解开体外受精之谜:为什么许多胚胎不能发育

　　科学家们对大约1000个胚胎进行了基因测试，发现近一半的胚胎由于受精后发生的基因错误而发育停滞，这揭示了体外受精和自然受孕面临的挑战。这项研究表明，通过了解这些基因缺陷和潜在地改变体外受精过程，可以改善体外受精治疗。

　　

通过对近一千个胚胎进行基因测试，科学家们提供了人类体外受精后胚胎命运的最详细分析。研究结果提出了维持胚胎发育的新方法。

胚胎发育停滞及其影响

近一半被研究的胚胎由于早期发育中的基因缺陷而发育停滞——这一具有启示意义的发现表明，更多的试管婴儿可能会在生育治疗过程中发生变化。这一独特的胚胎数据组合也通过自然方式为仍然非常神秘的怀孕早期阶段提供了新的线索。

比较自然受孕和体外受精的结果

“我们认为这在自然受孕中也会发生，这就是为什么平均需要几个月或更长时间才能怀孕，”约翰霍普金斯大学生物学助理教授Rajiv McCoy说。“非常令人惊讶的是，大多数胚胎停滞不是来自卵子形成的错误，而是来自受精后细胞分裂的错误。这些错误不是来自卵子的事实表明，也许可以通过改变试管受精的方式来减轻这些错误。”

这项研究最近发表在《Genome Medicine》杂志上。

英国约翰霍普金斯大学和伦敦妇女诊所的研究人员将受精后几天内发育失败的体外受精胚胎与存活下来的胚胎进行了比较，寻找基因差异。

了解基因检测的重要性

“基因检测通常只对存活的体外受精胚胎进行，以便决定将哪个胚胎移植到子宫，”McCoy说。“但从生物学的角度来看，如果我们想了解是什么让这些胚胎存活下来，那么我们也必须测试所有其他胚胎。”

这些发现揭示了一些胚胎是如何在母体遗传物质预先装入卵子控制细胞分裂时开始正常生长的，而当胚胎的基因接管时，胚胎的发育就会停滞不前。

人类细胞中的染色体动力学

人类细胞通常有46条染色体，分别来自双亲各23条。研究小组发现，不能存活的胚胎一开始有46条染色体，但随着细胞分裂，染色体数量不正确。

McCoy说:“如果你在一开始就有额外的缺失染色体，这并不重要，因为母体的机器控制着一切。当胚胎基因组开启时，就会出现问题。”

人类胚胎在早期发育中经历了异常高的染色体获得和丢失率，称为非整倍体。几十年来，科学家们一直通过筛选体外受精胚胎来研究非整倍体，这些不幸的事情被认为是导致人类怀孕失败的原因。

McCoy说，因为非整倍体在许多其他物种中是罕见的，所以这一发现可以帮助解释为什么怀孕失败和流产在人类中如此普遍。

体外受精结果的意义和未来目标

“非整倍性是人类每一代都在进行的一种极其强烈的自然选择的一个例子，”McCoy说。“这可能只是人类生殖和发育的一个特征，但它对体外受精有影响。所以从长远来看，我们希望我们能改进基因检测，改善试管婴儿的结果。”

研究人员计划对来自冻结胚胎的特定细胞进行额外的测试，以追踪染色体的起源，并观察异常的细胞分裂是否与母亲或父亲的遗传有关。

他们还想更好地了解胚胎培养皿中的化学成分等因素是否能提高胚胎的存活率。

伦敦妇女诊所生殖医学顾问、论文合著者Michael Summers说:“通过更多地了解导致胚胎停滞的机制，我们有可能纠正很多错误。问题可能是，通常使用的培养基的化学成分不能让所有的胚胎生长，细胞的异常分裂是由于卵子和早期胚胎受到压力，导致与染色体异常相关的异常分裂。”                

参考文献:“Meiotic and mitotic aneuploidies drive arrest of in vitro fertilized human preimplantation embryos” by Rajiv C. McCoy, Michael C. Summers, Abeo McCollin, Christian S. Ottolini, Kamal Ahuja and Alan H. Handyside, 2 October 2023,?Genome Medicine.