刊載於2019年3月生殖醫學會會訊
高雄長庚婦產部生殖醫學科 蘇意茹胚胎師 / 蔡妮瑾醫師 整理
著床前胚胎染色體檢查的進展一日千里。切片與檢測方式平台也不斷進步。從Fluorescence in situ hybridization (FISH)、Array comparative genomic hybridization (aCGH)、Single-nucleotide polymorphism (SNP) arrays 到近年來的主流次世代定序Next-generation sequencing (NGS)，生物分子技術的發展在此領域佔有非常重要的地位。
胚胎通常在compaction 之後會分化成inner-cell mass (ICM) 及trophectoderm (TE) 兩種細胞層( 囊胚階段)，中央充滿液體的腔室稱為囊胚腔。隨著胚胎發育，blastocoel fluid (BF) 累積，zona pellucid (ZP) 漸漸變薄，胚胎開始hatching 準備著床，ICM 將會發育成為胎兒的部位，而TE 則是形成胎盤。關於著床前胚胎染色體檢查目前仍以侵入性的TE 切片加上次世代定序為檢測主流。然而胚胎細胞的切片檢查，對發育中的胚胎具有侵襲性；對其後代是否有潛在的長期危害也有待商榷[1]。
曾有文獻報導：經PGS 產出的後代在18 個月大時精細運動、姿勢、和肌肉張力方面有輕度異常[2]。但在一篇多中心追蹤IVF 新生兒的評估文獻表示，與PGS / PGD 相關的產科風險和新生兒不良預後，主要來自於父母雙方潛在的問題，而非PGS / PGD 這個程序[3]。
近年來發現BF 及培養液含有一些胚胎代謝產物及蛋白質，在2013 年的研究發現抽取BF 可偵測到Genomic DNA[4]，開啟了以胚胎培養液來做胚胎著床前基因篩檢的研究趨勢。傳統胚胎著床前基因篩檢需切取TE 4-6 個細胞，還要避免傷到ICM，技術門檻較高；相較於傳統的切片，取胚胎培養液或是BF 的侵入性較小、技術門檻較低，在現行常規的冷凍胚胎(Vetrification) 前有些實驗室就會做人工皺縮(artificial shrinkage) 令BF 流出，減少冷凍過程冷凍保護劑置換時間，恰好可以趁此步驟收取BF。
目前採檢游離 DNA (cell-free DNA) 的方式有很多[5-7]：(1) 用ICSI pipette 抽取BF 約0.01ul-1ul; (2) 將胚胎培養在15-25ul Culture medium 再利用Laser 將BF流出; (3)收集day3或day4-day5的胚胎培養液; (4) day3 將胚胎冰凍後解凍，再培養到day5 的培養液; (5) 囊胚冷凍解凍後再培養24 小時的培養液。取樣後偵測到informative DNA 訊號的差異度很大，從3.5%~85.7%[7]都有報導，其準確度仍有爭議。這些差異可能主要來自人類胚胎中已知的鑲嵌現象(mosaicism)，以及可能受到maternal contamination 的影響，其他像是培養液內含的HSA (Human serum albumin) 也可能有少量freeDNA 汙染。
Vera-Rodriguez et al. 在Human reproduction 發表了其研究結論：在胚胎培養液中存在cell-free DNA 能夠進行染色體診斷，儘管大多數情況下其結果與滋養外胚層切片分析結果不同 (67％ )。不一致的結果主要歸因於培養液中母體DNA 的百分比高，而胚胎本身DNA 量之中位數只有8％。從不一致的病例中，通過FISH 分析，發現91.7％的胚胎有鑲嵌的情況， 其中75 ％ 的染色體分析與滋養外胚層DNA 診斷一致， 而不是與cell-free DNA 結果相同[6]。
Kuznyetsov et al. 在PLoS One 亦有報導：胚胎DNA 量在47/47 NIPGS 樣品(28 個冷凍解凍和19 個新鮮培養樣品)中成功擴增；對於解凍胚胎，每個樣品染色體拷貝數的一致率在NIPGS 與TE 活檢之間相當；在新鮮胚胎中，從相同胚胎取得的NIPGS 與TE 樣品之整個染色體拷貝數的一致率為100％，且每個染色體的一致率為98.2％ (P> 0.05)。
因此其結論為胚胎培養液和的BF 的組合含有足夠的胚胎DNA，可用於全基因組擴增和準確的非整倍性篩選[5]。
結論
要增加non-invasive embryonic genetic screening 的準確度，除了注重檢體採集方法，盡量避免非胚胎DNA汙染，另外在DNA 收集方式、放大方式及後續DNA 分析平台都需要再進一步優化，才能確保其可行性。參考文獻
1. Li P et al. Preimplantation Genetic Screening with Spent Culture Medium/Blastocoel Fluid for in Vitro Fertilization.Sci Rep 2018;8: 9275.
2. Middelburg KJ et al. Neurological condition of infants born after in vitro fertilization with preimplantation geneticscreening. Pediatr Res 2010;67: 430-434.
3. Bay B et al. Preimplantation genetic diagnosis: a national multicenter obstetric and neonatal follow-up study. Fertil Steril 2016;106: 1363-1369.e1361.
4. Simone Palini et al. Reprod Biomed Online. 2013 Jun;26(6):603-10.
5. Kuznyetsov V et al. Evaluation of a novel non-invasive preimplantation genetic screening approach. PLoS One2018;13: e0197262.
