染色体平衡易位携带者PGT-SR周期中囊胚形态与整倍体率的关系

The relationship between blastocyst morphology and euploidy rate in PGT-SR cycles of balanced translocation carriers

摘要

目的 探讨染色体平衡易位携带者在植入前染色体结构重排遗传学检测（Preimplantation genetic testing for structural rearrangements， PGT-SR）周期中，囊胚的形态学特征与其整倍体率之间的关联性。 方法 选取2020年9月至2024年12月期间于赣州市妇幼保健院接受PGT-SR检测的69例平衡易位携带者为研究对象，对其所检测囊胚的PGT-SR检测数据进行回顾性分析，并根据囊胚Gardner形态学评分分为优质囊胚组和非优质囊胚组。比较2组囊胚的整倍体率、嵌合体率及整倍体囊胚平衡异位携带情况。 结果 69例平衡易位携带者（89个PGT-SR周期），共活检囊胚361枚，其中优质囊胚196枚，非优质囊胚165枚。优质囊胚组的囊胚整倍体率高于非优质囊胚组、与易位断点无关的非整倍体率低于非优质囊胚组，差异有统计学意义（P＜0.05），优质囊胚组与断点相关非整倍体率及嵌合体率均高于非优质囊胚组但差异无统计学意义（P＞0.05）。根据患者意愿共有28枚囊胚完成胚胎染色体结构鉴定检查，其中优质囊胚组平衡易位携带率低于非优质囊胚组，未携带平衡易位率高于非优质囊胚组，差异无统计学意义（P＞0.05）。 结论 在平衡易位携带者的PGT-SR周期中，囊胚形态学评分仅与整倍体率相关，与胚胎是否携带易位无关。临床仅凭囊胚形态学选择胚胎并不可靠，应综合囊胚形态、非整倍体筛查和易位携带状态检测选择胚胎。

Abstract

Objective To explore the correlation between the morphological characteristics of blastocysts and the euploidy rate in the preimplantation genetic testing for structural rearrangements （PGT-SR） cycles among balanced chromosomal translocation carriers. Methods A total of 69 balanced translocation carriers who underwent PGT-SR testing at Ganzhou Women and Children's Health Care Hospital from September 2020 to December 2024 were selected as the research subjects. The PGT-SR test data of the blastocysts they were tested were retrospectively analyzed， and the blastocysts were divided into high-quality blastocyst group and non-high-quality blastocyst group according to the Gardner morphological score. The rates of euploidy， mosaicism and the carrying situation of balanced translocation in euploid blastocysts were compared between the two groups. Results A total of 69 balanced translocation carriers （89 PGT-SR cycles） were included， of the 361 blastocysts biopsied， 196 were high-quality and 165 were poor-quality. The euploidy rate of the high-quality blastocyst group was higher than that of the non-high-quality blastocyst group， and the rate of aneuploidy unrelated to the translocation breakpoints was lower than that of the non-high-quality blastocyst group， with statistically significant differences （P＜0.05）. Although the high-quality blastocyst group showed higher rates of breakpoint-related aneuploidy and mosaicism compared to the poor-quality group， the differences were not statistically significant （P＞0.05）. Based on patient preference， a total of 28 euploid blastocysts underwent additional analysis for chromosomal structural rearrangements to determine their translocation carrier status， among which the balanced translocation carrier rate of the high-quality blastocyst group was lower than that of the non-high-quality blastocyst group， and the rate of non-carrier of balanced translocation was higher than that of the non-high-quality blastocyst group， but the differences were not statistically significant （P＞0.05）. Conclusion In the PGT-SR cycles of balanced translocation carriers， blastocyst morphological score is correlated with the euploidy rate but is not predictive of whether the embryo carries the balanced translocation. Clinically， selecting embryos solely based on blastocyst morphology is unreliable； instead， embryo selection should integrate blastocyst morphology， aneuploidy screening， and translocation carrier status.

关键词

染色体平衡易位 / 植入前染色体结构异常遗传学检测 / 囊胚形态 / 染色体间效应

Key words

Balanced chromosomal translocation / Preimplantation genetic testing for structural rearrangements / Blastocyst morphology / Interchromosomal effect

染色体平衡易位是常见的染色体结构异常之一，普通人群中携带者比例约为0.2%，而在复发性流产人群中，这一比例显著升高至1%～5%^［1-2］。尽管携带者本身在表型、智力和发育方面通常正常，但其生殖细胞在减数分裂过程中易产生染色体不平衡的配子，从而导致生育障碍与不良妊娠结局^［3-5］。有研究^［6］认为，优质囊胚具有更高的种植潜能和更好的临床妊娠结局，且整倍体率通常更高。通过植入前染色体结构重排遗传学检测（Preimplantation genetic testing for structural rearrangements， PGT-SR）筛选整倍体胚胎，可有效提升临床妊娠率并降低流产风险^［7］。目前，关于囊胚形态与整倍体率相关性的研究多基于普通人群，而在染色体结构异常这一特殊群体中的研究仍相对匮乏。为此，本研究回顾性分析了本院染色体平衡易位携带者PGT-SR周期的临床资料，旨在探讨囊胚形态与整倍体率之间的关系，进一步揭示其在平衡易位患者中与整倍体、非整倍体及嵌合体等染色体状态的关联，以期为该类患者提供更精准的遗传咨询与临床决策支持。

1 资料与方法

1.1　研究对象

选取2020年9月至2024年12月期间于赣州市妇幼保健院接受PGT-SR检测的69例平衡易位携带者为研究对象，分析囊胚的PGT-SR检测数据，根据囊胚活检情况分为优质囊胚组和非优质囊胚组。纳入标准：⑴患者及配偶有一方明确诊断为平衡易位携带者（除罗氏易位），且另一方染色体核型无明显异常；⑵患者及配偶在本科室接受PGT-SR检测；⑶PGT-SR周期至少有１枚可活检囊胚；⑷患者知情同意并签署知情同意书。排除标准：⑴患有《母婴保健法》规定的不宜生育的疾病者；⑵任何一方有吸毒等严重不良嗜好者；⑶任何一方在近期接触有毒有害物质或药物处于作用期者。本研究经赣州市妇幼保健院医学伦理委员会批准［（2022）伦审临第（144）号］。

1.2　研究方法

1.2.1　体外受精与胚胎培养

根据患者具体情况，分别采用了不同卵巢刺激方案，包括拮抗剂方案、卵泡期长方案以及高孕激素下促排卵方案。注射人绒毛膜促性腺激素36～38 h后进行取卵，并通过卵细胞胞质内单精子注射（Intracytoplasmic sperm injection， ICSI）技术完成授精。受精成功后，胚胎被置于温度为37 ℃、气体浓度为5%O₂、6%CO₂和89%N₂的环境下，采用序贯培养法（G1、G2，Vitrolife，瑞典）进行培养。

1.2.2　囊胚评级与活检

囊胚形成后，采用Gardner评级标准^［8］进行评估，将扩张度≥3期且内细胞团/滋养层评分均≥B级定义为优质囊胚，将未达到优质囊胚标准的囊胚定义为非优质囊胚。选择第5 d/第6 d/第7 d（D5/D6/D7）囊胚，采用激光结合顿性切割技术实施活检操作，吸取5～10个滋养层细胞，利用G-Mops溶液对活检细胞清洗3次，随后将细胞置于含有5 μL细胞裂解液的样本管内保存。活检完成的胚胎使用玻璃化冷冻试剂盒（Vitrolife，瑞典）进行冷冻保存。

1.2.3　胚胎植入前整倍体检测

利用单细胞全基因组技术对囊胚期获得的活检细胞样本DNA进行扩增及文库构建，并利用半导体高通量测序技术对扩增文库进行测序，通过生物信息分析统计匹配到每一条染色体DNA上的有效序列数量，将统计结果与正常样本构成的参考集对比，获得染色体拷贝数的信息，从而判断胚胎是否为整倍体、非整倍体（与易位断点相关、与易位断点无关）和嵌合体。数据采用ChromGo数据分析软件（V1.8.3，亿康基因）生成检测结果。

1.2.4　染色体结构鉴定

根据患者意愿对整倍体胚胎进行易位携带者区分。运用MaReCs技术，并结合下一代测序技术（Next generation sequencing， NGS）所提供的信息来定位易位染色体断裂点的上下游单核苷酸多态性（Single nucleotide polymorphism， SNP）位点，进而构建出易位染色体的SNP单倍体分型特征。随后，对需要进行区分的胚胎进行染色体SNP单体型特征的检测，将其与易位染色体的SNP单体型特征进行比对，最终判定胚胎染色体易位携带状态。

1.2.5　观察指标

⑴整倍体率：整倍体率=整倍体囊胚数/活检囊胚数×100％；⑵与易位断点相关的非整倍体率：与易位断点相关的非整倍体率=与易位断点相关非整倍体囊胚数/活检囊胚数×100％；⑶与易位断点无关的非整倍体率：与易位断点无关的非整倍体率=与易位断点无关非整倍体囊胚数/活检囊胚数×100％；⑷嵌合体率：嵌合体率=嵌合体囊胚数/活检囊胚数×100％；⑸平衡易位携带率：平衡易位携带率=平衡易位携带的整倍体胚胎数/进行染色体结构鉴定的整倍体胚胎数×100％；⑹未携带平衡易位率：未携带平衡易位率=未携带平衡易位的整倍体胚胎数/进行染色体结构鉴定的整倍体胚胎数×100％。

1.3　统计学处理

数据采用SPSS 25.0软件进行分析。计数资料用n（％）表示，组间比较采用卡方检验。检验水准α=0.05。

2 结果

2.1　囊胚检测结果

69例平衡易位携带者（89个PGT-SR周期），活检囊胚共361枚，其中优质囊胚196枚，非优质囊胚165枚。

2.2　2组囊胚整倍体检测结果比较

优质囊胚组囊胚整倍体率高于非优质囊胚组、与易位断点无关的非整倍体率低于非优质囊胚组，差异有统计学意义（P＜0.05）；优质囊胚组与断点相关非整倍体率及嵌合体率均高于非优质囊胚组，但差异无统计学意义（P＞0.05）（表1）。

2.3　2组整倍体胚胎染色体结构鉴定结果比较

根据患者意愿共有28枚囊胚完成胚胎染色体结构鉴定检查，其中优质囊胚20枚，非优质囊胚8枚。优质囊胚组平衡易位携带率低于非优质囊胚组，未携带平衡易位率高于非优质囊胚组，差异无统计学意义（P＞0.05）（表2）。

3 讨论

多项研究证实，囊胚的形态学特征与其染色体整倍体率密切相关，优质囊胚通常具有更高的整倍体率^［9-12］，CAPALBO A等^［9］对956枚囊胚行染色体非整倍体筛查，发现染色体囊胚形态学参数与染色体整倍性之间存在关联，囊胚形态评分越高，其整倍体率越高；MINASI M G等^［13］对1 730枚胚胎植入前遗传学非整倍体检测（Preimplantation genetic testing for aneuploidy，PGT-A）周期中的囊胚进行分析，发现整倍体胚胎的内细胞团和滋养层细胞质量更高，发育速度更快，进一步证实囊胚整倍体率与其内细胞团、滋养外胚层评级及发育速度密切相关；西北妇女儿童医院生殖中心于2022年以PGT-A适应证人群为研究对象，发现囊胚形态学评分与囊胚的整倍体率有关，优质的囊胚整倍体率更高^［6］。以上研究一致认为优质囊胚通常具有更高的整倍体率，但这些研究主要针对复发性流产和高龄等PGT-A适应证人群。

平衡易位是一种常见的染色体结构异常，指1条或2条以上染色体发生断裂，相互交换片段，形成结构重排的易位染色体，人群中发生率约为1/1 000～1/500，夫妻一方或双方携带染色体平衡易位时往往会发生反复的孕早期流产，给患者带来极大困扰^［14］。染色体平衡易位携带者可通过PGT技术筛选出整倍体胚胎以降低流产风险，随着PGT检测技术的发展，还可以进一步对整倍体胚胎进行易位携带者区分，阻断易位染色体在家族中的传递^［15］。但关于染色体平衡易位人群中囊胚形态学评级与整倍体率的关系，目前研究相对有限，对于染色体结构异常夫妻的胚胎，其优质胚胎和非优质胚胎之间的整倍体是否存在差异的研究和关注较少。孙庆云等^［16］对83例患者PGT-SR周期的囊胚数据进行分析，发现囊胚整倍体率与囊胚发育天数和扩张程度显著相关，而与内细胞团及滋养外胚层评级无关。本研究发现优质囊胚组的囊胚整倍体率高于非优质囊胚组，进一步证实，平衡易位携带者PGT-SR周期中囊胚形态学评分与囊胚的整倍体率有关，提示优质囊胚仍具有更高的整倍体率。

本研究将非整倍体细分为与易位断点相关和与易位断点无关进行分析。与易位断点相关的非整倍体主要源于减数分裂过程中四射体的形成，其产生机制涉及复杂的染色体分离方式^［17］，本研究发现，与易位断点相关的非整倍体率与囊胚形态无关，而与易位断点无关的非整倍体率与囊胚形态相关，且非优质囊胚的与易位断点无关的非整倍体率更高，与既往研究结果相符^［18］。有研究^［19-20］认为平衡易位携带者形成配子过程中，产生易位断点无关的非整倍体可能与染色体间效应有关，该效应是指参与重排的染色体在减数分裂期间会破坏纺锤体上的染色体排列来干扰其他染色体的正确分离，从而增加其他染色体发生数量或片段异常的风险。相关研究报道染色体间效应约增加5%染色体非整倍体的风险^［21］，本研究优质囊胚与断点无关的非整倍体率为18.30%，推测除染色体间效应外，可能还受到其他因素的影响。本研究创新性揭示了染色体平衡易位群体中胚胎形态与染色体异常类型的特异性关联。这一发现为优化PGT-SR检测策略提供了重要启示——对于形态学评分较低的胚胎，应加强全染色体组筛查以排除染色体间效应相关异常。

综上所述，在平衡易位PGT-SR周期中，尽管形态学优质的囊胚更可能为整倍体，但形态学评分无法有效识别与易位断点相关的非整倍体。鉴于平衡易位导致异常配子比例很高，仅凭形态学选择胚胎并不可靠。因此，结合非整倍体筛查与易位携带状态检测进行综合评估，是为此类携带者助孕的更优策略。

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基金资助

江西省卫生健康委员会科技计划项目(202312033)