NGS丨NGS在胚胎植入前遗传学检测中的应用

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胚胎植入前遗传学检测定义

胚胎植入前遗传学检测（Preimplantation Genetic Testing，PGT），是指在人工辅助生殖过程中，对胚胎进行种植前活检和遗传学分析，以选择无遗传学疾病的胚胎植入子宫，从而获得健康胎儿的诊断/筛查方法。

PGT技术建立在体外受精（In Vitro Fertilization，IVF）的基础上，通过选择健康的胚胎进行植入子宫，从源头上避免了遗传性缺陷胚胎的种植，阻断致病基因的纵向传递，从而降低反复流产的风险，并提高患者的临床妊娠率。此外，它还避免了因引产可能给孕母带来的生理、心理伤害以及伦理问题，也为有遗传病风险的家庭提供了更安全、更有效的生育选择。

胚胎植入前遗传学检测分类

胚胎植入前遗传学检测（Preimplantation Genetic Testing，PGT）包括胚胎植入前遗传学诊断（Preimplantation Genetic Diagnosis，PGD）和胚胎植入前遗传学筛查（Preimplantation Genetic Screening，PGS）。

PGD主要针对事先已经明确病因的遗传性疾病患者，在种植前对胚胎进行相应遗传学诊断，主要包括单基因病（如地中海贫血、遗传性耳聋等）和染色体病（如罗氏易位、相互易位等）。而PGS主要针对高龄、反复助孕失败、反复自然流产等患者，进行植入前胚胎的染色体非整倍性检测。

PGD是通过对早期胚胎部分细胞进行遗传学分析和筛查，将无遗传病的胚胎移植入宫腔，从而获得健康的胎儿。

自世界上第一例“试管婴儿”诞生以来，辅助生殖技术已引起世界瞩目。早在60年代，Edwards就提出了胚胎植入前遗传学诊断的设想，直到1990年Handyside等对1例性连锁遗传病夫妇成功地进行了PGD，并获得妊娠，标志着PGD应用于辅助生殖临床的开始。

PGD发展至今，临床应用已有超过30年的历史，其诊断的疾病种类也在逐渐增加，从最初对单基因遗传病的诊断到染色体异常、人类肿瘤易感基因的分析、线粒体病、人类白细胞抗原（human leukocyte antigen，HLA）配型胚胎的检测等。

PGS又称“PGD-非整倍体筛查”，是指运用PGD相同的技术手段检测早期胚胎染色体数目和结构，从而挑选正常的胚胎植入子宫，以期获得正常的妊娠，提高患者的临床妊娠率，降低多胎妊娠。

研究发现，随着女性年龄的增长，胚胎染色体异常的发生率逐年增高，胚胎中的染色体异常是造成IVF反复失败和早期流产的重要原因。因此，PGS主要针对的人群为女方高龄、不明原因反复流产、IVF反复失败以及男性导致的不孕不育等。自Munné等在1993年第一次报道了对胚胎进行PGS以后，经PGS诞生的婴儿也越来越多。

PGT包括三个亚类：

• PGT-A 胚胎植入前非整倍体遗传学筛查(Preimplantation Genetic Testing for aneuploidy，PGT-A)用于检测非整倍体。

• PGT-M胚胎植入前单基因病遗传学筛查 (Preimplantation Genetic Testing for Monogenic，PGT-M)用于检测单基因缺陷。

• PGT-SR 胚胎植入前染色体结构变异遗传学筛查(Preimplantation Genetic Testing for Structural Rearrangements，PGT-SR)是用PGT识别染色体结构重排。

胚胎植入前遗传学检测技术发展

首例成功诞生的经PGD合并表型正常的婴儿采用的是PCR技术，该技术主要用于性别和单基因病的诊断，然而该技术存在着5%~20%的等位基因脱扣（allelic drop out，ADO）发生率。

荧光原位杂交（fluorescent in situ hybridization，FISH)作为最初PGD/PGS标准技术用于染色体检测，可以筛选出染色体正常的胚胎，使得更多的不孕夫妇孕育了自己的健康后代。此方法简单快速，但由于探针的交叉影响并不能一次全面地检测所有染色体，而且容易受到细胞固定和信号重叠等因素的影响，导致分辨率和准确率降低。

随后，为了填补分子遗传学与细胞遗传学间的空白，比较基因组杂交（comparative genomic hybridization，CGH）技术出现，其优点是可以分析全部染色体，临床上很多生殖中心采用该方法对高风险产生非整倍体胚胎的夫妇进行胚胎染色体非整倍性改变的全面检测以及PGD。但它分析时间长，不能检测出多倍体，也不能检出平衡的、复杂的染色体畸变。

单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）芯片技术可检测全部染色体非整倍体和部分单基因遗传病，并为每枚胚胎提供独特的DNA图谱；但其耗时过长，且成本高、数据分析困难。

总体来说，CGH和SNP芯片技术的临床应用在一定程度上改善了不孕夫妇的临床结局，但这些技术又有各自的局限。

随着众多报道NGS应用于无创产前筛查得到了高检出率与准确度，学者们开始考虑将NGS应用于PGD/PGS，以选出优质胚胎进行植入。

NGS技术具有数据准确度更高、实验重复性更好等优势，且随着其价格不断下降，其在PGD/PGS方面的应用越来越广泛。另一方面，NGS在PGD/PGS中的应用依赖于全基因组扩增技术（whole genome amplification，WGA）的进步，而WGA还存在一定程度的等位基因脱扣（allelic drop out，ADO）、扩增偏倚等问题，因此，需要更多的探索来改进现有的技术，更多的研究来进一步明确其诊断价值。

如何减少体外操作对胚胎发育潜能的影响，同时提高检测结果的可靠性，仍是PGD/PGS实验室技术中亟待规范的问题。

参考资料：

[1]谢美娟,杨学习,李明.下一代测序技术在胚胎植入前遗传学检测中的应用[J].分子诊断与治疗杂志,2017,9(5):353-357.

[2]张宁媛等. "胚胎植入前遗传学诊断与筛查实验室技术指南." 生殖医学杂志 27.9(2018):9.

[3]《高通量测序技术》李金明.

来源：基因谷

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