人類有23對46條染色體，染色體的數(shù)量和結(jié)構(gòu)相對恒定。因為染色體的平衡易位只是改變了它的位置，沒有可見的染色體或基因的增減，所以平衡易位攜帶者的表現(xiàn)型和普通人沒有區(qū)別。由于染色體交換，在配子形成和胚胎形成過程中發(fā)生染色體三體和染色體片段缺失，導(dǎo)致不育、流產(chǎn)、胎兒畸形或新生兒外觀和表型異常。研究表明，平衡易位攜帶者后代的流產(chǎn)率為50%，在平衡易位攜帶者的活后代中，因染色體不平衡而導(dǎo)致新生兒畸形的發(fā)生率約為6%。因此，平衡易位攜帶者通常經(jīng)歷一次或多次流產(chǎn)，其中大多數(shù)有兩次或多次流產(chǎn)。為了平衡易位，這些患者會在胚胎移植(PGT)前通過基因檢測選擇核型正常/平衡的胚胎進行移植，以避免胚胎染色體異常導(dǎo)致流產(chǎn)或胎兒畸形。什么是染色體平衡異位？不同來源的兩條染色體斷裂后，發(fā)生轉(zhuǎn)座，并相互重新連接，形成兩條結(jié)構(gòu)重排的染色體，稱為相互易位。這些易位大多保留了原有的基因總數(shù)，一般不會對基因功能和個體發(fā)育產(chǎn)生嚴重影響，故稱為平衡易位。平衡易位是人類最常見的染色體結(jié)構(gòu)畸變，其在新生嬰兒中的發(fā)生率約為1/500 ~ 1/625。羅氏易位是一種特殊類型的染色體重排，是指兩條近端著絲粒染色體在著絲粒處或著絲粒附近斷裂后，短臂丟失，染色體長臂融合成一條染色體，導(dǎo)致染色體數(shù)量減少，長臂數(shù)量不變，但減少了兩條短臂的現(xiàn)象。羅氏易位主要發(fā)生在5條近端著絲粒染色體上(13、14、15、21、22號染色體)。人群發(fā)病率約為1/1000。平衡易位配子的類型和機制具體來說，在平衡易位染色體分離形成配子的過程中，會形成一種叫做四分體的結(jié)構(gòu)。考慮到分離規(guī)律和交換重組的情況，這個四分體最終可能產(chǎn)生18個配子，導(dǎo)致只有一個完全正常的胚胎，一個表型正常的平衡易位攜帶者，另外16個異常胚胎。因此，染色相互易位的攜帶者，獲得完全正常胚胎的概率只有1/18。四彈體結(jié)構(gòu)通常經(jīng)歷三種分離模式:2∶2、3∶1或4∶0。只有2∶2模式的交替分離模式能產(chǎn)生正常或平衡的配子，其他分離模式都能產(chǎn)生不平衡的配子。平衡易位的四分體形成示意圖四條染色體，兩條姐妹染色單體在交匯處交換(以2號染色體和5號染色體易位為例):平衡易位攜帶者的配子類型示意圖:但后代正常表型的概率不是2/36或1/18。這是因為每種分離類型的概率不盡相同，2:2分離比較常見，大部分是對位分離。胎兒畸形的可能性因易位染色體的位置和片段的大小而異。所以1/18是極限值，并不是所有染色體平衡易位的患者都只有1/18的希望。但總體來說，胎兒出生異常的概率在0%-30%之間，高于復(fù)發(fā)性流產(chǎn)的概率。如果患者有陽性家族史，他的風(fēng)險會高于一般人群。如果這種平衡易位發(fā)生在女方身上，風(fēng)險值為30%-40%，如果發(fā)生在男方身上，風(fēng)險值將高達40%-50%，因為在自然受孕過程中，一些異常或不活躍的精子會在形成受精卵之前死亡，占優(yōu)勢的精子最終能與卵子形成受精卵的概率會增加。大多數(shù)染色體易位不平衡的個體會在胚胎形成或懷孕期間自然死亡。所以，如果一個正常的胎兒定期做產(chǎn)前超聲檢查，說明這個胎兒配子正常和易位的可能性很高。當(dāng)然，此時最好提取絨毛或羊水進行染色體或微陣列分析，確定胎兒染色體。染色體平衡易位攜帶者自然妊娠風(fēng)險大，主要是妊娠早期自然流產(chǎn)。因此，建議染色體平衡易位攜帶者通過人類輔助生殖技術(shù)生育，選擇正常胚胎植入，規(guī)避生育風(fēng)險。PGT檢測難點目前，胚胎植入前的染色體篩查多用于篩查因易位導(dǎo)致遺傳物質(zhì)不平衡的胚胎。如何進一步區(qū)分易位攜帶者和完全正常胚胎還存在一些問題:1)需求/倫理:攜帶者具有正常的表型，平衡易位導(dǎo)致臨床正常出生的概率高于理論的1/9，而且這個概率還會受到包括哪兩條染色體、斷點的位置、染色體易位攜帶者的性別等因素的影響；2)技術(shù)局限:平衡易位攜帶者不存在基因丟失，一般高通量測序和芯片技術(shù)很難區(qū)分易位胚胎和完全正常胚胎；3)檢測困難:難以確定斷裂點的確切位置，給后期胚胎分化帶來困難。指南和共識由于還沒有非常成熟的技術(shù)，目前國內(nèi)外協(xié)會還沒有出臺關(guān)于易位胚胎分化的指南或?qū)＜夜沧R；由于易位胚胎染色體的特殊性，目前僅用一種方法無法區(qū)分正常胚胎和易位胚胎。2010年，ESHRE(歐洲人類生殖與胚胎學(xué)學(xué)會，歐洲人類生殖與胚胎學(xué)學(xué)會)出版了基于熒光原位雜交的PGD最佳實踐指南。僅基于熒光原位雜交的PGD技術(shù)不足以區(qū)分正常和平衡易位胚胎。2013年，ACOG(美國婦產(chǎn)科學(xué)院，美國婦產(chǎn)科學(xué)院)發(fā)表了《染色體微陣列分析在產(chǎn)前診斷中的應(yīng)用推薦》，指出單靠CGH技術(shù)無法識別平衡易位。國內(nèi)外常用的易位攜帶胚胎PGT檢測技術(shù)主要有以下幾種方法:循環(huán)文庫構(gòu)建雙端測序法、顯微切割法、核型定位法和單精子檢測/廢胚胎暴露斷裂點法。1.環(huán)化文庫構(gòu)建的雙端測序法的技術(shù)原理。雙端測序可以通過將插入的DNA片段插入到文庫中的一個循環(huán)中，并對其進行測序，從而獲得插入DNA片段的末端信息。通過雙端測序，找到了父母染色體平衡易位攜帶者斷點的位置信息。根據(jù)斷裂點的上下游序列設(shè)計特異性引物，用引物對胚胎單細胞的全基因組擴增產(chǎn)物進行PCR驗證，從而判斷胚胎是否存在斷裂點。其實現(xiàn)仍基于第二代測序技術(shù)的個體化設(shè)計，為易位胚胎的鑒定提供了新的方法?？傮w流程:配對數(shù)據(jù)庫構(gòu)建的原理和技術(shù)特點:通過雙端測序準確定位染色體平衡易位的斷點，為每個患者設(shè)計引物，結(jié)合高通量測序技術(shù)對胚胎進行倍性篩選后，進一步鑒定正常胚胎和易位胚胎。技術(shù)限制需要大量數(shù)據(jù)進行測序，高度重復(fù)區(qū)域無法檢測；此外，在受精卵形成過程中，胚胎的斷點位置可能會發(fā)生微小的變化，這也可能導(dǎo)致斷點無法識別的情況。2.顯微切割技術(shù)原理:利用染色體顯微切割技術(shù)獲得易位染色體斷點附近的染色質(zhì)，然后利用高通量測序技術(shù)精確定位斷點。高通量測序技術(shù)的測序信息有利于平衡易位染色體的后續(xù)分析。例如，這些信息可以用于設(shè)計引物，對平衡易位攜帶者的胚胎進行PGD診斷，區(qū)分完全正常的胚胎和易位胚胎，以及通過僅移植完全正常的胚胎來阻斷該家族中平衡易位染色體的傳播。整個實驗分為前實驗和正式實驗兩部分。在預(yù)實驗部分，通過染色體平衡易位攜帶者的核型分析、顯微解剖、高通量測序和第一代測序獲得準確的斷點位置，確定斷點的上下游SNP位點進行連鎖分析。在實驗的正式部分，對胚胎進行了PGT-A檢測。首先，排除可以確定為不平衡易位的異常胚胎。然后通過PCR方法檢測剩余胚胎樣本中是否存在斷點(結(jié)合SNP連鎖分析)，最終篩選出完全正常的胚胎。前形式實驗1的技術(shù)特征。通過微切割技術(shù)，通過比較可以從兩個方向逼近斷點，準確率高，測序成本低；2.通過預(yù)實驗可以獲得準確的斷裂點位置；3.正式實驗周期短(2-3周)；4.通過PCR和斷裂點SNP連鎖分析的雙重保險鑒定正常胚胎。技術(shù)局限性由于微切削是手工操作，這種方法對操作者的技能有一定的要求。3.核型作圖原理。核型作圖是基于SNP芯片的PGT技術(shù)。其原理是通過比較胚胎、父母和近親的DNA樣本，對平衡易位受試者進行基因分型，然后通過連鎖分析構(gòu)建攜帶者家族的全基因組單體型，分析不平衡易位胚胎的單體型確定斷裂點，通過定位其是否攜帶易位單體型和易位斷裂點區(qū)域是否發(fā)生同源重組來判斷胚胎的染色體狀態(tài)，從而實現(xiàn)正常胚胎和易位胚胎。特點1)有配套的分析軟件，對數(shù)據(jù)分析要求簡單；2)SNP位點覆蓋了全基因組的23對染色體；3)通過大規(guī)模樣本SNP芯片檢測即可獲得所需信息，無需單獨設(shè)計SNP連鎖分析；4)可以分析羅氏易位和平衡易位；5)檢測相對簡單，適合常規(guī)臨床實驗室。局限性因為它是固定的SNP探針，在一些平衡易位斷點周圍可能沒有可用的SNP信息。4.單精子測序/廢胚暴露斷裂點法的技術(shù)原理。如果活檢時同時出現(xiàn)正常胚胎、易位胚胎和染色體不平衡的胚胎，首先要對這些異常胚胎進行高通量測序，進一步通過生物信息學(xué)分析這些胚胎中的異?？截悢?shù)變異，確定斷點，構(gòu)建斷點上下1Mb以內(nèi)的SNP單倍型，最后區(qū)分易位胚胎和正常胚胎。在另一種方案中，針對男性的平衡易位，所采用的檢測方案在技術(shù)上主要依靠單精子檢測技術(shù)，即比較易位重復(fù)精子和易位缺失精子的SNP信息，得到正常精子的單倍型，再結(jié)合女性相應(yīng)位置的純合SNP信息，最終區(qū)分攜帶者和正常胚胎。根據(jù)男性平衡易位攜帶者胚胎檢測方案的技術(shù)特點，1)準確性高:該技術(shù)中單細胞全基因組擴增技術(shù)擴增均勻性好，等位基因脫扣率低，診斷準確性高；2)操作簡單:通過精子或染色體異常的廢棄胚胎尋找染色體斷裂位點，操作更簡單；3)適用范圍廣:對于所有平衡易位類型和羅氏易位，該技術(shù)可以區(qū)分正常胚胎和易位胚胎，適用范圍更廣。技術(shù)的限制對胚胎類型有一定的要求。只有當(dāng)活檢中存在染色體不平衡的胚胎時，才能以暴露的斷點為參照實現(xiàn)檢測。5.底圖方案內(nèi)容底圖方案是易位胚胎檢測的整體解決方案，包括微切割技術(shù)、核型定位技術(shù)、DNA環(huán)化數(shù)據(jù)庫構(gòu)建結(jié)合高通量測序技術(shù)。原理該技術(shù)涉及的DNA環(huán)化數(shù)據(jù)庫構(gòu)建和測序技術(shù)主要是收集平衡易位攜帶者的細胞樣本，對樣本DNA進行片段化后環(huán)化，通過特殊技術(shù)獲得環(huán)化接觸點位置的DNA序列，通過高通量測序和數(shù)據(jù)分析識別平衡易位的斷點，通過長序列PCR技術(shù)驗證斷點信息；此外，實驗者會根據(jù)斷裂點的上下游信息找到合適的SNP位點信息，最后利用斷裂點信息結(jié)合SNP單倍體分析來區(qū)分正常胚胎和平衡易位攜帶胚胎，從而阻斷平衡易位的傳播。技術(shù)優(yōu)勢1)精確斷點定位:選擇最合適的檢測技術(shù)，完成精確斷點定位；2)方案選擇靈活:BaseMapping提供的不同技術(shù)方案可以滿足患者和醫(yī)療機構(gòu)的不同需求。3)樣本的完全適用性:該方案完全適用于平衡易位、羅氏易位和倒位攜帶者的PGT檢測。
