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- 作者:杨菁|发布时间:2009-12-01|浏览量:652次
周灿权
1978年世界上诞生了第一例体外受精与胚胎移植(In Vitro Fertilization and Embryo Transfer, IVF-ET)婴儿,俗称试管婴儿,这是不育症治疗史上的里程碑。至今20余年的历程,以此为基础,伴随着其它学科的先进技术的诞生和发展及其相互渗透,辅助生育技术已获得了长足的进步。湖北省人民医院生殖医学中心杨菁
药物
促性腺激素:使用外源性促性腺激素进行超排卵是IVF-ET技术的一大进步,也是它的一个关键步骤。第一例成功的IVF-ET是一个自然的月经周期,显然卵子数目的限制严重影响早期的治疗效果,后来相继使用了克罗米酚(CC)和人绝经期促性腺激素(HMG)或两者的联合给药,大大地改善了IVF-ET的成功率。80年代中期,人们采用口服避孕药以调整月经周期,直至1988年,在超排卵中引入促性腺激素释放激素类似物(GnRH-a),有效地控制了据报道在超排卵周期发生率可达30%的早发LH峰的发生,从而进一步改善了超排卵的质量。此后便确立了药物去垂体在超排卵中的地位。此后的研究显示外周血的高LH水平对卵子发育乃至此后卵子的受精和胚胎的早期发育有不良的影响,因而出现了主要含FSH、基本不含LH的促性腺激素制剂如Metrodin ( Serono ),即在超排卵中以FSH取代HMG。这一思想进一步发展的结果就是高纯度FSH(FSH-HP)的使用。FSH-HP中几乎不含LH,因此特别适用于那些体内有较高LH水平的如多囊卵巢综合征病人,它更少引起体内雌激素水平的过度升高和卵巢过度刺激综合征的发生,妊娠后流产率也低。此外,它所含的尿杂质蛋白更低。以后,随着这分子生物学技术的发展,基因重组技术导致了重组促性腺激素的产生。重组的FSH(r-FSH)是更高纯度的产品,不含LH和尿蛋白,且FSH含量稳定,药品批间活性的差异小,医生能更好地掌握剂量与卵巢反应之间的关系;药物可以用于皮下注射而方便病人使用,局部的不良反应更少,从而获得普遍的接受。1997年3月9日世界上诞生了一例全部使用重组促性腺激素包括重组人FSH、重组LH和重组人hCG治疗后获得妊娠的婴儿,它标志着在不育治疗领域药物合成历史上的转折点。
对于r-FSH,一个新的趋势是将在产品中采用重量标称(Filled-by-Mass,FbM)取代原来的生物学活性标称,即以重量单位而不是活性单位表示药物的剂量。文献上已经有资料比较这两种标称方法在临床应用上的差异,认为对于超排卵的反应性,重量标称的r-FSH在不同的批间有更具一致性的临床效果。
此外,已经有通过改变分子的结构以延长FSH的半衰期从而产生长效FSH或采用高活性的小片断形成新的剂型以产生口服促性腺激素的构想。
毫无疑问的是,促性腺激素的故事将会延续。
促性腺激素释放激素类似物(GnRH-analogue)
1. 促性腺激素释放激素激动剂(GnRH-agonist,GnRH-a)
对促性腺激素释放激素(GnRH)受体有更高的亲和力,并且强百余倍而更为持久,当它存在时,大部分的受体被占据并移至细胞内,使垂体的受体明显地丢失并得不到补充,因而垂体不能对内源性或外源性的GnRH进一步发生反应。其结果就是垂体的LH和FSH分泌显著减少,呈药物去垂体状态,这种现象被称为垂体的降调节,它可随停药而恢复。在超排卵中使用GnRH-a有如下优点:(1).抑制早发LH峰的发生,避免其对卵子的质量的影响;(2).降低血浆内的LH水平,特别是对基础LH水平增高的多囊卵巢综合征的病人尤为合适;(3).在卵泡的募集阶段使用药物,利用用药初期的一个短促的血浆促性腺激素高峰,从而增加卵泡募集的数量;(4).改善卵泡发育的同步化;(5).更主动地调控卵泡的发育和决定hCG的使用时间,有利于工作的安排。
2. 促性腺激素释放激素拮抗剂(GnRH-antagonist,GnRH-ant)
与GnRH受体结合后却不产生信号的转导,从而阻断GnRH对垂体的作用。早期合成的GnRH拮抗剂由于会引起组织胺的分泌而带来明显的不良反应,从而限制了它的使用。新一代的GnRH拮抗剂较好地解决了这一问题,文献报道的较多应用于辅助生殖临床的有Centrorelix和Ganirelix两种商品。Centrorelix的有效血药浓度可维持8小时,半衰期为36小时,而Ganirelix的有效血药浓度可维持4小时,半衰期为13小时。
GnRH拮抗剂的作用特点是:(1)与垂体GnRH受体竞争性结合;(2)即时产生抑制效应,降低Gn和性激素水平,无开始使用时对垂体的激发现象;(3)它的抑制效果呈剂量依赖型;(4)保留垂体反应性。
因此,GnRH拮抗剂可在任何必要的时间(如过早LH峰将可能产生的时间)开始使用,从而在使用的灵活性上有更大的自由度,并且可根据卵泡生长情况进行相应的调节,有利于治疗方案的个体化。其二,使用激动剂时在部分患者存在对内源性的促性腺激素分泌的过度抑制,其后果可能会影响超排卵周期的雌激素的产生甚至黄体期黄体酮的水平,而且使部分病人对超排卵反应不良从而导致取消周期。而GnRH拮抗剂仅短时间使用,对卵泡的生长发育及其激素的生成以及黄体功能影响较小。在那些卵巢过度刺激综合征高危的病人,尚可以以GnRH激动剂逆转拮抗剂对垂体的抑制作用,触发垂体产生LH峰,代替hCG诱发卵泡的最后成熟,以减少卵巢过度刺激综合征的发生。
文献报道的GnRH拮抗剂的应用方案主要有“单剂量”和“连续给药”两种。单剂量方案可在超排卵周期的主导卵泡达到或超过14mm直径后,一次注射拮抗剂如Centrorelix 3mg,如72小时后仍未使用hCG 触发排卵,则再使用同样剂量的拮抗剂一次。连续给药方案则于超排卵周期的月经第7或第8天或主导卵泡达到或超过14mm直径后,开始每天使用一次拮抗剂,一般认为最小有效剂量是Centrorelix0.25mg/天。观察资料提示上述方案均可有效防止早发LH峰的发生。
对照的研究认为使用拮抗剂方案较之激动剂方案其临床治疗效果无统计学上的显著差异。但也有资料显示虽未达统计学上的显著水平,但妊娠率的绝对数较对照组为低,或随拮抗剂的剂量上升,妊娠率下降。
因此,GnRH拮抗剂的使用在超排卵中是安全、有效且更为方便的手段,其综合的效果有待进一步的观察。
生长激素(Growth Hormone, GH)
随着对生殖生理各环节研究的深入,人们已认识到促性腺激素并非卵巢功能唯一的调节因素,GH及各种肽生长因子对卵泡发育也具有重要意义。在卵泡的募集阶段使用GH可增加卵泡的募集从而增强对超排卵反应不良病人卵巢的反应性,联合应用GH和HMG可显著减少诱发排卵所需HMG总剂量,能促进卵子成熟,提高受精率,增加移植胚胎数,明显改善妊娠率。血清胰岛素样生长因子-1水平在使用外源性GH期间明显升高,生长激素对卵泡发育的作用可能是由IGF-I介导的。
GH用于诱发排卵时的有效剂量及其使用时间仍在探讨之中,自12im/周期至144im/周期的不同剂量均见于文献报道。一般采用4-24IU/日,隔天一次肌注,共6次,亦有采用每日一次,共12次,其疗效均无显著差异,多在卵泡期使用。
GH在超排卵中应用的机理多认为是通过提高体内的IGF-I的水平,间接影响卵巢的功能,而GH使用后,体内的IGF-I的水平经数天至一周的时间达到高峰水平。而强化卵巢反应性关键在于改善发生在黄体极晚期或卵泡早期的卵泡的募集,以增加卵泡的数目。据此,我们认为在超排卵中使用GH可能在月经前后的数天使用更为合理,经验上在部分反应不良的患者也获得一定的疗效,资料的可靠性有待总结。
此外,已经也有在超排卵中合用IGF-I的文献报道。
可以预见,随着有关技术的进步和普遍使用,不育治疗的药物与其他疾病治疗的药物一样会得到更大的发展,为不育的治疗提供更有效手段。
生殖医学的冷冻保存技术
生殖医学中的冷冻保存技术主要涉及人配子和早期人胚胎以及生殖腺体组织或生殖腺的冷冻保存。它有以下的实践意义:(1).精子库或卵子库的建立,为精子或卵子的赠送提供极大的方便;(2).生殖保险的功能。如化疗、放疗治疗前的配子的保存;(3).治疗过程中如获得过多的胚胎,可进行冷冻保存;(4).在某些情况下,如附睾取精、或睾丸活检取精作卵浆内单精子显微注射,如能保存部分精子以备下一周期使用则可避免再次的取精手术;(5).当治疗周期发生如卵巢过度剌激综合征、感染等并发症时,不进行胚胎的移植而给予冻存;
精子的冷冻保存及解冻复活技术较成熟,而卵子的冷冻保存虽有解冻后成功受精并妊娠的报道,但将卵子置于冷冻保护剂中可导致许多细胞器结构特别是纺锤体的异常,影响减数分裂的正常进行而导致染色体数目或结构异常,尽管有些改变可逆,但大部分是不能恢复的。冷冻降低了卵子受精和继续发育的能力,其应用目前仍受限制。因此,一直以来,卵子冷冻保存的技术难度更大,进展较慢。胚胎冻存则可在原核期、卵裂早期或囊胚期进行,并有相对成熟的技术和冷冻程序。国内也有许多的中心成功建立了胚胎的冷冻保存技术并常规用于生殖医学临床。
冷冻过程既可以保存活细胞,也可以造成细胞损伤包括慢速和快速冷冻损伤。为了防止损伤的发生,应用低温保护剂或采用特殊的降温程序仍然是必然的选择。冷冻技术的核心问题仍然是1.避免细胞内冰晶形成;2.避免渗透性休克;3.避免解冻过程冰晶重新形成。
近年有较多的文献研究探讨卵巢组织的冷冻保存方法,已有用冷冻保存的卵巢组织解冻后进行移植的实验研究,显示冻融卵巢组织仍有“正常的”卵泡发育。动物完整卵巢冻融后移植已成功分娩健康子代。人类相关技术一旦成熟,将为生殖医学开辟一个广阔的前景。
辅助生殖技术的多胎妊娠
要充分认识辅助生殖技术中的多胎妊娠的风险,除严格执行有关技术规范中关于移植胚胎的数目的规定外,普遍认为:对于多胎妊娠特别是高序数的多胎妊娠发生后,应该采取减胎术;多胎妊娠减胎术是安全和有效的技术;减胎术以在妊娠7周前后经阴道进行效果较好。有的专家认为必要时任何孕周均可进行减胎术。此外,采用囊胚移植技术可以在保证妊娠率的基础上减少多胎妊娠的发生。
胚胎的培养
大量资料公认移植囊胚有更高的胚胎植入率。然而,过去使用的共同培养存在一些问题,包括传染病甚至动物源性传染病的传播、长期培养带来污染、操作的复杂性导致工作量大增等。为了解决以上问题,人们根据受精和胚胎早期发育的机理提出了序贯培养的概念。序贯培养最重要的基础是卵子的受精或胚胎发育的不同阶段需要不同的环境条件,他们对营养物质的需求也有差异,如早卵裂期胚胎需要低糖环境,而囊胚期胚胎需要高糖的培养基。因此,人们根据不同阶段的要求设计成份不同的培养液对胚胎进行培养。如G1含有与输卵管液浓度相同的碳水化合物以及早卵裂期胚胎需要的非必须氨基酸、谷氨酰胺和EDTA,因此用于8-细胞期以内的胚胎培养。G2的碳水化合物含量与子宫腔环境的含量相同,另外G2同时含有必须和非必须氨基酸,而没有影响囊胚形成的EDTA。新的G3已经面市,内含透明质酸。序贯培养满足了胚胎的生理需求和营养物质的供应,胚胎在体外条件下也能发育到囊胚的阶段,序贯培养的囊胚更有活力,种植的潜能高。新一代的培养液的效果是肯定的,它能很好地避免共同培养的不足。
仍有资料偏好共同培养,认为其效果更好,特别是在一些实验性研究中仍可采用。
卵母细胞浆内单精子注射受精(ICSI)
ICSI最初应用于严重男性不育。目前的资料仍然提示从睾丸获得的精子进行ICSI后的成功率较一般ICSI的成功率为低,可能与精子的成熟程度的差异或染色体异常有关。由于ICSI在克服受精困难中的明显效果,其应用范围有逐渐扩大的趋势,包括既往常规IVF受精失败、不明原因不育等,甚至有的对于年龄大于38岁的妇女直接使用ICSI。有的作者在卵子数目较少时为了保证受精,亦采用ICSI。但Bhattacharya[12]近期报导ICSI对非男性因素的治疗却没有优越性。目前,对ICSI的安全性的担忧越来越多,也有更多的资料提示ICSI可能带来的问题。一些前瞻性研究认为,畸形精仍然以常规IVF为首选的治疗方法[13]。因此,应该在有明确的受精障碍的证据的情况下使用ICSI,ICSI并不能够提高无ICSI指征的辅助生殖技术的成功率;此外,应该有一定的遗传筛查技术作为支持。根据目前对“ICSI可能将与不育相关的遗传缺陷强行传递到下一代”这一问题的认识,目前通行的ICSI前仅进行染色体核型的筛查可能仍然是不够充分的,有可能忽略了许多与精子生成障碍有关的基因微缺失等问题。建议有关方面组织力量,调查国人的与精子生成障碍有关的遗传缺陷的高发原因,建立必要的遗传筛查手段和规范。
对常规IVF受精失败再次ICSI(late ICSI)受精的技术,其最终妊娠率很低。其原因在于卵子老化或与种植窗不同步,目前许多中心已放弃使用。
1995年Fishel首次报导圆形精细胞卵浆内注射(ROSI)受精获得妊娠成功,曾轰动一时,但由于确认精细胞困难以及未成熟精子受精可能带来的问题难以估计,因此其受关注的程度逐渐下降。
胚胎植入前遗传学诊断(Pre- implantation genetic diagnosis, PGD)
PGD指在胚胎植入之前的阶段对配子或胚胎进行遗传学的检测,将诊断为无遗传性疾病表型的胚胎移植入子宫后建立妊娠,从而防止遗传病患儿的妊娠和出生。PGD的概念最早于1967年由Edward和Gardner提出。首次的妊娠成功于1990年分别由Handyside[1]和Verlinsky[2]报道。估计目前全球已超过50多个中心建立了PGD技术,大约已进行了5000个PGD临床治疗周期,诞生了超过1000个正常婴儿。国内首例PGD婴儿于1999年由中山大学附属第一医院报道。约于2002年中进行的初步统计显示中国内地已有6个辅助生殖中心建立了PGD技术,共完成80个治疗周期并获得19例的临床妊娠,成功率为23.8%,当时已分娩12个正常的婴儿,全部均实现了PGD的目的。
PGD的应用范围包括单基因性疾病、染色体易位和非整倍体、运动性疾病如舞蹈病、有遗传倾向的常见病、先天性异常。近年来对某些非疾病性的植入前诊断亦有增加,如高龄相关的非整倍体的检测、在有β-地贫和Fanconi贫血等需长期输血疾病的家庭进行植入前诊断的同时进行HLA配型,以利于脐血干细胞或骨髓干细胞移植来治疗现存患儿。美国芝加哥生殖遗传学院报道的2248个PGD周期中这类非疾病性的PGD的比例超过10%(不包括高龄相关的非整倍体的检测)。
PGD是产前诊断的一种补充措施。技术过程主要包括极体或卵裂球或滋养外胚层细胞的活检和单或数个细胞的遗传学诊断。以卵裂球活检为例,在胚胎6~8细胞阶段,使用激光、机械或化学消化等方法在透明带上打孔,再使用平口针吸出胚胎内的细胞。对获得的单或数个细胞的遗传学诊断技术主要包括单细胞PCR和荧光原位杂交(FISH)及其由PCR和FISH衍生的一系列技术。PCR技术主要用于单基因疾病的诊断如地中海贫血、进行性肌营养不良、囊性纤维病等。由于模板量少,存在等位基因缺失、扩增失败以及污染等问题。针对这些问题,目前认为活检2个细胞,应用荧光PCR、双重或多重PCR以及PCR扩增时增加等位基因的标记物如与扩增基因相连的Linked Short Tandem Repeat (STR)或扩增位点内的Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs)以降低等位基因缺失率。另目前还有报道应用计算机辅助突变分析进行碱基对的微测序,可在不清楚特殊突变点和基因型的情况下进行,从而扩大了PGD的应用范围。而FISH主要用于染色体疾病的诊断。染色体的非整倍体检测可增加妊娠率,降低自然流产率,避免了非整倍体的妊娠。同时分析8条染色体包括X,Y,13,15,16,18,21,22可显著性增加妊娠率,降低自然流产率,染色体异常的妊娠比预期的降低4倍半。其应用范围也有所增大。如土耳其报道的446个PGD周期中高龄妇女占45.1%,反复IVF失败17.4%,反复自然流产10.8%,染色体异常10.5%,严重男性因素9%,严重配子形态异常如大头精7.2%。但其中对反复IVF失败的疗效有待于进一步评估。
PCR和FISH均可用于性连锁疾病的性别鉴定。而FISH能进行特异染色体的检测,不易受污染的影响,在进行性别鉴定时有其优势,但存在杂交失败或信号过弱的可能。随着人们逐渐发现人类胚胎中高比例的染色体嵌合型,单个卵裂球是否可以代表整个胚胎已经开始令人质疑。因此,在进行临床PGD时分别地对两个细胞进行诊断较一个细胞为好。而且由于染色体嵌合型及等位基因脱扣(ADO)等问题,诊断的准确率难以达到100%[3]。目前仍建议对于PGD后的妊娠进行产前有关筛查。
生物芯片或微阵列(microarray)技术也开始应用于染色体异常的PGD中。如Matrix-CGH微阵列即应用经典的比较基因组杂交技术,不同之处是首先应用激光对分裂中期的染色体进行微切割,然后用DOP-PCR扩增、纯化和固定整条染色体,最后进行定量分析。 另外,利用微阵列进行RNA 扩增在单个卵子和胚胎中可检测超过8000个基因,从而可用于研究不同基因表达在胚胎不同发育阶段的变化,而最后达到诊断和治疗疾病的目的。
还没有足够的资料说明表明PGD的安全性如是否会导致先天异常的发生。
PGD技术还有待发展,但其在优生优育中蕴含的巨大潜力是不可低估的。随着人类对疾病基因的深入了解以及诊断技术的提高,PGD的应用将越更为广泛,经过长期的努力将某些遗传病从人类中筛选出去的希望依然存在。
卵母细胞的体外成熟(In Vitro Maturation,IVM)
为了保证辅助生殖技术的成功率,通常需要获得多个卵母细胞。但是控制性超排卵的近、远期问题特别是一些严重的并发症已引起人们的广泛重视,如在多囊卵巢综合征(PCOS)的患者的超排卵过程中频发卵巢过度刺激综合症(OHSS),不仅会影响辅助生殖技术的成功率, 严重者甚至会危及患者生命。另一方面约有10%的患者在控制性超排卵中因为卵巢反应低下无法获得足够的卵子而不得不中断治疗。此外,一些不能接受超排卵治疗而有生育要求如乳腺癌、卵巢癌术后的患者,也无法进行常规的辅助生殖技术。卵母细胞的体外成熟可为解决这些难题提供手段。
IVM的大致过程是:于卵泡期使用小剂量Gn刺激后,卵泡直径达到5-12mm时,在阴道B超引导下,采用双腔针低负压穿刺卵泡抽吸取卵,并以磷酸缓冲液(BPS)冲洗卵泡1-2遍,将卵泡穿刺液及冲洗液收集,然后在解剖显微镜下寻找卵丘复合体(Oocyte-cumulus complexes, OCCs),在将剩余液体转移到Em-Con Filter中用37℃卵泡冲洗液反复冲洗以去除红细胞和一些小的细胞碎片,待卵泡液冲洗清亮后再在解剖显微镜下仔细查找OCCs。所找到的全部OCCs在成熟培养液中清洗3~5遍后,在成熟培养液中培养36小时后,当观察到第一极体排出时认为卵母细胞发生核的成熟。为保证受精率,所有排出第一极体的成熟卵母细胞均采用卵母细胞浆内单精子注射(ICSI)辅助受精,之后在IVF-20培养液中继续培养2~3天,根据患者的年龄和胚胎发育情况挑选2-3个质量较好的胚胎进行胚胎移植。
患者子宫内膜的准备是根据取卵前后E2水平的高低、子宫内膜的厚度等于取卵当天给予天然雌激素 2~6mg/d,取卵后36 h开始给予黄体支持治疗直至胚胎移植后两周,妊娠者继续给予雌激素及黄体支持至胚胎移植后两个月。
经典成熟培养液的组成为TCM199 +0.075IU/mL FSH+ 10IU/mL hCG+E2;
IVM首先由Cha[9]报道功从手术穿剌卵巢获得不同成熟阶段的未成熟卵母细胞,在体外培养为成熟卵母细胞后进行体外受精和胚胎移植。随后Alan Trounson[10] 报道在阴道B超引导下穿剌未接受促激素剌激的PCOS患者卵巢的2-10mm直径的卵泡,获得不成熟卵进行体外培养并获得妊娠。
目前IVM在全世界各地开展的还相对不多,报道的临床妊娠率在15%-25%左右。迄今为止全世界由体外成熟获得的出生婴儿尚不足200例。我国最少有两个单位报道了这一技术的应用。中山大学附属第一医院早期报道的一组资料进行22个周期的IVM,其卵母细胞体外成熟率、受精率和分裂率分别为65%, 72%和93%,妊娠率27.5%。
早期的报道均不使用小剂量Gn刺激,卵泡期取卵,但取卵数目少。体外培养成熟的难度大,当使用一定量的Gn后,临床取卵率、妊娠率有提高的趋势。取卵前使用绒毛膜促性腺激素(HCG)有利于颗粒细胞的松散,提高取卵率,但也加快了胞核的成熟。
随着人们对卵子成熟机制的深入认识,提出卵子的成熟大致包括三个方面:其一是卵细胞核的成熟:这卵子成熟的关键。胞核的成熟完成了第一次减数分裂并进行第二次减数分裂至中期,第一极体的形成是镜下确定卵子成熟的指标。此外,是胞浆的成熟:包括亚细胞成分(线粒体、囊泡皮质颗粒)的重新组排、特异蛋白质的合成、cAmp的合成、胞浆内微丝微管合成增加、胞浆内成熟促进因子(maturation promoting factor, MPF) 增加等。这对卵母细胞的受精过程及早期胚胎发育有重要的意义。再者是卵细胞膜的成熟,这与精子的粘附及穿透有关。此三方面的协调一致性是卵子质量的根本。大量研究表明,核质成熟的同步化对于卵子质量和胚胎的继续发育具有十分重要的意义。细胞核与卵浆成熟的不同步是体外成熟卵母细胞质量下降的一个重要因素,体外成熟卵母细胞中卵浆成熟落后于核的成熟与(1)取卵前使用HCG有关, 在卵泡发育和卵母细胞成熟的早期阶段促黄体生成素(LH)的需要量是很小的[11]。(2)与体外成熟培养液的组成不理想密切相关。目前所用的成熟培养液与卵母细胞在体内成熟的生理环境不能完全符合。多为单一培养液,没有充分考虑到生理条件下卵母细胞发育的不同阶段所处的环境不同。造成这种卵浆成熟落后于核成熟的现象的原因可能与体外成熟培养液过高的LH有关。虽然学者们一直尝试向成熟培养液中加入各种不同的成分,但由于对卵母细胞及胚胎发育的生物学机制缺乏全面深入的了解, 迄今为止尚没有一种理想的成熟培养液。
细胞核质同步化问题已经引起学者们的广泛重视,最近来自丹麦的一项研究表明,在体外成熟培养液中加入抑制核成熟的细胞周期调节物能够使卵母细胞核质更好的达到同步化,囊胚形成率及孵出率也会明显提高。为我们研究卵母细胞成熟过程中细胞核与细胞浆的同步化提供了一个很好的研究方向,在体外成熟的不同阶段采用不同成分的培养液进行序贯培养可能会更有利于提高卵母细胞及其以后的胚胎发育。
此外,通过对卵母细胞成熟机理的探讨和研究, 可以深入地了解人类卵子和胚胎发育的机制,为将来从冷冻卵巢组织中获取未成熟卵母细胞进行体外成熟奠定实验基础,从而实现人类生育能力的储备。但是体外成熟卵母细胞受精率低,胚胎继续发育潜能差, 人类卵母细胞体外成熟无论在理论上或技术上尚不完善, 还有很多的问题值得进一步探讨。
卵子重建(Manufacturing Oocytes)
近年来人们逐渐认识到,卵浆与细胞核的相互调控是保证卵子和胚胎正常发育的重要因素,随年龄增加而下降的卵子质量是高龄妇女妊娠率下降的主要因素[4]。随着年龄升高,卵浆内过氧化反应增加并进而破坏细胞核DNA以及线粒体DNA、细胞骨架等胞浆成分,致使卵子和胚胎的非整倍体等染色体异常发生率增高,也影响胚胎质量而导致妊娠率下降和流产率升高。在胚胎发育过程中,卵浆质量及其对细胞核的调控作用已经引起人们越来越多的重视[5]。随着显微操作技术在辅助生育领域的广泛应用,学者们尝试采用显微操作技术方法对各个发育时期的卵浆质量进行重建,以期获得高质量的卵子。
卵浆置换技术被应用于对成熟卵子进行重建,其基本过程是将年轻供卵者的部分卵浆注入高龄不孕妇女卵浆中[6]。采用这种技术已经获得了15个出生婴儿。通过卵浆置换出生的婴儿除含有父母双亲的遗传物质外,还可能含有供卵者的线粒体DNA,这也是这一技术引起伦理争论的原因。
有的研究对于处于第一次减数分裂(生殖泡期)的不成熟卵子通过生殖泡移植来改善卵浆质量[7]。将高龄不孕妇女的生殖泡与去除生殖泡的年轻妇女的卵浆进行融合,重构后的卵子再经体外成熟用ICSI辅助受精发育成胚胎。这也是一种改善卵浆质量的设想。然而高龄不孕妇女卵子的数目有限,实际操作中能够用于生殖泡核移植的卵子并不多,因此其应用价值仍然有限。
还有一些重构卵子的技术设想[8],但由于技术的复杂和对有关机制的本质的认识不足以及对其安全性的担忧,在对一些基本问题得到阐明之前,它们与临床应用之间还有相当相当长的一段距离。
培育新组织器官---治疗性克隆
结合细胞体外培养技术,骨髓干细胞及免疫细胞可在体外扩增后再行输入。而对于器官移植,如器官来自HLA相同的单卵双胎供者,则亦不被排斥,但此种来源太少。移植器官普遍来源于同种异体,会因HLA不同被免疫排斥,只是排斥发生时间会因HLA及次要组织相容性抗原相同程度越高越为延后。借助免疫抑制剂的长期使用,移植器官如:肾、肝、心、肺等可长期存活。即或如此,同种异体器官亦供不应求。21世纪,一项激动人心的新策略将使进行组织或器官移植的方法发生革命性变化,即人造新组织或器官。
创造新组织器官设想把过去几十年间积累的生物学基础知识用在了组织和器官重构问题上,制造新器官所面临的关键挑战是培育多个细胞。研究者从受者身上采取一小份皮肤细胞,取其遗传物质注入到已去染色体的赠卵细胞中,在实验室中培养成囊胚,取其细胞培养成胚胎干细胞,再诱导分化成所需细胞,即克隆人胚胎后提取胚胎干细胞。将胚胎干细胞和生物降解聚合物作成的三维载体组成的整个结构一起移植到受伤之处,细胞在此复制、重组并形成新的组织。与此同时,人工聚合物降解,只把完全自然的最终产品-新器官留在人体内。虽然目前来说只是一种假设,但以今天的背景知识和技术看来,“现货供应”完整器官的那一天终将到来。事实上,目前全球范围内已有大批的科学工作者向着这一方向努力,他们最终的成功,将彻底改变医学某些临床领域的面貌。
此外,由于胚胎干细胞类似于早期胚胎的细胞,它们有可能用来揭示哪些药物会干扰胎儿发育和引起出生缺陷,人胚胎干细胞提供了在细胞和分子水平上研究人类早期发育的手段,而对人类本身的这些生长发育过程的认识和了解则最终将给我们带来极大的益处,研究的发展有可能使我们摆脱在人类机体进行研究的种种限制。此外,成体内保留的干细胞也展示了很好的应用前景。从生产和应用单个基因的表达产物的基因工程发展为组织工程,使各个基因能协调地发挥功能。组织工程领域研究的发展,也向医学展现了前所未有的前景。
辅助生殖技术的规范和伦理
卫生部于2001年先后发布了《人类辅助生殖技术管理办法》、《人类精子库管理办法》、《人类辅助生殖技术规范》、《人类精子库基本标准》、《人类精子库基技术规范》、《实施人类辅助生殖技术的伦理原则》等文件,国内专家们普遍认为这些文件反映了该领域技术的要求,文件对该领域的一些重要原则问题做了明确的阐述。规范的出台是必要和及时的,对于规范生殖医学临床工作、引导辅助生殖技术健康有序地发展有重要的意义。
中国有关生命伦理学的研究是相对落后的,可喜的是局面正在转变,1999年我国成立了“遗传学会伦理、法律及社会问题委员会”和“中国人类基因组伦理、法律和社会问题委员会”。许多的研究涉及了人类的前胚胎的应用,例如胚胎干细胞的研究、胚胎的早期发育的研究等等,这些研究的意义是毫无疑问的,解决这些研究有关的伦理和法律的困惑也是重要的。概括而言,对于胚胎的研究,国际上不同的国家由于历史、文化背景、宗教等因素的差异,分别制定了限制程度差异很大的法律或规范,还有相当多的国家仍然没有相关的法律。鉴于对相关问题的关注日渐升温,建议有关方面尽快制定暨有利于有关研究的发展又符合中国国情的相关法律或规范。对于克隆技术,国内的主流观点是赞成克隆技术用于有助于人类健康的研究并禁止人类的生殖性克隆。
参考文献
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Fidelis F Akagbosu. The use of GnRH agonists and antagonists in infertility. A textbook of In vitro Fertilization and Assisted Reproduction , second edition.
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