第三代試管嬰兒也稱胚胎植入前遺傳學(xué)診斷篩查（PGD/PGS），指在IVF-ET的胚胎移植前，取胚胎的遺傳物質(zhì)進行分析，診斷是否有異常，篩選健康胚胎移植，以達到優(yōu)生優(yōu)育的目的。PGD技術(shù)，其學(xué)名為“胚胎植入前遺傳學(xué)診斷”。這些條件把很多有需求的患者拒之門外，只能選擇海外三代試管。目前三代試管成功率比較高，且能合法全基因檢測的國家只有美國、泰國、柬埔寨等少數(shù)國家

什么是第三代試管嬰兒技術(shù)

主要是針對有已知遺傳病的備孕夫婦，診斷胚胎是否帶有遺傳病基因，從而檢測出健康胚胎移植，防止遺傳病垂直傳遞。PGS技術(shù)，其實名為胚胎植入前染色體檢測，是以提高試管嬰兒植入率和活產(chǎn)率為目的的早期產(chǎn)前檢測方法。

做PGD時，要在移植之前檢查每一個胚胎的染色體，看是否有遺傳學(xué)疾?。梢院唵卫斫鉃橄忍旒膊。?，有問題的胚胎就不用了，沒有異常的胚胎就移植到子宮。簡單地說，第三代試管嬰兒技術(shù)主要適用于有染色體疾病的夫妻和一些特殊情況，比如說：

1. 1. 有 3 次或 3 次以上自然流產(chǎn)經(jīng)歷的不孕癥夫妻；
2. 2. 有 2 次或 2 次以上輔助生殖手段失敗經(jīng)歷的夫妻；
3. 3. 性連鎖遺傳病患者，或相關(guān)基因的攜帶者，比如血友病、假性肥大性肌營養(yǎng)不良癥、紅綠色盲等；
4. 4. 部分單基因遺傳病患者，比如染色體平衡異位、特納氏綜合癥、地中海貧血、馬凡氏綜合征、QT 綜合征等。

PGD/PGS檢測流程

第三代試管嬰兒技術(shù) - FISH

PGS-FISH臨床應(yīng)用于1990年，主要用于臨床上的胚胎染色體檢查，但這項技術(shù)只能篩查5對染色體，在技術(shù)上不夠完善，對于有其他染色體異?；蛴羞z傳病的患者則沒有辦法真正解決問題。

但是FISH技術(shù)目前存在的問題，在于無法一次性檢測所有染色體，一般每個卵裂球細胞只能標記5條染色體，約需5個多小時。最多只能用三輪FISH檢測13條染色體來，而且隨著核變性次數(shù)的增多，探針的雜交效率也降低。因此，在對胚胎進行非整倍體篩查的PGS中無法同時篩查全套23條染色體，不能做到真正意義的核型分析。有報道應(yīng)用FISH技術(shù)至少有約20%的非整倍體漏診。

目前，仍然有很多泰國試管嬰兒醫(yī)院在延用FISH技術(shù)，用以胚胎生孩子篩查來滿足顧客生寶寶的生育需求，F(xiàn)ISH技術(shù)對胚胎師要求原沒有NGS高，因此也是目前泰國試管嬰兒醫(yī)院主流的應(yīng)用技術(shù)，而對外宣稱采用的第三代試管嬰兒技術(shù)，對具體的遺傳病篩查卻含糊其辭。

第三代試管嬰兒技術(shù) - ACGH

PGD-ACGH，即囊胚移植前基因檢測，相對于FISH技術(shù)其檢測數(shù)據(jù)更精準，其檢測范圍擴大到23對染色體，從而提高試管嬰兒的成功率。

比較基因組雜交技術(shù)（comparativegenomehybridization，CGH）曾經(jīng)是僅有能在單細胞水平提供整套染色體遺傳信息的方法。其原理是將檢測DNA和參照DNA用不同熒光色標記，然后逆向競爭雜交，通過雙色熒光強度比分析，可檢測全基因組DNA的缺失和增加，從而對全套染色體進行遺傳學(xué)分析。近年來，隨著芯片CGH技術(shù)的發(fā)展，篩查的時間縮短至48h內(nèi)。單核苷酸多態(tài)性（singlenucleotidepolymophisms，SNP）芯片的原理與CGH芯片不同。SNP芯片篩查中通過與父母SNP位點的對比，可以判斷胚胎染色體的單倍型，而熒光強度也可用于判斷染色體的數(shù)目。SNP芯片目前價格昂貴。

第三代試管嬰兒技術(shù) - NGS

PGS通過采用高通量測序技術(shù)（Next generation sequencing, NGS），對單細胞全基因組擴增產(chǎn)物進行測序，得到數(shù)以萬計的reads（堿基序列），再與人類基因組參考序列比對，可將reads定位到基因組上，而后通過選取一定長度的窗口，可對窗口內(nèi)的reads進行計數(shù)，從而作為該窗口的信號值（數(shù)字信號），該信號會隨著測序深度的增加和窗口的增大而趨于穩(wěn)定，這些擁有穩(wěn)定信號值的窗口就是用來判定染色體異常的基礎(chǔ)。對于一個二倍體的區(qū)域（或整條染色體），如信號值是正常值的1.5倍，則可判定為重復(fù)（或三倍體），如為正常值的0.5倍，則可判定為缺失（或單倍體）。

檢測特點

第三代試管技術(shù)PGS-NGS檢測特點

1、準確：高通量測序技術(shù)，全面檢測23對染色體非整倍體、4Mb以上微重復(fù)/微缺失，基于>30000例的胚胎數(shù)據(jù)庫，準確率>99.9%；

2、高效：采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的E&S?生物信息學(xué)分析軟件，檢測效率高；

3、4M以上染色體微缺失/微重復(fù)；

4、>全面：可進行胚胎嵌合分析和線粒體拷貝數(shù)分析，作為胚胎篩選的重要指標，有助于選擇更適合的胚胎。

檢測范圍

第三代試管技術(shù)PGS-NGS檢測范圍

1、全面覆蓋23對染色體；

2、染色體非整倍體數(shù)目和結(jié)構(gòu)異常；

3、4M以上染色體微缺失/微重復(fù)；

4、>30%嵌合體 4>線粒體拷貝數(shù)分析。

胚胎嵌合分析的重要性

可以最大限度降低流產(chǎn)率和后代異常幾率

胚胎嵌合定義：胚胎含有兩種及兩種以上不同核型的細胞系的胚胎，稱嵌合胚胎。例如：胚胎中含有一部分二倍體，含有一部分三倍體，這是嵌合胚胎，而胚胎嵌合的可能原因有以下兩種：

1. 1. 體外培養(yǎng)的條件，胚胎發(fā)育速度快，染色體高度不穩(wěn)定，易發(fā)生染色體重組；
2. 2. 胚胎自我選擇（傾向于將異常的細胞推向外滋養(yǎng)層）。

參考文獻：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體異常、發(fā)生自然流產(chǎn)或有先天缺陷患兒出生。因此在無健康胚胎挑選移植時，優(yōu)先挑選嵌合比例低的胚胎，能夠最大限度降低流產(chǎn)率和后代異常幾率。

線粒體拷貝數(shù)分析的重要性

作為胚胎篩選的重要參考指標

2014年Dagan Wells等對運用高通量測序技術(shù)進行PGS檢測時得到的線粒體基因組信息做過分析，發(fā)現(xiàn)NGS的方法能夠篩查基因組和線粒體上的特異突變；而且線粒體DNA含量提高與染色體非整倍性相關(guān)（p<0.05）,可作為線粒體和染色體錯分離之間的關(guān)聯(lián)；線粒體拷貝信息是染色體異常或基因異常的篩選重要指標。

通過分析目前國際上的兩種假設(shè)：

• 第一，線粒體水平升高會導(dǎo)致新陳代謝水平異常的提高，研究表明這將會引起胚胎發(fā)育能力降低，叫做“沉默胚胎”假說（Quiet Embryo）；
• 第二，線粒體增加可能是一種免費機制，暗示有細胞器缺陷，或是線粒體突變。我們對進行PGS的胚胎同樣進行了分析，發(fā)現(xiàn)了和Dagan Wells相似的結(jié)果。

正常的胚胎樣本和異常胚胎樣本之間線粒體比例有極顯著差異，染色體異常胚胎其線粒體比例高于染色體正常胚胎，可作為染色體異常篩選重要指標。

關(guān)于第三代試管嬰兒相關(guān)答疑

Q：什么是胚胎植入前遺傳學(xué)篩查（PGS）

A：胚胎植入前遺傳學(xué)篩查（preimplantation genetic screening, PGS），指在進行IVF（In-vitro Fertilization）助孕時，在體外受精胚胎植入著床之前，對早期胚胎進行染色體異常（染色體數(shù)目和結(jié)構(gòu)異常）的檢測，從而挑選正常的胚胎植入子宮，以期獲得正常的妊娠。

Q：染色體異常的發(fā)生率

A：根據(jù)《中國出生缺陷防治報告（2012）》表示，我國出生缺陷率高達5.6%，育齡婦女不孕不育率約為10~15%，而且自然妊娠胚胎約15~20%發(fā)生自然流產(chǎn)，2~8%的夫婦發(fā)生復(fù)發(fā)性流產(chǎn)。這些大多是由染色體異常導(dǎo)致。

Q：開展PGS檢測的意義

A：試管嬰兒技術(shù)給不孕不育夫婦們帶來了希望，但對于一些高齡的、不明原因流產(chǎn)及反復(fù)不孕的患者，即使通過試管嬰兒的手段，其胚胎植入妊娠率仍然不高，這樣的患者中胚胎異常（如有遺傳疾病，非整倍體胚胎）的發(fā)生率高達50%。所以，利用PGS技術(shù)選擇健康胚胎對于這些患者來說就顯得尤為重要。

開展PGS的優(yōu)勢：

1. 1. 提高臨床妊娠率及活產(chǎn)率；
2. 2. 降低早期流產(chǎn)風(fēng)險；
3. 3. 減少遺傳缺陷患兒的出生；
4. 4. 提高單胎妊娠率。

科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，要想成功妊娠，健康胚胎很關(guān)鍵。而通過試管嬰兒方法獲得的胚胎有40-60%存在染色體異常，且隨著孕婦年齡越大，胚胎染色體異常的風(fēng)險越高。染色體異常是導(dǎo)致妊娠失敗和自然流產(chǎn)的主要原因。因此，健康的胚胎是試管嬰兒成功的第一步，所以植入前遺傳學(xué)篩查（PDS）技術(shù)開始越來越受到重視。