Nature Medicine重磅！植入前和产前染色体检测弊大于利？

细胞遗传学的临床应用通过产前诊断进入生殖医学实践，目的是检测怀孕期间的基因异常。20世纪90年代，细胞遗传学检测扩展到体外受精（IVF）期间的胚胎，最初用于单基因疾病（植入前遗传学诊断，PGD），随后不久用于染色体异常（植入前遗传学筛查，PGS），目前称为非整倍体植入前遗传学检测（PGT-A）。PGT-A是一种极具争议的程序，在美国，目前大约有一半的体外受精周期提供PGT-A。

体外受精非整倍体（PGT-A）植入前基因检测示意图  图片来源：Nature Medicine

自从体外受精技术引入以来，各种研究对细胞和亚细胞动力学的空间和时间方面提供了更高的分辨率，从而揭示了胚胎生物学以前未知的方面。与正常的二倍体有丝分裂细胞不同，受精的人类卵子被认为依赖于父系遗传的中心体，通过协调的有丝分裂和胞质分裂来指导第一个细胞周期。然而，有丝分裂纺锤体的共聚焦显微镜清楚地显示，8细胞期紧实之前的初始和后续细胞周期并非如此。中心体复制错误通常会导至三聚纺锤体和异常染色体分布相关的分裂期停滞。

目前的共识是，在胞质分裂与有丝分裂染色体分离的同步过程中，初始细胞周期极易出错，从而有助于显著的可塑性。与癌细胞一样，早期人类胚胎缺乏在有丝分裂期间协调染色体分离（有丝分裂）和胞质分裂的分子机制。因此，卵裂阶段的人类胚胎是自然的非整倍体镶嵌体，具有消除胚胎谱系内异常细胞的机制。胚胎外细胞谱系对非整倍体细胞更具耐受性，并注定在胎盘中获得和维持高突变和非整倍体负荷。这可能通过保护胎儿不受非整倍体影响，同时通过在滋养层细胞中的非整倍体增强着床，从而为胎儿带来潜在的生存优势。

胚胎和妊娠的染色体检测依赖于两个不再成立的假设：第一，正常人普遍是整倍体，因为其他任何东西都会自动指示疾病；第二，一个小的DNA样本可以代表完整的有机体。从着床前胚胎、早期妊娠甚至成熟人类中提取的染色体分析样本不一定反映完整的生物体，因为人类来自截然不同的胚胎和胚胎外细胞谱系，分别产生胎儿和胎盘。

在PGS/PGT-A期间从滋养外胚层、绒毛膜绒毛取样（CVS）期间从胎盘或在流产时从滋养层获取的活检将仅反映非自我校正的胚外细胞谱系，而非胚胎。在小鼠和人类中，只有胚胎谱系可以自我纠正。胎儿（而不是胎盘）可以从PGT-A下游自我纠正，而胎盘则充满非整倍体和突变。

两个谱系的甲基化模式也不同，胎盘和癌组织一样，表现出明显的低甲基化。因此，滋养外胚层的活组织检查永远不能完全代表胚胎细胞谱系或妊娠结局。胎盘中的甲基化模式与恶性组织的甲基化模式相似，但与其他非恶性人体器官的甲基化模式不同，这支持了长期以来的假设，即早期人类胚胎与恶性肿瘤之间存在共同特性。染色体不稳定性导至非整倍体是胚胎着床和肿瘤侵袭性的特征。因此，PGT-A检测到的胚胎中的非整倍体可能是植入潜力增强的一个指标，这一理论得到了带有一些非整倍体DNA的胚胎移植后高活产率的支持。

胚胎非整倍体曾经被广泛认为起源于减数分裂并且存在于每一个细胞。因此，小型滋养外胚层活检（TEB）可以反映完整的胚胎。此外，囊胚期的嵌合体被认为是罕见的，在2-13%之间。然而，单细胞研究表明，超过80%的胚胎存在非整倍体，其中大约三分之二是有丝分裂起源的。因此，在单个TEB中检测非整倍体并不一定能确定完整的胚胎，而且通常无法因此进行诊断。

使用无细胞胎儿DNA的诊断测试，如IVF中的非侵入性（ni）PGT-A和妊娠早期的母血测试，问题更大，因为谱系来源始终未知，导至假阳性风险增加。由于胚胎谱系内的自我校正和DNA数量的增加，在妊娠晚期进行的检测将更加准确。来自胚胎外细胞系的无关非整倍体也可能进入产科液体活检，产生假阳性结果。

非整倍体被错误地认为是导至大多数流产的原因，而非整倍体最多只导至一半。由于关联并不总是意味着因果关系，因此检测到的每一个非整倍体也不能自动对流产负责。大多数非整倍体胚胎要么不植入，要么导至早期流产。一些三体和性染色体异常可以存活到分娩，但为什么一些存活而另一些死亡尚不清楚。母体免疫系统过度活跃，通常涉及自身免疫炎症，是导至流产的第二常见原因，可能通过未知机制增加妊娠的非整倍体风险。非整倍体在足月前也可以镶嵌，只有一定比例的细胞表现出异常核型，并且这一比例在不同器官之间有所不同。例如，在特纳综合征中，卵巢中的镶嵌现象可能比血液中更明显。

由于所有这些原因，PGS和PGT-A诊断建立在生物学上不正确的假设和2016年未经验证的指南之上。这些指导方针至今仍有影响力，没有对方法进行描述，没有同行评审，没有作者身份证明，也没有任何参考文献。该指南将整倍体和非整倍体的二元诊断改为正常、镶嵌和非整倍体。指南中的镶嵌定义是“仅在一个~5细胞滋养外胚层活检中存在多个细胞谱系”。

这一定义不同于镶嵌的标准生物学定义，镶嵌是“在单个个体或组织中出现两个或多个具有不同遗传或染色体组成的细胞系”。用于区分整倍体（<20%）、镶嵌体（21–80%）和非整倍体（>80%）胚胎的单个活检组织中非整倍体DNA的百分比是从未验证过的截止点，美国许多实验室现在利用不同的百分比。

最近，基于培养基中胚胎的无细胞DNA必须反映胚胎倍性的假设，将第四种版本的PGT-A，即所谓的niPGT-A（或PGS 4.0）引入临床实践。niPGT-A被描述为在诊断上不如目前使用的PGT-A，但一些体外受精中心已经开始商业化提供niPGT-A。在澳大利亚，niPGT-A已成为集体诉讼的主体，患者声称正常胚胎被误诊为异常并被处理，从而剥夺了他们怀孕的机会。

关于废弃哪些胚胎或终止哪些妊娠的决定应该有强有力的证据支持。必须尽量减少对具有良好妊娠潜力的正常胚胎的废弃，以及不必要的终止妊娠。不幸的是，假阳性结果仍在继续，导至大量胚胎被不必要地处理和不必要的终止妊娠。

所有诊断测试在使用前都应经过验证，然而自20世纪90年代以来，PGT-A一直在四个连续版本中使用，没有进行此类验证。此外，最近的一项大型临床试验发现，接受PGT-A诊断的女性与常规IVF治疗的女性之间的活产率没有差异。

除了无效外，PGS/PGT-A现在也被发现对一些患者造成伤害。尽管每天都有大量具有巨大怀孕潜力的胚胎被处理掉，但许多女性也被错误地告知，她们的自体卵子不再能够支持怀孕，从而过早地将她们推向第三方卵子捐献，剥夺了她们的基因生育能力。

由于这些危害，生殖医学中的染色体检测要求专业协会或授权监管政府机构进行特殊的伦理考虑和更密切的监管指导。

尽管PGS/PGT-A存在明显的缺陷，但对胚胎的检测正在扩大而不是缩小。这包括非侵入性胚胎检测，不仅包括染色体检测（niPGT-A），还可能包括非侵入性蛋白质组学和代谢组学。出于类似的原因，这些检测也可能不准确，导至大量假阳性，如果胚胎在下游自我纠正，在囊胚阶段进行检测几乎没有意义。

另一种新的诊断方法是通过多基因风险评分选择胚胎，这也引起了一些关注。多基因风险评分被推广为允许对未来健康和其他结果进行个体化预测，这些预测来自全基因组关联研究。美国和海外的几家公司已经向公众提供了基于多基因风险评分的胚胎检测。

尽管多基因风险评分越来越有效，但它们仍然具有很强的实验性。它们潜在的临床应用主要是用于识别有可能患上常见晚发性疾病的成年患者，而很少有研究将其用于检测人类胚胎。生殖医学多基因风险评分已在未经事先验证的情况下向公众提供，也未对其潜在的社会后果进行充分讨论，因为这些评分不仅具有检测疾病的潜力，而且在理论上也可能使父母有可能赋予子女特殊的身体或认知技能。这种干预可能会导至意外的不良后果；例如，教育程度的高多基因风险分数也会增加双相情感障碍的风险。欧洲人类遗传学学会（European Society for Human Genetics）反对在体外受精（IVF）过程中使用多基因风险评分进行胚胎选择，称其为“不道德、未经证实的做法”。

生殖医学中的基因检测应该以严格的科学为基础，对疗效透明，并受到适当的监管。首先，胚胎的基因检测必须考虑到在植入前和围植入期阶段对人类早期发育的新见解，这已被人类遗传学界广泛认可。其次，胚胎基因检测的提供者必须在产品的可靠性方面更加透明和准确。第三，胚胎的遗传试验应该最好是由专业协会监督，但如果这是不可能的，可由州和/或联邦政府机构，如美国食品和药物管理局（FDA）。FDA目前没有监督这些他们认为是为IVF或怀孕早期“内部开发的测试”。这些步骤将确保生殖医学中的染色体检测发挥其改善生殖成功的潜力。

这篇评论的意见，你怎么看呢？