PGS 可增加試管嬰兒的成功率嗎？ @ 陳俊凱醫師的部落格~~-不孕症,人工受孕, 試管嬰兒, 著床前胚胎遺傳診斷

寫在前面：

常常病人把PGD 跟PGS 當做一樣的事情。也有人將胚胎細胞的染色體檢查通通認定成 PGS，誤認為PGD 就是僅指胚胎細胞的基因檢查。另外有人會誇大或污衊PGS 的用處。這幾年來有許多研究報告討論PGS。歐洲生殖醫學會(Human Reproduction，2010年2月)最近也發表他們的看法與建議。個人認為PGS 有其歷史定位，目前雖然不應廣泛使用，對於個別案例也有適用的時機。所以整理如下，希望有興趣的人可以參考。

<緣由>

試管嬰兒技術的純熟，使得人類可以在胚胎未著床前先取得遺傳物質作診斷。這項診斷技術叫胚胎著床前遺傳診斷 (pre-implantation genetic diagnosis；PGD)。1990年英國Dr. Handyside 報告第一例使用於性聯遺傳疾病診的PGD個案。PGD 技術的發展主要是為了避免遺傳疾病在下一代發生，以及避免懷孕的母親必須因為懷有問題的胎兒必須面臨流產的痛苦。

後來有人將這胚胎診斷技術推廣到篩選胚胎染色體數目的正確性，期望選取染色體數目正確的胚胎再植入，原本的目標是提高懷孕率，減少植入胚胎數目，減少流產率。這種診斷方式我們稱 pre-implantation genetic screening (PGS) 或 pre-implantation genetic diagnosis-aneuploidy screening (PGD-AS)。

< PGD 與 PGS 的差異>

PGD 是用於夫妻 (精卵來源) 雙方或一方有基因遺傳問題或染色體的問題。

PGS 是指夫妻雙方 (精卵來源) 沒有染色體問題，是為了篩檢胚胎染色體數目是不是正確 (aneuploidy screening)。

<傳統 PGS 的適應症>

1. 高齡婦女

2. 覆發性流產

3. 重複性試管療程失敗

4. 嚴重男性不孕因素

<細胞採樣的三個時期>

胚胎細胞的取得可以是從三個階段，它的優缺點如下:

1. 成熟卵子取極體細胞，優點是沒有影響到胚胎細胞，缺點是僅知道女方的遺傳物質狀況，無法知道男方的 (精子的)。另外，極體細胞也較脆弱。

2. 第三天胚胎 (6到11細胞時期) 取1到2個細胞，優點是技術應用上較方便，缺點是這時期的胚胎常有馬賽克現象 (mosaicism)。

3. 第五天的囊胚期取 trophectoderm 的細胞，trophectoderm是將來發育成胎盤的部份。優點是可以取較多的細胞，但須有穩定的囊胚期培養環境，而且常需要配合冰凍胚胎，保留到診斷結果出來再解凍植入。

<檢測染色體的方式>

目前檢測染色體數目是否正確的方法是使用螢光原位雜交方式 (fluorescence in situ hybridization；FISH)。因為我們拿到的胚胎細胞屬於間期細胞期，顯微鏡下，看不到染色體。必須在每一條染色體上找到標記，將帶有螢光的標記與細胞作用，然後在螢光顯微鏡下就可看到各種顏色的螢光，藉以判斷各種染色體的數目。目前， FISH 一次只能看到五種螢光，也就是一次最多判斷5種染色體。藉由脫色與再染一次螢光的方式，理想狀況可以評估到9到11種染色體。

另外，有一種檢查方式是競爭性基因雜交 (comparative genomic hybridization；CGH)。可以看23對染色體遺傳物質的量，藉以判斷數目是否正常或是否有某條染色體片段增加或減少。惟 CGH 的檢查過程複雜，不適合於臨床普遍使用，而且檢查至少耗時2-3天。

最近，有新的方式可以先均勻放大遺傳物質 (multiple displacement amplification；MDA) 到一定的量，再配合晶片科技的使用；將來可以迅速且準確的提供結果。

< font>技術面的限制>

現階段的FISH技術僅能檢查部分染色體的數目。曾有研究報告比較FISH與 CGH的檢測方式。結果顯示有高達25%不正常的胚胎，曾以FISH方式判斷是正常的。可能的原因是，FISH檢查所選取的染色體標記，並不涵蓋這些不正常的染色體種類。

過去的統計顯示，取出要檢查的細胞約有10%得不到檢查結果，或是與胚胎的其他細胞結果不一致。沒有結果，有可能是由於選取的標記連結不上染色體。結果不一致，有可能是染色體的空間方向或重疊，使得螢光訊號分離或散開，導致判斷錯誤。

先前也有研究報告指出第3天FISH的結果與第5天FISH的結果吻合率約83%。

導致胚胎染色體數目不對(aneuploidy)的源頭可以在幾個步驟。在有絲分裂或減數分裂時，同一對染色體會平均分配到子細胞。如果沒有分開稱 non-disjunction (圖1)。這會這會導致子細胞的染色體數目異常 (aneuploidy)。如果 non-disjunction 發生在精子與卵減數分裂的時候，那麼，形成的胚胎的所有細胞均是染色體數目不正常。如果 non-disjunction 發生在合子 (zygote) 之後的有絲分裂，那麼，會造成胚胎同時有正常的細胞株與不正常的細胞株，這種情況叫馬賽克現象 (mosaicism)。理論上，至少要拿兩個以上的細胞檢查，才能查覺有無馬賽克現象。而且，除非是全部的胚胎細胞都做檢查，否則無法查出所有的馬賽克現象。

圖1: 減數分裂造成染色體異常的情況

有證據顯示，被認為染色體數目不正常的胚胎，培養到囊胚期，竟然有一半會自己修正為正常數目的胚胎。解釋這種現象的理論可能如下：

1 不正常的細胞株慢慢被淘汰。

2 不正常的細胞株會自我修正。

3 先前的檢查 (第3天FISH的結果) 是錯誤的。

第3天的胚胎取一個細胞檢查並不一定百分百就代表胚胎的情況。這個技術的限制其實在先前就知道了。但是型態好的胚胎，發生馬賽克的機會較小，所以傳統上認為發育型態好的胚胎，才有做 PGS 的意義。但是，最近有篇研究報告發現，第三天胚胎染色體的不穩定狀況遠比我們以前的了解還嚴重。2008年比利時的一個研究團隊提出一篇震撼的報告 (Nature Medicine 2008) 。有9 對接受 PGD的年輕夫婦(太太年齡小於35歲) ，將所剩餘不植入的23個型態優良的胚胎捐作研究。研究團隊將每個胚胎的所有細胞均用晶片科技(BAC array 及 SNP 的 copy number 資料) 詳細分析。在23個”好”的胚胎中，所有細胞均是染色體數目正常的胚胎，竟然只有2個(9 %)。而不正常的胚胎中，有 83% 有整條染色體數目不正常的 mosaicism。9%是 uniparental disomy，70%有染色體片斷的異常(包括缺損，複製，放大)。(圖 2)

圖2: 第三天胚胎細胞發生馬賽克現象的例子

另外，有趣的現象是 21個不正常的胚胎中，有10個胚胎(48%)至少有一個染色體數目正常的細胞。回想我們臨床上35歲以下的婦女做試管療程的成功率並不差，再對照這篇報告的結果，是否也反映胚胎會自我修正。第三天的胚胎只要有正常的細胞株，是否就可能會逐漸修正為正常的胚胎。

<2008年美國生殖醫學會的建議>

由於 2007 年新英格蘭醫學期刊的一篇隨機控制研究( RCT) 顯示，高齡婦女接受 PGS 並不會增加活產率。隨後幾篇研究報告也顯示同樣的結論。所以目前沒有證據證明PGS可以增加高齡婦女接受試管療程時的活產率。同樣的，目前也沒有證據證明PGS用於其他適應症 (覆發性流產，重複性試管療程失敗，嚴重男性不孕因素) 的好處。但是，目前仍沒有關於後三種適應症的RCT的研究報告。

<歐洲生殖醫學會所屬的 PGD 協會的聲明>

歐洲生殖醫學會所屬的PGD協會於2010年發表立場聲明(Human Reproduction，2010年2月)，強調裂殖期(第3天)胚胎染色體有相當高比例的馬賽克現象，以及傳統FISH檢查技術的限制，可能導致目前臨床研究報告無法顯示PGS的好處。協會建議將來的研究應在不同時期採取細胞，例如，卵子時期取極體細胞或囊胚期取 trophectoderm 細胞。並利用晶片技術檢查所有的染色體，這樣才能決定PGS是否可以改善活產率。