胚胎植入前遗传学诊断

2021年2月27日发(作者：白蚀)
胚胎植入前遗传学诊断
(Preimplantation Genetic Diagnosis ,PGD)

一、定义

胚胎种植前遗传学诊断(PGD)
是指在体外受精过程中，
对具有遗传风险患者的胚胎进行
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宫腔，
从而获得正常胎儿的诊断
方法，可 有效地防止有遗传疾病患儿的出生。

植入前遗传学诊断是随着人类辅助生殖技术，
即
“试管婴儿”
技术发展而开展起来的一
种新技术，它是产前诊断的延伸，遗传学诊断的 又一更有希望的新技术。

二、意义

（一）

对高龄孕妇和高危妇女进行
PGD
可以有效地避免遗传病患儿的出生。

（二）

可以有效地避免传统的产前诊断技术，对异常胚胎进行治疗性流产，避免中期
妊娠遗传诊断及终止妊娠所致的危险及痛苦。

（三）


ＰＧＤ技术的产生与完善可以排除遗传病携带者胚胎，
阻断致病基因的纵向传
递，从而降低人类 遗传负荷。

三、适应征

理论上只要有足够的序列信息，
ＰＧＤ能 针对任何遗传条件进行诊断，
即凡是能够被诊
断的遗传病都可以通过ＰＧＤ来防止其患儿出生。

进行
PGD
的主要对象是可能有遗传异常或高危遗传因素，需要产前诊断的 病例，尤其
是可能同时具有两种以上不同的遗传异常情况。

ＰＧＤ现已用于一些单基 因缺陷的特殊诊断，包括
Duchenne
型肌营养不良、脆性Ｘ综
合征、黑朦性白痴
(Tay
Sachsdiseade)
、囊性纤维病
(cysticfib rosis)
、
Rh
血型、甲型血友病、
镰型细胞贫血和地中海贫血、进行性 营养不良、新生儿溶血、
21
抗蛋白缺乏症，
、粘多糖贮
积症
(ＭＰＳ
)
、
韦霍二氏脊髓性肌萎缩
(Werding Hoffman disease)
，
还有染色体异常如
Down
’
S
综合征 、
18
三体，罗氏易位等。

四、植入前遗传学诊断的取材

可从胚胎着床前各个阶段活检取样，
获取其遗传物质信息进行诊断。
目前多采用激光打
孔、机械切割或
Tyrode
酸化打孔后吸出细胞的方法取材。

（一）极体

极体细胞可以使用第一极体或第二极体，
它们在胚胎发育和合子 形成中是非必须的，
因
而不影响卵子受精和正常发育，
且不会引起伦理学上的争议。< br>极体活检比胚胎活检对胚胎的
创伤性小，且不为染色体的嵌合性所影响，可以间接地反映母源性遗 传缺陷。

但极体活检细胞不能检测父源性非整倍体核型或发生于受精期间及受精后的其它异常 ，
例如多倍体、单倍体及嵌合性，而且只能取到一个细胞核进行分析，结果的可靠性有限。

（二）

卵裂球细胞


目前ＰＧＤ多选在卵裂期，
即体外受精
3
天后
6
～
10
细胞期进行。
取出< br>1-2
卵裂细胞进
行诊断，其它细胞留待诊断后决定取舍。实验证明，从胚胎中活检出< br>25%
的细胞，并不会
影响其正常发育
;
活检成功率可达
97 %
。

胚胎活检可以用于检测母体的非整倍体核型以及父源的非整倍体核型、
多倍体、
单倍体
和广泛的嵌合性，诊断的准确性较高。

（三）囊胚滋养层细胞

有了囊胚培养后：
1
）可为植入前诊断提供充足的时间
;

2
）可活检滋养层细胞用于诊
断，不影响胚体的发育，且所能获取的细胞数目相对多些
(10
～
30
个
)
，减少嵌合现象干扰。
而且此阶段的胚 胎基因表达更为完全，增加了诊断的可靠性，是较为理想的
PGD
材料。

然 而受精卵在体外培养，目前只能有
50%
能达到囊胚。使该时期的
PGD
受到 了限制。
尽管引入了激光活检并改善了囊胚培养方法，
许多研究中心仍然选择在胚胎发育的第< br>3
天进
行检查。目前囊胚滋养层细胞活检进行
PGD
还罕见报道。
五、主要检测技术

单基因病的
PGD
基本上以
PC R
技术为基础。染色体原位杂交
(FISH)
技术的引入，扩大
了
P GD
的诊断范围，
特别是间期核单细胞
FISH
技术的成功，
以及多 种多样
FISH
探针的开
发，把
PGD
扩展到了染色体病的诊断。< br>
（一）荧光原位杂交（
Fluorescence In Situ Hybridization
，
FISH
）

将
DNA探针用不同颜色荧光染料标记，与固定在玻片上的卵裂球细胞不同染色体杂交
后，在荧光显微镜下被 杂交的部分呈现不同颜色的荧光
,
从而对染色体异常进行筛查。通过
FISH
技术采用多种探针可诊断男、女性别和性连锁疾病，也可诊断染色体疾病包括数目和
结构的畸变。

1
、

FISH
简要流程。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。

1)
固定卵裂球细胞于玻片上
;

2)
细胞裂解
;
3)
脱水
;

4)
荧光标记探针，并使之与卵裂球染色体杂交
;

5)
漂洗除去背景染料
;

6)
加入二氨基苯基吲哚(DAPI)
负染
(counterstain)
，在荧光显微镜下观察。

2
、

FISH
技术在
PGD
中的应用

1
）

胚胎性别的鉴定
,
排除性连锁疾病的发生。对于Ｘ连锁隐性遗传病
,
通过
FISH
技术
鉴定性别
,
防止后代相应遗传病的发生。

2)
染色体疾病包括数目和结构的畸变。

3
、
FISH
技术在ＰＧＤ的应用中还存在一些亟待解决的问题
< br>1)
受ＤＮＡ探针荧光素染料的限制
,
每个卵裂球只能用
2
～
5
个探针分析染色体
,
限制了
染色体数目的分析。

2)
ＦＩＳＨ技术进行ＰＧＤ时受时间和卵裂球数目的限制
,
用单卵裂球进行ＦＩＳ Ｈ
时
,3%
的卵裂球会没有信号及出现
5%
的错误结果。

3)
ＦＩＳＨ技术的实验条件要求较高
,
操作过程中的任何一个小的失误均可导致严重
的临床后果。

采用单细胞快速 制备中期染色体的方法，
结合多种
FISH
技术，
如多重杂交
FIS H
技术、
光谱核型分析、比较基因组杂交等，大大地提高了
PGD
检测的准确 性和有效性。

比较基因组杂交
(comparative genomic hyb ridigation,CGH)
是一种与
FISH
相关的技术。
将
来自待测标本的
DNA
用绿色荧光标记，
来自原来已测的正常核型的
DNA< br>用红色荧光标记。
这两组
DNA
同时与一个玻片上的正常中期染色体杂交。若样 本中无染色体不平衡（如绿色
DNA
与红色
DNA
核型相同）
，两种 颜色的
DNA
片段平等地竞争染色体上的杂交位点。红
色、绿色
DNA
等量杂交产生黄色，但若测试样本中含有多余的染色体，如
21
三体，这条
染色体的 绿色
DNA
片段多于红色，这种效果可产生微绿的颜色，相反，若测试样本中染色
体缺 失，这条染色体的红色
DNA
片段多于绿色，就产生微红的颜色。复杂的计算机分析软
件可计算每条染色体全长红：绿的精确比率。
CGH
还可测出易位携带者。

CGH
应用于
PGD
的主要障碍是
DNA
的量。多数方法要求
100ng-1ugDNA
，这是超过
10000
个细胞的
DNA
量。
PGD
只有
1-2
个细胞，用于
CGH
前需要整个基因 组扩增。
CGH