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试管婴儿遭遇嵌合体胚胎移植产生的可能后果及处理对策

2022-11-18 16:30:56

在体外受精-胚胎移植(IVF-ET)治疗中,嵌合体胚胎(mosaicembryo)是一种常见的现象。胚胎嵌合体是指胚胎包含两种及两种以上的遗传学不同的细胞系,在卵裂期胚胎中,嵌合体胚胎占比15%~90%,而在囊胚期胚胎中占比3%~24%。尽管所有的细胞都是由一个受精卵分裂而来,但是在减数分裂或有丝分裂的过程中可能出现错误,而这些错误分裂形成的染色体异常细胞就混在了正常细胞中。而这些含有多组遗传物质的胚胎是否移植或者移植后可能发生的情况的是IVF治疗中值得重视的问题之一。

 

试管婴儿嵌合体胚胎
 

一、嵌合体胚胎定义

 

什么是嵌合体胚胎?胚胎植入前遗传学诊断国际协会(PGDIS)指出胚胎中非整倍体细胞占比20%~80%为嵌合体胚胎,>80%为非整倍体胚胎,<20%为整倍体胚胎。嵌合体胚胎按照组成可分为三种:一是二倍体/非整倍体嵌合(Mosaicdiploid-aneuploid)(二倍体和非整倍体细胞系的组合),二是非整倍体嵌合(Mosaicaneuploid)(不同异常染色体细胞系的组合,无正常二倍体细胞),三是无序嵌合(Chaotic)(多条染色体异常、多个异常细胞系)。按照胚胎发育时期可分为卵裂期嵌合体胚胎及嵌合体囊胚。

 

其中囊胚嵌合体可分为全囊胚嵌合、单纯内细胞团嵌合、单纯滋养外胚层嵌合、全内细胞异常、全滋养外胚层异常五种。有研究显示形成嵌合体胚胎可能的原因是减数分裂错误或受精后有丝分裂错误。可能1/2来自第一次有丝分裂,1/4来自第二次分裂,1/4来自第三次分裂。而嵌合体胚胎出现越早,有害影响越大。从卵裂期到囊胚期的发育过程中,非整倍体细胞可能进行自我修正,可能形成滋养外胚层(TE),也可能形成TE及内细胞团(ICM),从而形成嵌合体囊胚。

 

二、胚胎嵌合体的发生率

 

总体上文献报道卵裂期嵌合体发生率最高,在15%~90%,囊胚活检嵌合体发生率在3%~24%之间。而研究报道胚胎嵌合体发生率不一,主要与不同PGT遗传学诊断方法、不同胚胎发育时期等相关因素密切相关。欧洲人类生殖与胚胎学会指南(ESHRE)给出的嵌合体发生率为40%~60%。既往荧光原位杂交(FISH)方法检测卵裂期胚胎或囊胚,嵌合体的检出率在30%左右。

 

单核苷酸多态性微阵列(SNParray)、比较基因组杂交(aCGH)、定量PCR(qPCR)和二代测序(NGS)等全染色体筛查(CCS)技术比FISH更具有优势,高分辨NGS(hr-NGS)可以检测出20%至80%的嵌合性。aCGH相比hr-NGS,其嵌合体检测范围窄(异常细胞约占40%~60%)。由于卵裂期胚胎嵌合体发生率高,目前倾向于囊胚活检,同时应用CCS技术,对胚胎进行更全面的评估。另外,在嵌合体囊胚中,不同染色体有不同的异常发生率。Nakhuda等共检测了1547个囊胚,结果显示染色体异常发生率高的染色体包括21、22、1、2、14、X等;染色体片段嵌合体发生率高的染色体为22、21、6、2、14等。

 

三、影响嵌合体胚胎的发生相关因素

 

在胚胎的形成和发育过程中,多种因素作用,影响了嵌合体胚胎的发生,如遗传学检测方法的诊断效能、女方年龄、活检细胞种类、卵巢刺激方案等。

 

1.遗传学检测方法:对嵌合体胚胎检测的方法主要有PCR、aCGH、SNParray及NGS,其对嵌合体诊断的效能不同。PCR检测相对来说速度快,但费用较高,且嵌合体检测诊断时面临污染和等位基因脱扣的挑战,容易出现假阳性或假阴性的结果而导致误诊,嵌合体检测效能低,现临床使用已较少。aCGH可检测染色体数目变化以及重复、缺失,可对1Mb的异常进行诊断,但并不能区分其分辨率以下的片段缺失和重复,不能检测如三倍体胚胎、单亲二倍体等整倍性的改变,在多种检测方法中价格较高,嵌合体检测效能较高,约40%~60%。SNParray分辨率高达1.5kb,分析染色体数目和片段异常的同时,可以诊断三倍体胚胎、单亲二倍体等非整倍体情况,但等位基因内部可能发生重组,相邻的SNP位点之间可能存在碱基或序列的变化,从而影响检测结果,且价格昂贵。

新一代测序技术(NGS)为对全基因的测序的方法,对染色体分辨率更高,可以更好的提供更全面更准确的数据,且价格相对其他的检测方法便宜,嵌合体检测效能高,约20%~80%。Fragouli等及Munné等研究也表明NGS分辨率更高,可能发现其他几种技术如aCGH、SNParray忽略的细节,检测嵌合体效能更大,优势更明显。

 

2.女方年龄:女方年龄对非整倍体胚胎及嵌合体胚胎的影响不同。高龄女性更容易出现减数分裂错误,因此胚胎非整倍体发生率随着年龄的增长而增加,尤其是女方年龄大于35岁。文献报道35岁以下的女性整倍体细胞占48.2%,42岁以上的女性仅占10.6%。但研究显示嵌合体发生率不会随着年龄增大而增加,不同年龄的女性囊胚嵌合体发生率均约为30%。也有研究结果显示卵裂球有丝分裂异常在各个年龄段相对恒定。而对于非整倍体,一般认为是减数分裂异常,与女方年龄密切相关,对于嵌合体则一般认为是有丝分裂异常,各个年龄段相对恒定。因此在对嵌合体发生率的影响上,女性年龄可能影响不大。

 

3.受精方式:关于受精方式对胚胎嵌合体的影响,文献报道极少。Palmerola等对比了320个胚胎植入前非整倍体遗传学筛查(PGT-A)周期中IVF与ICSI的结果,采用滋养外胚层活检,NGS检测,IVF平均年龄38.6岁,ICSI平均年龄38.5岁,二者中整倍体率、非整倍体率、无结果率均无统计学差异,但IVF的嵌合体比率高于ICSI。出现这样结果的原因尚不清楚,可能与受精方式对胚胎后续发育、DNA污染有关。因此临床上PGT更倾向于ICSI受精,期望降低嵌合体胚胎发生率。

 

4.滋养外胚层细胞/内细胞团细胞诊断一致性:在产前诊断中,约有2%的绒毛诊断为非整倍体,但是胎儿染色体正常被称为限制性胎盘嵌合现象(confinedplacentalmosaicism)。通常认为,滋养外胚层细胞(TE)最终发育为胎儿的胎盘部分,而内细胞团(ICM)发育为胎儿部分,因此对TE/ICM诊断一致性提出了质疑。文献报道的TE/ICM诊断一致性约为96%~100%。Daphnis等使用CGH分析了10个囊胚,结果显示TE及ICM诊断一致率100%。Northrop等使用SNParray分析了51个囊胚,诊断一致率为96.1%。Capalbo等使用FISH分析了70个囊胚,诊断一致率为97%。但是2017年Munné等使用NGS分析了65个囊胚,包括21个非整倍体囊胚及44个嵌合体囊胚,非整倍体TE、ICM诊断一致性100%,嵌合体TE、ICM诊断一致性59%。由此可见,嵌合体胚胎的发生率会受到活检细胞类型的部分影响。

 

5.卵巢刺激方案:有研究报道了传统刺激方案(黄体期长方案,Gn225U)与温和刺激方案的比较(拮抗剂150U)。采用了Day3卵裂球活检,FISH检测10条染色体来判断胚胎嵌合体情况。结果显示与传统刺激相比,温和刺激胚胎嵌合体比率低(37%vs.65%),非整倍率也低,因而该作者认为未来的卵巢刺激策略应使卵母细胞产量最大化,但同时要通过减少对卵巢生理的干扰,从而能够产生足够数量的染色体正常胚胎。由于未见其他相关的文献及报道,卵巢刺激方案对嵌合体胚胎发生率的影响还待进一步研究。

 

四、嵌合体胚胎的移植结局

 

嵌合体胚胎的移植结局主要有正常活产、流产及移植妊娠失败等。2015年Greco等首次报道了嵌合体胚胎移植后正常活产的病例。2019年Zore等[报道了嵌合体胚胎与整倍体胚胎移植后临床结局相比,活产率明显降低,移植后的自然流产率明显升高。2019年Fragouli等报道,与移植整倍体胚胎相比,移植二倍体-非整倍体嵌合胚胎流产率更高,植入率更低,但与完全异常的TE活检胚胎相比,二倍体-非整倍体嵌合胚胎具有更好的种植潜能。2019年Victor等报道了共移植了100枚嵌合体囊胚的临床结局。其中30枚囊胚有胎心(FHB),包括11例继续妊娠,19例活产。其中1例23周胎膜早破死产(胎儿外观正常)。2例羊水穿刺提示微缺失,但是比PGT-A诊断的片段小。1例羊水穿刺提示平衡易位携带者。无自然流产病例。其余为未种植妊娠失败。

 

五、嵌合体胚胎的处理

 

关于嵌合体胚胎的处理上,患者夫妇及医生、诊所对嵌合体胚胎移植的态度不一。文献报道了PGT治疗中无整倍体胚胎,只有嵌合体胚胎的98对夫妇中,29.6%夫妇选择嵌合体胚胎移植(MET),41.8%夫妇选择重新周期,6.1%选择嵌合体胚胎废弃。而重新周期的继续妊娠率高于MET(51.2%vs27.6%)。文献报道了美国医师、诊所对嵌合体胚胎移植的态度,405个中心参与,其中完成的有252个,包括157个私人诊所、55个大学附属医院及其他40个综合性医院。91个诊所进行到嵌合体胚胎的检测;57个诊所移植嵌合体胚胎,占62.6%;美国东北部诊所移植嵌合体高于其他地区;72.6%诊所对于嵌合体移植没有统一意见。

 

总的来说,虽然有文献报道移植嵌合体胚胎有正常活产,但是对于PGT-A检测结果仅有嵌合体胚胎,是否可将嵌合体胚胎移植的问题,应该遵循相关共识。例如PGDIS关于嵌合体胚胎共识指出,在临床工作时,一是遗传咨询过程中告知夫妇遗传学检测局限性,二是优先移植整倍体胚胎,三是一旦决定移植嵌合体胚胎,有三种可供选择应告知夫妇双方。

 

第一个是进行下一个新周期以获得整倍体胚胎移植,第二个是经过遗传咨询后选择低风险的嵌合染色体进行移植,第三个是妊娠后密切监测及产前诊断。而嵌合体胚胎的移植也有一定顺序:最优移植整倍体/单体的嵌合体胚胎,而不是整倍体/三体;其次有一条染色体三体的嵌合体。移植嵌合体比例低的,同时还要考虑下面情况:优先嵌合体胚胎中染色体三体是1、3、4、5、6、8、9、10、11、12、17、19、20、22、X、Y者;其次嵌合体胚胎中染色体UPD(14、15);再次嵌合体胚胎中染色体是宫内发育迟缓的(2、7、16);最后考虑嵌合体胚胎中染色体是三体存活(13、18、21)。但在国内,虽然在2017~2018年CSRM发布相关PGD/PGS指南规范,目前仍然无嵌合体胚胎移植的指导意见。目前认为,在充分了解风险和知情同意的情况下,必要时可以考虑移植嵌合体胚胎。但嵌合体胚胎移植结局风险高,仍然需要谨慎对待。

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