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辅助生殖技术发展历程​​​

发布时间 | 2019-08-14


辅助生殖技术发展历程



从1978年7月25日世界首例活产试管婴儿Louise Brown在英国曼彻斯特一家医院诞生以来,在这40余年间体外受精(In vitro fertilisation,IVF)或者俗称“试管婴儿”(Test tube baby)技术由最初的第一代“试管婴儿”技术已经逐渐衍生发展到现如今的第二、三代“试管婴儿”技术。因此,每年的7月25日被确定为“世界胚胎学家日”。

在试管婴儿技术作为不孕不育症的临床治疗手段之前,前人的基础研究为之奠定了良好的基础。1959年美籍华人生物学家张民觉(Min Chueh Chang)把从兔子交配后回收的精子和卵子在体外受精结合,而且他还将受精卵移植到别的兔子的输卵管内,借腹怀胎,生出正常的幼兔。成功的完成兔子体外受精实验使张民觉成为体外受精研究的先驱。在母兔排卵前和排卵后不同的时间,将公兔射出的精子或附睾精子输入母兔的输卵管,使其和卵子受精。实验结果发现,只有在排卵前6小时置于输卵管中的精子才能和卵子受精,从而说明兔精子在雌兔生殖道内至少需6小时来发展受精能力。这一实验,使张民觉认识到:对哺乳类来说,实际上是精子在输卵管等候卵子,而不是卵子等候精子,精子在雌性生殖道一定需要经过某些生理上的变化,才能和卵子受精。这就是“精子获能”现象。他的动物实验结果为后来人的体外受精和试管婴儿研究打下了良好的基础。

1978年英国路易斯·布朗出生后,1980年6月澳大利亚第一个试管婴儿Candice Reed出生。1978年6月,美国Howard和Georgenna Jones在诺福克的南弗吉尼亚医学院建立了生殖医学部,开始IVF项目研究,于1981年12月诞生了美国第一例试管婴儿。法国第一例试管婴儿是1982年在Clamart诞生的,第二例是转年的6月在Sevres诞生的。我国在这方面的工作相对起步较晚,1985年台湾出生第1例试管婴儿,1986年香港也出生1例。大陆首例试管婴儿郑萌珠于1988年3月在北医三院诞生,其于2019年4月产下一名男婴。


辅助生殖技术

医学是20世纪末从妇产科学中分化出来的一门新兴的学科,它以生殖内分泌理论为基础,并以辅助生殖技术(assisted reproductive technology, ART)为重点,即运用医学技术和方法对配子、合子、胚胎进行人工操作,以达到受孕目的技术,也就是用人工方法辅助自然过程的某一或全部环节来完成生育的方法。
ART包括人工授精(AI)、IVF-ET、胞浆内单精子注射(ICSI)、种植前遗传学诊断(PGD)和未成熟卵母细胞体外培养成熟(IVM)技术等。

人工授精

人工授精(Artificial Insemination,Al)是指将男性精液用人工方法注入女性子宫颈或宫腔内,以协助受孕的方法。其主要目的是让女性不通过性行为便可输精至阴道或子宫并受孕。根据精液来源不同,人工授精分为夫精人工授精(Artificial insemination by husband semem,AIH)和供精人工授精(Artificial insemination by donor semem,AID)。宫腔内人工授精(intrauterine insemination,IUI)为较常用的方法。这种方法相对简单,治疗周期较短,费用低,患者无需忍受手术痛苦,精子与卵子的结合以及胚胎的发育都是在患者体内完成。1786年,英国Hunter医生实施了人类第一例夫精人工受精,1866年Sims医生实施了人类第一例供精人工受精。
AIH主要适用于丈夫患阳萎、早泄、逆行射精、尿道下裂等,但精液正常或轻度异常;女性先天或后天生殖道畸形以及宫颈性不孕也可采用AIH。AID主要适用于丈夫无精症或患遗传性疾病以及双方血型不合或免疫性不孕。


体外授精-胚胎移植技术

体外授精-胚胎移植技术(in vitrofertilization-embryo transfer,IVF—ET),俗称“第1代试管婴儿技术”,是指借助医学技术手段使卵子和精子在体外授精并进行早期胚胎发育,然后将胚胎移植入女性子宫内使其成功妊娠的技术。主要适合于输卵管堵塞、子宫内膜异位征等女方因素引起的不孕症患者。IVF-ET包括促排卵、取卵、体外受精和体外培养、胚胎移植4个阶段。
1968年,爱德华兹认识了英国的腹腔镜专家帕特里克·斯特普托(Patrick Steptoe),斯特普托擅长用腹腔镜技术从不孕妇女的卵巢内取出成熟卵子,2人从此开始长期合作。经过多次失败,他们终于使体外授精成功,并获得能够分裂的受精卵。1972年,2人开始将试管中的胚胎移植入母体,1977年2人为多年不孕的布朗夫妇实施了体外授精-胚胎移植手术。布朗太太怀孕并于次年生下世界上首个试管婴儿。为此2010年英国生理学家爱德华兹教授被授予诺贝尔生理学或医学奖,以表彰他对试管婴儿技术所做的特殊贡献。


胞质内单精子注射技术

胞质内单精子注射技术(intracytoplasmic sperm injection,ICSI)。该技术又称显微授精,俗称“第2代试管婴儿技术”,它是在显微镜下将单个精子注射入卵子的细胞质内,形成受精卵再移植入女性子宫内的技术。该技术主要解决男性少精、弱精、畸精或无精等导致的不育问题及睾丸穿刺和显微外科取精来源的精子受精问题。
1992年比利时自由大学的Palermo等应用ICSI方法进行辅助受精获得成功,首次报道ICSI是治疗常规IVF无法解决的严重男性因素引起的不育,标志着ART研究新的里程碑。


胚胎植入前遗传学检测

着床前胚胎遗传诊断技术(preimplantation genetic diagnosis,PGD),俗称“第3代试管婴儿技术”,该技术主要解决胚胎着床前的遗传诊断及优生问题。它是在显微操作系统下对体外授精后形成的胚胎,活检卵裂期或受精前后的极体或囊胚期细胞,应用分子生物学技术、PCR或FISH方法测定DNA片段或特定染色体,进行快速遗传学诊断,将诊断无遗传病的胚胎移植入子宫。胚胎植入前遗传学检测主要包括两种策略,即胚胎植入前遗传学诊断(preimplantation genetic diagnosis,PGD)和胚胎植入前遗传学筛查(preimplantation genetic screening,PGS)。PGD适应证包括单基因病、X-连锁遗传病、HLA配型等;而PGS适用于反复流产、反复移植失败和高龄妇女等人群。1989年,英国学者Handyside成功地完成了世界上首例PGD,开创了产前诊断的新时代。

除了常规的活检方法获取样本之外,现在还有一种新的无创染色体筛查方法(noninvasive chromosome screening,NICS)。该方法基于对游离到囊胚培养液中的DNA进行基因测序,通过MALBAC全基因组扩增后,再进行高通量测序,证实了囊胚培养液与对应胚胎的染色体异常检测结果具有高度一致性。

卵母细胞胞浆置换技术

俗称“第四代试管婴儿”技术,通过显微操作技术将卵子的卵胞浆与另一女性的健康卵胞浆置换,以增强卵子活力,使受孕成功率提高。2016年张进等通过原核移植的方法,使连续两次IVF-ET助孕治疗中发生胚胎停育的患者获得了可用胚胎,最终妊娠。由于供卵者卵细胞浆中线粒体DNA被带入受卵细胞,引起全世界的广泛争议,在没有明确该技术的确切影响之前应该谨慎,多数国家包括我国目前禁止该技术的临床应用。

不成熟卵体外培养成熟(in vitro maturation,IVM)技术

IVM技术是模拟体内卵母细胞生长环境,从卵巢获取未成熟的卵母细胞,体外培养成熟,用于体外受精-胚胎移植,该技术克服了控制性超排卵药物诱发的卵巢过度刺激综合征和激素依赖性肿瘤发生的风险,同时可用于卵巢反应低下的ART患者和肿瘤患者等人群的卵巢生殖能力保存。



胚胎、配子及性腺组织冻融技术

在生殖领域中,胚胎、配子的冷冻保存是人类ART中的重要环节,包括胚胎冻存、精子冷冻、成熟卵子冻存、幼稚卵细胞及卵巢组织冻存等。目前,胚胎的冷冻与复苏已成为ART常规技术之一,采用的冷冻方法有慢速冷冻法、快速冷冻法、超快速冷冻法及玻璃化冷冻法。玻璃化冷冻技术是一种快速冷冻细胞或组织的方法,可避免冻融过程中细胞内冰晶的形成,最大限度地降低细胞损伤,因此,近年来玻璃化冷冻已广泛应用于人类配子、胚胎等的冷冻保存临床研究,并取得了不少进展。