基于亲本单倍型溯源分析降低PGT-A中嵌合体胚胎假阳性诊断的新策略

《Human Reproduction Open》：Parental and Cell-Division Origin Analysis to Reduce False Positives in Mosaic Embryos for Preimplantation Genetic Testing

　　本研究针对胚胎植入前遗传学检测(PGT)中嵌合体诊断准确性的临床难题，开发了亲本单倍型溯源(PH-trace)新算法。通过分析亲本基因组中双等位基因纯合性单核苷酸多态性(SNP)的等位基因频率偏差，建立了"不平衡分数"定量指标，成功将52.6%的嵌合体胚胎重分类为整倍体，使嵌合体检出率从14.2%降至6.4%，可用胚胎比例提升8.6%。该技术为区分真正的生物学嵌合与技术假阳性提供了可靠方法，同时能追溯染色体异常的有丝分裂或减数分裂起源，为嵌合体胚胎的循证选择提供了重要依据。

　　

在辅助生殖技术领域，胚胎植入前遗传学检测(PGT)已成为提高妊娠成功率的重要手段。然而，嵌合体胚胎——即同时包含正常和异常染色体细胞群的胚胎——一直是临床实践中的难题。目前PGT-A检测中嵌合体胚胎的检出率在2%-35.6%之间波动，这种巨大的实验室间差异引发了人们对技术假阳性的担忧。更棘手的是，对于确认为嵌合体的胚胎，医生们面临是否移植的艰难抉择：移植可能带来风险，不移植又可能错失潜在的健康生育机会。

这种困境背后存在三个关键问题：首先，缺乏可靠方法区分真正的生物学嵌合与技术假阳性；其次，对染色体异常起源于减数分裂还是有丝分裂了解不足；第三，关于嵌合体胚胎移植后子代长期健康的数据有限。正是为了解决这些临床痛点，重庆医科大学附属妇女儿童医院生殖医学中心的研究团队开展了这项创新性研究。

研究人员开发了名为亲本单倍型溯源(PH-trace)的新算法，通过对亲本基因组中双等位基因纯合性单核苷酸多态性(SNP)的分析，建立了定量评估等位基因频率偏差的"不平衡分数"指标。该研究回顾性分析了2021-2024年间的9,062个PGT-A结果和8,645个羊水穿刺样本，发现PGT检测与产前诊断中的嵌合体发生率存在显著差异(12.2% vs. 0.9%)。进一步对304个治疗周期中的1,221个胚胎进行亲本和细胞分裂起源分析，并通过36个捐赠胚胎的多点位重复活检和19个嵌合体胚胎移植的临床结局进行验证。

关键技术方法包括：基于全基因组扩增(WGA)和下一代测序(NGS)的拷贝数变异(CNV)分析；利用单核苷酸多态性(SNP)进行单倍型分型；建立不平衡分数的受试者工作特征(ROC)曲线临界值；对捐赠胚胎进行滋养层(TE)细胞和内细胞团(ICM)的多点位活检验证。

研究结果：

嵌合体在PGT治疗和产前诊断中的发生率

分析显示，在2,537个PGT治疗周期中，8.0%的周期面临仅有嵌合体胚胎可供移植的困境。胚胎水平分析发现17.1%的活检样本显示嵌合性，其中12.2%为单纯嵌合体，4.9%为非整倍体-嵌合体。相比之下，自然妊娠的羊水样本中嵌合体发生率仅为0.9%，且19例嵌合体胚胎移植后均产下整倍体胎儿，提示PGT检测中存在较高比例的技术假阳性。

基于整倍体和非整倍体胚胎建立PH-trace策略

研究团队建立了以母体等位基因频率(mBAF)为基础的亲本起源分析方法，将SNP分为平衡、母源三体、母源单体、父源三体和父源单体五个亚组。通过设定不平衡分数的临界值(>2.408对应母源三体/父源单体，<0.380对应父源三体/母源单体)，能够准确判断染色体异常的父母本起源。

非整倍体胚胎中母源减数分裂错误占主导

在187个非整倍体胚胎携带的262个染色体异常中，单体和三体主要来源于母源错误(90.4%)，其中96.4%为减数分裂错误。而节段性缺失和重复中，平衡遗传的比例较高(18.1%)，且减数分裂错误比例较低(69.5%)。通过14个捐赠胚胎的重复活检验证，证实减数分裂起源的异常在TE和ICM中均匀分布，而有丝分裂起源的异常呈斑块状分布。

非整倍体-嵌合体胚胎中CNV的独特起源和特征

94个非整倍体-嵌合体胚胎携带的157个非整倍体CNV和171个嵌合体CNV表现出明显不同的特征。非整倍体CNV中，单体和三体主要源于母源减数分裂错误(81.4%)；而嵌合体CNV则表现出高比例的平衡模式(全染色体69.5%，节段性56.8%)，且76.5%的节段性嵌合体CNV源于有丝分裂错误。嵌合比例与假阳性率呈负相关，低比例嵌合体更多源于有丝分裂错误。

嵌合体胚胎中节段性与全染色体CNV的独特特征

173个嵌合体胚胎中的247个嵌合体CNV以节段性异常为主(66.8%)。节段性异常具有更高的假阳性率(60.1% vs. 47.6%)和更低母源倾向(9.8% vs. 21.9%)。有丝分裂错误在嵌合体CNV中占绝对优势，特别是在节段性异常中更为突出(96.9% vs. 86.0%)。嵌合比例显著影响CNV特征，假阳性比例随嵌合水平增加而逐渐降低。

嵌合体移植的临床结局

PH-trace策略重新分类了52.6%(91/173)的嵌合体胚胎为整倍体，使嵌合体检出率从14.2%降至6.4%，可用胚胎比例增加8.6%。19例嵌合体胚胎移植的临床妊娠率和活产率分别为52.6%和47.4%，其中66.7%的成功移植胚胎实际为假阳性，22.2%为有丝分裂起源。所有预测为假阳性的CNV在羊水或流产组织样本中均未再次检测到。

本研究建立的PH-trace策略成功解决了PGT-A中的诊断不确定性难题。通过量化等位基因不平衡，该技术能够可靠区分真正的生物学嵌合与技术假阳性，显著提高胚胎可用率。更重要的是，细胞分裂起源分析揭示了非整倍体CNV与嵌合体CNV的根本生物学差异：前者主要源于母源减数分裂错误，后者则更多来自有丝分裂错误且常伴随较高假阳性率。

研究还为嵌合体胚胎的自我修正机制提供了证据，支持了克隆清除模型、排除模型和选择性分布模型等理论。对于临床实践，建议优先选择嵌合比例低于50%的节段性异常胚胎，因为这些特征与较高的假阳性率和有丝分裂起源相关。

该研究的局限性包括对足够信息量SNP(>30/异常)的依赖可能排除较小CNV，以及缺乏长期新生儿随访数据。然而，验证研究证实94.1%的预测假阳性在重复活检中未检测到，71.4%的真实嵌合病例持续存在，证明了方法的可靠性。

总之，PH-trace策略的实施将通过减少假阳性嵌合体胚胎和提高整倍体胚胎率来改善PGT-A的临床应用，同时通过阐明错误起源(减数分裂/有丝分裂)来支持循证胚胎选择，最终改善生殖结局。这一创新方法为生殖医学领域提供了重要的工具，有望使更多患者受益于辅助生殖技术。该研究发表于《Human Reproduction Open》期刊，为嵌合体胚胎的临床管理提供了新的解决方案。