人类辅助生殖技术的临床应用与发展趋势

发布时间:2020-09-21       作者:田莉       来源:临床实验室        浏览:2378       收藏: 0

自从1978年7月29日路易斯-布朗在英国伦敦出生,开启了一个全新的治疗不孕不育症医学技术领域:人类辅助生殖技术(artificial human reproductive technique ART),即以生育为目的的将女性的卵子取到体外与精子共培养受精,发育成胚胎后再移植回女性体内妊娠的技术,也称为体外受精胚胎移植(in vitro fertilization embryo transfer IVF-ET)。此后以IVF为基础衍生出一系列技术,包括配子(即:卵子和精子)和胚胎的冷冻保存复苏(freeze-thaw)技术;针对于男性严重少弱精子症及通过睾丸或附睾穿刺获得精子,实施的单精子卵胞质内显微注射技术(intracytoplasm sperm injection ICSI);针对于家族遗传性疾病或遗传致病病基因携带者夫妇生育的,阻断遗传疾病的胚胎种植前遗传学检测技术(preimplantation genetic test PGT)等一系列技术。  

一、辅助生殖技术发展状况

自ART诞生40余年来已在世界范围广泛得到应用,近1000万新生儿通过ART出生,在北欧一些低生育率的国家,每年通过IVF/ICIS出生的新生儿甚至占到全年出生新生儿7%。近年来我国IVF/ICSI的治疗量也不断增加,2019年的统计突破100万个取卵周期,每年也有将近30万左右的新生儿通过该技术出生。针对于不育症的治疗,ART技术是非常有效的,解除千千万万个家庭不能生育下一代的痛苦,但是随着该技术的普遍应用,同时带来的问题也不断突显出来,如:对于ART出生子代安全性的评估、技术实施过程并发症的防治,以及随着基础研究深入及其它相关学科的发展,对于ART技术提出新的要求:如:肿瘤患者的生育力保存,遗传疾病的阻断,卵子的构建等。同时ART的一些问题也不断存在伦理的争议。

二、辅助生殖技术临床应用

1. 常规的男女性不孕不育症:1978年最早诞生的辅助生殖技术被称为常规的体外受精胚胎移植技术(IVF),主要针对于因输卵管阻塞精子和卵子不能相遇受精的女性不孕原因的夫妇,通过阴道超声引导穿刺将女性卵子取到体外,和经过洗涤优化处理后一定数量的的精子混合过夜受精培养,发育成胚胎后移植入妻子子宫内种植妊娠,俗称第一代试管婴儿。俗称的第二代试管婴儿诞生于1992年,发明时主要是针对于严重少弱精子症和无精子症需要从睾丸和附睾中穿刺获取精子的男性因素不孕夫妇,由于这部分男性的具备受精能力的精子数有限,需要显微注射的技术将单个精子注射入卵子胞质内使其受精,称为单精子卵泡浆内注射技术(ICSI)。目前IVF和ICSI技术(IVF/ICSI)除了适用于输卵管性及男性不孕外,也适用于使用其它治疗方法仍然不能妊娠的其他原因的不孕症:如:子宫内膜异位症、多囊卵巢综合征及高龄患者等,相对于其他不孕治疗手段来讲,IVF/ICSI的治疗有效性是肯定的,从每年北京质控中心的统计数据看,每胚胎移植周期的平均活产率(live_birth rate LBR)为30~35%。对于IVF/ICSI的活产率影响因素最大为女性患者的年龄,女性30岁以后,卵巢功能开始下降,37岁后更为明显,卵子的质量下降,IVF/ICIS的成功也会显著降低。

2. 胚胎植入前遗传学诊断技术和优生优育:1990年世界上诞生了第一例选择排除性连锁疾病的胚胎移植入母体获得妊娠分娩新生儿,标志着PGT技术的诞生。PGT技术,即:通过IVF技术获得胚胎后,在胚胎植入母体前将胚胎卵裂球进行活检,选择没有携带致病基因或染色体的胚胎进行移植,旨在阻断染色体疾病和单基因遗传病的垂直传递。随着显微操作技术和单细胞遗传诊断技术的进步,PGT的临床应用在全球范围内逐年上升,成为防治出生缺陷的手段之一。PGT技术PGT的前身是胚胎植入前遗传学诊断(Preimplantation Genetic diagnosis)和胚胎植入前遗传学筛查(Preimplantation Genetic Screening)。2017年美国生殖遗传学会(American Society for Reproductive Medicine, ASRM)将PGD和PGS更名为胚胎植入前遗传学检测PGT,包括三个方面:胚胎植入前非整倍体检测(Preimplantation Genetic Testing for aneuploidies,PGT-A),胚胎植入前单基因遗传病检测(Preimplantation Genetic Testing for monogenic/single gene defects,PGT-M),胚胎植入前染色体结构重排检测(Preimplantation Genetic Testing for chromosomal structural rearrangements,PGT-SR)[1]。染色体异常:夫妇任一方或双方携带染色体结构异常。单基因遗传病或夫妇任一方或双方携带有严重疾病的遗传易感基因的致病突变,如遗传性乳腺癌的BRCA1、BRCA2致病突变。人类白细胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)配型:曾生育过需要进行骨髓移植治疗的严重血液系统疾病患儿的夫妇,可以通过PGD选择生育一个和先前患儿基因型相同的孩子。不明原因反复自然流产2次及以上。不明原因反复种植失败移植3次及以上或移植高评分卵裂期胚胎数等。

3. ART与生育力保存:近年来癌症的发病有年轻化的趋势,所幸的是癌症诊疗技术水平也在不断提高,治愈率也在不断升高,使得越来越多的年轻女性患者在癌症治愈后仍然存在生于要求,但是在肿瘤手术、放疗及化疗过程中有可能造成女性生育力的永久性损伤,所以在肿瘤治疗前或治疗过程中提前进行生育力保存,为痊愈后患者的生育成为可能。包括胚胎冷冻保存、卵子冷冻保存、未成熟卵母细胞冷冻及卵巢组织冷冻等。各技术的适用人群、技术成熟度、解冻后妊娠成功率、特别是得到活产儿的几率目前各不相同,就各项技术的发展现状介绍如下。胚胎冷冻技术是目前女性生育力保存最成熟的技术,也是最早成功应用于临床的技术,适用有固定性伴侣的女性(中国需已婚女性),卵子冷冻适用于未婚女性。胚胎冷冻技术是目前相对成熟的技术,解冻移植后的活产率可达到30%,冷冻卵子的活产率相对更低,受女性年龄影响。由于女性每个月经周期只有一个卵子发育成熟,所以胚胎和卵子冷冻需要使用超排卵以获得一定数量的卵子提高今后患者妊娠的机率,而超排卵需要10天左右的时间,这个时机选择很重要,要在既不耽误患者的肿瘤治疗,又能尽量减少患者已实施的手术、放射和化疗对于卵巢功能及卵子质量带来的负面影响。使用外源性药物使多个卵泡发育,体内雌激素的水平会高水平急剧提高,对于年轻女性易患的激素依赖性性肿瘤存在风险。有些患者由于时间和病情没有超排卵的时机和可能,只能将卵巢中未发育成熟的卵母细胞取出进行冷冻保存,由于未成熟卵母细胞体外成熟技术的限制,该冷冻方法目前可获得活产儿的机率更低。卵巢组织冻存技术近年来得到很大发展,它是一种运用低温生物学原理冷冻保存卵巢组织的生育力保护方法,是青春期前女性或放化疗无法延迟的生育年龄女性唯一生育力保存的选择,大部分卵巢组织的冷冻保存的目的是希望患者疾病治愈或肿瘤控制到允许生育后,将卵巢组织解冻并移植回体内(原位和/或异位),以利于恢复生殖内分泌和生育功能。但是对于白血病患儿的卵巢组织冷冻及自体移植,有专家认为白血病细胞存在于全身的血液循环中,因此不能确定冷冻卵巢组织中的肿瘤细胞污染问题,因此无法评估后续卵巢组织自体移植后的安全性。由此,目前进行的多步动态培养系统培养原始卵泡使之体外成熟后进行体外受精生育,但是技术仍处于研究阶段, 需进一步的探索。

三、辅助生殖的风险及安全性

在ART技术中始终存在两大合并症即:卵巢过度刺激综合征(OHSS)和多胎妊娠,OHSS由于超排卵使得多个卵泡发育,高雌激素水平导致的卵巢过度刺激综合征,由于雌激素影响血管通透性增加,液体渗透如第三间隙,出现腹、胸腔积液,血液浓缩,脏器供血不足损伤,血栓形成,严重者会影响患者生命安全,是在超排卵过程中重点防治的并发症,随着拮抗剂方案的适用,及选择性全胚冷冻技术等的应用,重到极重度的OHSS发生率逐渐减少。

另外,就是ART技术使多胎妊娠率较自然状态发生的多胎率提高几十倍,双胎妊娠的风险,早产为单胎7~10倍,妊娠高血压为单胎3~4倍,胎盘早剥为3倍,还有宫缩乏力、产后出血、双胎输血综合证、低体重儿等,直接威胁母婴健康。对于早产、低体重和小于胎龄儿,父母往往认知不够,认为通过今后加强喂养可以弥补,实际上这个观点是个误区,1990年Barkart就提出了成人疾病的胚胎和胎儿源性的理论,其后有很多研究印证了该理论,该理论指出了胎儿宫内发育的状况对于其一生身心健康的影响,如有研究就发现早发的成年人的代谢性疾病与出生低体重相关。所以,目前ART技术水平的提高也在于降低移植胚胎数,我国相关的技术规范也由可移植3个胚胎降低到建议患者进行胚胎移植,以降低多胎率。也希望通过社会媒体的宣传,广泛普及多胎妊娠的对于母婴风险特别是对于后代发育存在的潜在风险。

多个通过对于采用IVF/ICSI技术出生的子代与自然妊娠子代随访发现,通过ART的子代出生缺陷风险率较后者高于自然妊娠出生缺陷发生率的30~40%(2018年我国总出生缺陷率0.68%),同时也表明ART出生的低体重儿、早产、小于胎龄儿、死产、围产儿死亡率、新生儿进入重症监护室率、胎膜早破、妊娠期高血压及妊娠糖尿病等的发病率均高于自然妊娠;Guo的荟萃分析了在对子代与代谢相关的疾病随访发现,通过IVF/ICSI分娩的未成年人及年轻的成年人的平均血压高于自然妊娠出生同龄人群,在修订了BMI水平后,发现IVF/ICSI出生者有低的低密度脂蛋白水平及高的快速胰岛素水平。对于不同的技术对于子代影响也发现,ICSI子代的出生缺陷率高于IVF,本团队也曾经对于通过新鲜胚胎移植和冻融胚胎移植妊娠的孕期和分娩期并发症研究发现,冻融胚胎移植妊娠的妊娠并发症发生率更高。

四、辅助生殖技术研究方向及发展趋势

首先,子代及母婴安全性一直是辅助生殖技术关注的重点。也有人指出ART作为医疗技术之一,从没做过临床实验,一诞生就应于临床,从40余年的实践证明治疗不育症是十分有效的,其医疗成果即子代的有效性无从置疑,但是安全性应该贯穿于子代终生,甚至于延续与下一代,所以对于终身子代健康,包括身体、心智精神等观察和随访即相对应的技术的修正一直是该领域关注的重点。不断有相关的子代随访结局的提示,也不断有相关的药物、超排卵方案、实验室培养基、培养环境等的改进。

母婴安全也是近期关注的重点,包括从减少移植胚胎数减少多胎妊娠率,到选择性单胚胎移植,甚至在一些国家已开始强制性单胚胎移植,以减低堕胎妊娠风险,保障母婴安全。其实这个举措的实施也进一步促进临床和实验室的研究如何得到一个更好的胚胎和更适宜的子宫内膜的容受性。

优生优育一直是社会关注的重点,目前通过PGT技术可以阻断一些家族遗传性疾病,例如地中海贫血,对于一些有遗传倾向的癌症,如BRCA基因遗传的乳腺癌阻断,PGT技术的发展依赖于基因检测技术的发展,随着研究的不断深入有可能越来越多的疾病可以阻断。

生育力保存,也是目前的热点之一,主要对于青春期前和年轻女性易发肿瘤患者的生育力保存。保存的时机,方式,今后对于生育的价值等的研究。

ART技术自诞生的42年来,技术手段、治疗范围、治疗效果有了迅猛的发展,但是由于该技术的特殊性,由此产生的健康问题可能涉及后代的终生甚至于再下一代;随着基础研究的发展,某些技术和ART结合后可能出现更大应用空间,但是正如人们所说任何技术都是双刃剑,造福于人类的同时也会带来负面的作用,例如基因编辑技术和IVF的结合应用一直是备受争议的问题。所以在ART领域伦理问题倍受重视,保护患者,保护后代健康应该是ART技术秉承的原则,希望在该技术不断发展的今天,关注患者和子代终身健康成为技术使用最重要的考虑要素。

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