单地说,第三代试管婴儿技术主要适用于有染色体疾病的夫妻和一些特殊情况,比如说:

  1. 1. 有 3 次或 3 次以上自然流产经历的不孕症夫妻;
  2. 2. 有 2 次或 2 次以上辅助生殖手段失败经历的夫妻;
  3. 3. 性连锁遗传病患者,或相关基因的携带者,比如血友病、假性肥大性肌营养不良症、红绿色盲等;
  4. 4. 部分单基因遗传病患者,比如染色体平衡异位、特纳氏综合症、地中海贫血、马凡氏综合征、QT 综合征等。

第三代试管婴儿检测流程

PGD/PGS检测流程

PGS-FISH临床应用于1990年,主要用于临床上的胚胎染色体检查,但这项技术只能筛查5对染色体,在技术上不够完善,对于有其他染色体异常或有遗传病的患者则没有办法真正解决问题。

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。

目前,仍然有很多泰国试管婴儿医院在延用FISH技术,用以胚胎性别筛查来满足顾客生男生女的生育需求,FISH技术对胚胎师要求原没有NGS高,因此也是目前泰国试管婴儿医院主流的应用技术,而对外宣称采用的第三代试管婴儿技术,对具体的遗传病筛查却含糊其辞。

PGD-ACGH,即囊胚移植前基因检测,相对于FISH技术其检测数据更精准,其检测范围扩大到23对染色体,从而提高试管婴儿的成功率。

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。

PGS通过采用高通量测序技术(Next generation sequencing, NGS),对单细胞全基因组扩增产物进行测序,得到数以万计的reads(碱基序列),再与人类基因组参考序列比对,可将reads定位到基因组上,而后通过选取一定长度的窗口,可对窗口内的reads进行计数,从而作为该窗口的信号值(数字信号),该信号会随着测序深度的增加和窗口的增大而趋于稳定,这些拥有稳定信号值的窗口就是用来判定染色体异常的基础。对于一个二倍体的区域(或整条染色体),如信号值是正常值的1.5倍,则可判定为重复(或三倍体),如为正常值的0.5倍,则可判定为缺失(或单倍体)。

染色体异常判定原理

染色体异常判定原理

检测特点

检测特点

第三代试管技术PGS-NGS检测特点

1、准确:高通量测序技术,全面检测23对染色体非整倍体、4Mb以上微重复/微缺失,基于>30000例的胚胎数据库,准确率>99.9%;

2、高效:采用具有自主知识产权的E&S?生物信息学分析软件,检测效率高;

3、4M以上染色体微缺失/微重复;

4、>全面:可进行胚胎嵌合分析和线粒体拷贝数分析,作为胚胎筛选的重要指标,有助于选择更适合的胚胎。

检测范围

检测范围

第三代试管技术PGS-NGS检测范围

1、全面覆盖23对染色体;

2、染色体非整倍体数目和结构异常;

3、4M以上染色体微缺失/微重复;

4、>30%嵌合体 4>线粒体拷贝数分析。

胚胎嵌合分析的重要性

可以最大限度降低流产率和后代异常几率

胚胎嵌合定义:胚胎含有两种及两种以上不同核型的细胞系的胚胎,称嵌合胚胎。例如:胚胎中含有一部分二倍体,含有一部分三倍体,这是嵌合胚胎,而胚胎嵌合的可能原因有以下两种:

  1. 1. 体外培养的条件,胚胎发育速度快,染色体高度不稳定,易发生染色体重组;
  2. 2. 胚胎自我选择(倾向于将异常的细胞推向外滋养层)。

嵌合比率图示

不同时期的嵌合比率

参考文献:Vanneste et al. nature medicine,2009; Antonio Capalbo et al, Human Reproduction, 2013

胚胎嵌合的危害主要有嵌合胚胎容易造成染色体异常、发生自然流产或有先天缺陷患儿出生。因此在无健康胚胎挑选移植时,优先挑选嵌合比例低的胚胎,能够最大限度降低流产率和后代异常几率。

线粒体拷贝数分析的重要性

作为胚胎筛选的重要参考指标

2014年Dagan Wells等对运用高通量测序技术进行PGS检测时得到的线粒体基因组信息做过分析,发现NGS的方法能够筛查基因组和线粒体上的特异突变;而且线粒体DNA含量提高与染色体非整倍性相关(p<0.05),可作为线粒体和染色体错分离之间的关联;线粒体拷贝信息是染色体异常或基因异常的筛选重要指标。

MDA线粒体比例图

MDA线粒体比例

通过分析目前国际上的两种假设:

  • 第一,线粒体水平升高会导致新陈代谢水平异常的提高,研究表明这将会引起胚胎发育能力降低,叫做“沉默胚胎”假说(Quiet Embryo);
  • 第二,线粒体增加可能是一种补偿机制,暗示有细胞器缺陷,或是线粒体突变。我们对进行PGS的胚胎同样进行了分析,发现了和Dagan Wells相似的结果。
正常的胚胎样本和异常胚胎样本之间线粒体比例有极显著差异,染色体异常胚胎其线粒体比例高于染色体正常胚胎,可作为染色体异常筛选重要指标。

Q:什么是胚胎植入前遗传学筛查(PGS)

A:胚胎植入前遗传学筛查(preimplantation genetic screening, PGS),指在进行IVF(In-vitro Fertilization)助孕时,在体外受精胚胎植入着床之前,对早期胚胎进行染色体异常(染色体数目和结构异常)的检测,从而挑选正常的胚胎植入子宫,以期获得正常的妊娠。

Q:染色体异常的发生率

A:根据《中国出生缺陷防治报告(2012)》表示,我国出生缺陷率高达5.6%,育龄妇女不孕不育率约为10~15%,而且自然妊娠胚胎约15~20%发生自然流产,2~8%的夫妇发生复发性流产。这些大多是由染色体异常导致。

染色体异常发生率与年龄有着密切关系

染色体异常的发生率

Q:开展PGS检测的意义

A:试管婴儿技术给不孕不育夫妇们带来了希望,但对于一些高龄的、不明原因流产及反复不孕的患者,即使通过试管婴儿的手段,其胚胎植入妊娠率仍然不高,这样的患者中胚胎异常(如有遗传疾病,非整倍体胚胎)的发生率高达50%。所以,利用PGS技术选择健康胚胎对于这些患者来说就显得尤为重要。

开展PGS的优势:

  1. 1. 提高临床妊娠率及活产率;
  2. 2. 降低早期流产风险;
  3. 3. 减少遗传缺陷患儿的出生;
  4. 4. 提高单胎妊娠率。

PGS检测能提高妊娠率

PGS检测显著提高临床妊娠率

科学研究发现,要想成功妊娠,健康胚胎很关键。而通过试管婴儿方法获得的胚胎有40-60%存在染色体异常,且随着孕妇年龄越大,胚胎染色体异常的风险越高。染色体异常是导致妊娠失败和自然流产的主要原因。因此,健康的胚胎是试管婴儿成功的第一步,所以植入前遗传学筛查(PDS)技术开始越来越受到重视。
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