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为解决线粒体 DNA（mtDNA）突变导致疾病的遗传风险问题，研究人员开展了针对 m.10197G>A 突变的胚胎植入前基因检测（PGT）研究。结果成功诊断出突变负荷＜5% 的胚胎并实现活产。这为预防罕见 mtDNA 突变疾病提供了有效手段。
线粒体 DNA（mtDNA）疾病通常是异质性的，细胞中同时存在野生型和突变型 mtDNA。当受影响的线粒体数量达到一定水平时，疾病可能就会显现。不同组织的发病阈值不同，而且个体之间和个体内部的突变型 mtDNA 百分比水平（突变负荷，ML）也存在差异，这使得诊断变得困难，目前也没有治愈的方法。辅助生殖技术领域备受关注，胚胎植入前基因检测（PGT）成为一种有效的预防选择，能够识别 ML 低于致病阈值的胚胎。
并非所有的 mtDNA 疾病都适合进行 PGT，但对一些常见 mtDNA 突变的研究表明，卵裂球中的 mtDNA 异质性水平与胚胎 - 胎儿发育过程中各个组织的 mtDNA 异质性水平之间存在相关性。针对这些突变，尤其是 m.8993T>G 突变，已有成功进行 PGT 并诞下健康婴儿的案例报道。
m.10197G>A 突变（NC_012920.1:m.10197G>A）是 Leigh 脑病（LE）的一种罕见致病突变。在一项涉及三个携带 m.10197G>A 突变家庭的报告中，所有患病儿童在婴儿期就出现严重的 LE，大多数在 1 - 2 岁内死亡。对日本 LE 患者的研究报告显示，这种突变在日本很罕见，而且由 MT - ND3 基因导致的 LE 通常较为严重。在此，我们报告首例针对 m.10197G>A 突变成功进行的 PGT。
一名 32 岁携带 MT - ND3 基因 m.10197G>A 突变的女性和她的丈夫，为了生育健康的孩子，请求进行 PGT。他们的儿子（先证者）由健康的非近亲父母足月产下。但孩子出生后不久就出现喂养困难，体重增长不佳。4 个月时出现精神运动发育迟缓，6 个月大时因呼吸功能不全住院。根据这些症状怀疑是 LE，通过外周血进行 mtDNA 突变分析。结果证实 ND3 区域存在点突变纯合子，从而做出 LE 的基因诊断。孩子在出生 7 个月后因 LE 去世。儿子和母亲的 ML 分别＞99% 和 11%。在对包括 PGT 在内的其他生殖方法进行全面的遗传咨询后，获得了知情同意。该研究得到了研究所伦理委员会和日本妇产科学会的批准。
采用促性腺激素释放激素激动剂激发方案进行控制性卵巢刺激，获取成熟卵子并通过胞浆内单精子注射进行受精。胚胎培养至第 5 天囊胚期，从每个胚胎中取 5 - 6 个滋养外胚层细胞进行分析。提取 DNA 并通过焦磷酸测序法进行 mtDNA 突变分析。简而言之，以提取的 DNA（10 - 20 ng）为模板，使用 PCR 试剂盒（PyroPCR；Qiagen）和热循环仪（GeneAmp PCR System 9700；Applied Biosystems）进行扩增。按照制造商的说明，使用焦磷酸测序仪（PyroMark Q24 Advanced；Qiagen）和 PyroMark Q24 Advanced 试剂试剂盒对扩增的 mtDNA 片段进行测序。使用 PyroMark Q24 Advanced 软件（版本 3.0.0；Qiagen）对获得的数据进行分析。由于此前没有针对该突变进行 PGT 的报告，我们参考了一项系统综述，决定将 ML＜18% 的胚胎作为可行的移植胚胎。伦理委员会批准了＜18% 的阈值，但这对夫妇基于母亲的无症状状态，选择了更严格的＜11% 的阈值，以确保更高的生育健康孩子的可能性。除了 ML，胚胎选择还基于胚胎评分标准。在三个 PGT 周期中，共获取 15 个卵子，对 9 个胚胎进行了活检。9 个胚胎中有 2 个 ML＞95%，预测会受影响。5 个 ML＜5% 的胚胎被判定为未受影响，符合移植条件。经过四次尝试，通过双胚胎移植实现了临床妊娠。在妊娠 15 周时进行了羊膜穿刺术。羊水样本的 ML 分析结果为 0%，再次证实了 PGT 的诊断。她在妊娠 39 周时自然阴道分娩，生下一名体重 2854g 的健康女婴。孩子现在 3 岁，生长正常，没有出现任何与 LE 相关的症状。
这个案例展示了 PGT 在 mtDNA 疾病方面的潜力和挑战。一个主要困难在于 mtDNA 遗传和异质性的内在变异性，这使得从 ML 预测表型变得复杂。对于 m.10197G>A 突变，之前没有研究确定可靠的疾病表现 ML 阈值，尽管之前有报告称症状性病例的 ML 低至 67%。这对夫妇将阈值设定低于母亲的 ML，提供了一种保守的保障措施，最大化了获得未受影响孩子的机会。
在这个案例中一个值得注意的发现是，移植胚胎中的 ML（约 5%）与羊膜穿刺术分析的几乎 0% 之间存在差异。这种差异引发了疑问，即它是反映了发育过程中 mtDNA 异质性的生物学变化，还是焦磷酸测序分析的局限性，特别是在极低 ML 水平时。滋养外胚层活检假设 ML 在整个胚胎中均匀分布，但在其他情况下（如染色体非整倍体）的嵌合现象证据表明，这个假设可能并不总是成立。需要进一步研究来探索 mtDNA 在发育过程中的分布动态及其对表型预测的影响。
我们这个案例的另一个有趣之处在于，活检胚胎的 ML 极端偏向，后代要么受影响，要么不受影响。此前没有关于针对该突变进行 PGT 的研究，但本案例中胚胎的 ML 分布表明卵母细胞和胚胎中存在偏态模式。类似的现象在 m.8993T>G 突变中也有报道。这种现象是否也为 m.10197G>A 突变所特有，需要积累更多案例来确定。
这是首例针对 m.10197G>A 突变成功进行的 PGT，也是唯一一份表明这种罕见变异的遗传可能存在偏态分离模式的报告。我们得出结论，PGT 对于罕见 mtDNA 突变携带者来说是一种有用的生殖选择。
