一、研究背景
在辅助生殖领域,胚胎非整倍体是导致体外受精(IVF)植入失败和流产的常见原因。染色体异常、高龄产妇、反复流产或植入失败、精子异常等情况,都会增加配子发生异常的概率,进而提高胚胎非整倍体的发生率。以往依靠胚胎形态学分级来选择胚胎,无法反映胚胎的遗传特征。因此,临床上常采用胚胎植入前遗传学检测非整倍体(PGT-A)和胚胎植入前遗传学检测结构重排(PGT-SR)技术 。
然而,基于下一代测序(NGS)的 PGT-A/-SR 技术流程复杂,涉及多个环节,每个环节的差异都可能影响检测结果。不同胚胎学实验室在胚胎培养基、活检设备、操作人员习惯等方面存在差异,这对获得高质量和稳定的检测结果构成挑战。同时,PGT 在临床应用中的假阳性和假阴性问题也不容忽视,假阳性可能导致浪费可行胚胎,假阴性则可能致使移植异常胚胎,引发不良后果。此外,不同中心对 PGT-A/-SR 技术的有效性、准确性,以及各染色体异常频率的大规模统计较为缺乏。为解决这些问题,郑州大学第一附属医院等五家生殖中心的研究人员开展了此项研究。
二、研究方法
- 研究设计与患者选择:这是一项大规模、多中心、真实世界的临床研究。研究人员招募了 2018 年至 2022 年在五家生殖中心接受 PGT-A/SR 的患者。纳入标准包括进行卵胞浆内单精子注射(ICSI)且首次取卵至少有两个可用囊胚,同时满足如染色体结构重排、有染色体异常患儿等多种条件。排除标准涵盖卵巢反应不良、不适合妊娠的全身性疾病等。
- 辅助生殖技术(ART)治疗:详细规范了取卵、受精、胚胎评估和活检的操作流程。取卵在注射人绒毛膜促性腺激素(hCG)36(±2)小时后进行,通过 ICSI 技术受精,采用 Gardner 分级系统评估胚胎,对可用囊胚进行滋养外胚层(TE)活检,活检后囊胚进行玻璃化冷冻。
- 全基因组扩增、文库制备和测序:使用 ChromInst™试剂盒,基于多重退火和成环循环扩增(MALBAC)方法对收集的细胞进行全基因组扩增和文库制备,之后在 Ion Torrent 平台测序。
- 拷贝数变异(CNV)分析和 MAPD 值计算:利用 R 包‘DNACopy’进行 CNV 分析和可视化,计算 MAPD 值评估数据质量。
- 荧光原位杂交(FISH)验证:对 TE 细胞进行固定、杂交等操作,在荧光显微镜下观察,以验证 PGT 结果。
- 临床结局评估:主要临床结局为累积活产率,即活产婴儿数与取卵周期数的比值。
- 统计分析:运用 SPSS 25.0 软件进行统计分析,计算敏感性、特异性等指标评估 PGT-A/-SR 的性能。
三、研究结果
- Chrominst 的稳健性验证:不同中心的胚胎培养和活检方法存在差异。研究分析了参考样本和患者胚胎样本的测序数据,结果显示所有中心参考样本的 MAPD 值均小于 0.25,99.5%(5,699/5,730)的胚胎 MAPD 值小于 0.25,各中心胚胎检测成功率相似,表明 ChromInst 技术能有效应对样本差异,确保测序结果稳定可靠。
- PGT-A/-SR 的准确性验证:以羊水穿刺、新生儿血液和流产样本结果为阴性金标准,FISH 检测结果为阳性金标准。PGT-A 阴性结果的一致性为 99.8%(506/507),阳性结果的一致性为 99.8%(1,123/1,125),表明该技术准确性高,假阳性和假阴性率低。
- 胚胎的 CNV 分析:PGT-A/-SR 检测成功率为 99.3%(5,689/5,730)。正常核型夫妇胚胎的整倍体率为 45.9%(981/2,135),异常核型夫妇胚胎的整倍体 + 平衡率为 30.9%(1,099/3,554)。不同形态学等级和胚胎发育天数的胚胎整倍体 + 平衡率存在差异。此外,研究还分析了非整倍体胚胎中各染色体异常的频率,发现不同类型染色体结构重排夫妇的胚胎整倍体 + 平衡率和染色体异常情况不同。
- 临床结局:1,015 对夫妇中 743 名患者进行了单囊胚移植。PGT-A 组和 PGT-SR 组的累积活产率分别为 66.0%(198/300)和 69.1%(306/443),两组在首次移植活产率和累积活产率上无显著差异。
四、研究结论与意义
本研究表明,基于 ChromInst 的 PGT-A/-SR 技术能够稳定、准确地检测胚胎 CNV,适应不同临床中心的操作差异。对于有 PGT-A/-SR 指征的患者,该方法可用于检测胚胎染色体非整倍体情况。研究通过分析胚胎整倍体 + 平衡率和各染色体非整倍体频率,为 PGT-A/-SR 前的遗传咨询提供了可靠数据支持,有助于提高辅助生殖的成功率,对指导临床实践具有重要意义。该研究成果发表在相关领域期刊上(未提及具体期刊名称,原文未明确) 。
本研究的局限性在于无法追踪流产胚胎正常患者的流产原因,技术不能区分正常与平衡胚胎、多倍体和污染,且未对不同平台的全基因组扩增产物进行比较,研究结果仅适用于基于 MALBAC 方法的 ChromInst 技术。未来研究可针对这些不足进一步深入探索,以完善辅助生殖领域的遗传学检测技术。