2010年诺奖技术新突破：预测成功率

　　

生物通报道：2010年诺贝尔生理学或医学奖授予了“试管婴儿之父”英国生理学家罗伯特·爱德华兹，以表彰他在体外受精技术领域作出的开创性贡献。

试管婴儿技术使医疗手段治疗不育症成为可能，堪称现代医学发展的里程碑。但是这项技术存在极大的不确定性，而且到目前为止试管婴儿成功率还只有20%-30%，最多也不过40%。如果能有一种方法，帮助预测胚胎植入的成功率，那么就能提高受孕率了。

来自斯坦福大学医学院，明尼苏达大学等处的研究人员通过一种非侵入性的成像方法，预测哪些胚胎将会发育成胚囊，哪些将会死去，准确度高达93%。这一新成果有望通过选择性地将胚胎植入女性子宫，帮助再生临床医学提高体外受精胚胎的成功植入率。这一研究成果公布在Nature Biotechnology杂志上。

领导这一研究的是斯坦福大学的干细胞研究中心主任Renee Reijo Pera，这位胚胎研究，及不育症研究专家获得了多项重要的研究成果，曾开发出一种技术，能把开始发育成精子和卵子的人体胚胎干细胞转变成绿色，从而在成功分离生殖细胞后，科学家便通过切换不同基因的激活和关闭状态，弄清楚是哪些基因使生殖细胞得以正常发育。这给研究人员提供了一个在培养皿中研究人类精子和卵子发展的方法。

试管婴儿的成功率只有三分之一，超过一半至三分之二的体外受精胚胎都无法达到胚囊阶段。目前，在胚胎的选择上，往往是临床医生基于他们的视觉外观，并在其发育的一些特定阶段点进行检测。但是这种仅凭肉眼的观测方法不能达到医学上的要求。

在这篇文章中，研究人员开发出了一种视频时差显微技术，利用这种技术人类胚胎，可以清楚地窥见到人类胚胎的发育。并且研究人员还发明了一个监测胚胎进度的方法，从而能预测哪些胚胎将会发育成胚囊，哪些会死去。

研究人员分析了242个受精后被冷藏12至18个小时的单细胞胚胎，通过记录受精后几天体外受精胚胎的情况，寻找可以让他们预测2天大的胚胎是否能发育成5天或6天大胚胎的可视线索。

研究人员发现，有高度可能发育到胚泡阶段的胚胎应满足三个关键条件：第一是细胞质分裂，这个细胞分裂的阶段大约持续0-33分钟；在第一阶段和第二阶段的有丝分裂之间有7.8-14.3个小时的间隔，第二阶段和第三阶段的有丝分裂之间有0-5.8小时的间隔。他们还发现，在单个胚胎中的个体细胞有不同的基因表达模式，有些细胞含有更多来自母体的转录物，另外一些细胞则有活跃的胚胎基因表达。

这项研究有助于帮助临床医生分辨胚胎质量，从而通过追踪胚胎发育过程，预测试管婴儿是否能获得成功。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Non-invasive imaging of human embryos before embryonic genome activation predicts development to the blastocyst stage

We report studies of preimplantation human embryo development that correlate time-lapse image analysis and gene expression profiling. By examining a large set of zygotes from in vitro fertilization (IVF), we find that success in progression to the blastocyst stage can be predicted with >93% sensitivity and specificity by measuring three dynamic, noninvasive imaging parameters by day 2 after fertilization, before embryonic genome activation (EGA). These parameters can be reliably monitored by automated image analysis, confirming that successful development follows a set of carefully orchestrated and predictable events. Moreover, we show that imaging phenotypes reflect molecular programs of the embryo and of individual blastomeres. Single-cell gene expression analysis reveals that blastomeres develop cell autonomously, with some cells advancing to EGA and others arresting. These studies indicate that success and failure in human embryo development is largely determined before EGA. Our methods and algorithms may provide an approach for early diagnosis of embryo potential in assisted reproduction.