近日,“2023第六屆上海·武漢統(tǒng)計(jì)生殖醫(yī)學(xué)論壇”于2023年7月22日-23日在上海中星鉑爾曼大酒店隆重召開;本次論壇的主題是“生殖與遺傳”,當(dāng)前,生殖醫(yī)學(xué)實(shí)踐已經(jīng)進(jìn)入了基因組醫(yī)學(xué)時(shí)代,生殖醫(yī)學(xué)服務(wù)范圍從“不孕不育助孕”,向“阻斷遺傳病代際傳遞”和“預(yù)防性基因組篩選/干預(yù)”的方向拓展。

本次會(huì)議邀請(qǐng)了會(huì)議邀請(qǐng)了我國著名分子胚胎學(xué)家,中國科學(xué)院專家孫方臻教授,分享了“表觀突變與疾病:試管嬰兒表觀突變的復(fù)雜性”的認(rèn)知。孫教授從表觀遺傳的角度,闡述了生殖醫(yī)學(xué)所面臨的表觀遺傳學(xué)挑戰(zhàn),介紹了輔助生殖技術(shù)(簡(jiǎn)稱ART)對(duì)配子/胚胎表觀遺傳突變的影響以及解決方案。

孫方臻教授早年留學(xué)英國劍橋大學(xué),獲得博士學(xué)位,因原創(chuàng)突破被選為劍橋大學(xué)院士,應(yīng)時(shí)任中國科學(xué)院院長(zhǎng)、全國人大副委員長(zhǎng)周光召院士的邀請(qǐng)回國工作,出任發(fā)育生物學(xué)研究所所長(zhǎng)、創(chuàng)建中國科學(xué)院分子發(fā)育生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(現(xiàn)在是國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室),創(chuàng)立了發(fā)育生物學(xué)博士后工作站、博士生培養(yǎng)基地任博士生導(dǎo)師。為國家培養(yǎng)了52位博士和博士后,其中20余位現(xiàn)已成為國內(nèi)外知名大學(xué)或中科院的教授或研究員、多位成為國家重點(diǎn)項(xiàng)目首席科學(xué)家、國自然“杰青”獲得者、一位成為中國科學(xué)院院士。

在發(fā)育與生殖基礎(chǔ)研究領(lǐng)域,孫教授回國后取得了多項(xiàng)原始發(fā)現(xiàn),包括受精卵鈣振蕩母源裝置及發(fā)現(xiàn)細(xì)胞生死命運(yùn)決定的新機(jī)制與新靶點(diǎn)。他領(lǐng)導(dǎo)中國科學(xué)院、教育部、衛(wèi)計(jì)委多個(gè)研究機(jī)構(gòu)及中國20余家知名三甲醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)中心共同完成了中國首個(gè)關(guān)于輔助生殖技術(shù)安全性的國家級(jí)中長(zhǎng)期重大科學(xué)計(jì)劃項(xiàng)目;完成了多項(xiàng)國家級(jí)關(guān)于受精機(jī)理及胚胎發(fā)育調(diào)控、干細(xì)胞重編程等重點(diǎn)科研項(xiàng)目;是我國異種移植基礎(chǔ)研究國家自然科學(xué)基金委重大項(xiàng)目負(fù)責(zé)人;監(jiān)理中科院先導(dǎo)專項(xiàng)100個(gè)實(shí)驗(yàn)室、上千位科研人員開展的未來生物制造的創(chuàng)新研究;在國內(nèi)著名三甲醫(yī)院創(chuàng)建并領(lǐng)導(dǎo)生殖醫(yī)學(xué)中心發(fā)展15年,是“基礎(chǔ)科學(xué)+臨床結(jié)合”稀有型科學(xué)家。

人類已知的疾病,大約25%與基因變異有關(guān),約75%則與表觀遺傳變異相關(guān)。人的生命始于受精卵這個(gè)全能細(xì)胞,經(jīng)細(xì)胞分裂、分化與增殖,發(fā)育成為擁有200多種細(xì)胞類型的復(fù)雜個(gè)體。受精卵的發(fā)育命運(yùn)乃至生命全生命周期的健康,不僅依賴精子和卵子的基因構(gòu)成,更高度依賴父母源性的表觀遺傳調(diào)控。受精卵的胚胎細(xì)胞分化成為那種細(xì)胞類型與器官,是表觀遺傳調(diào)控的結(jié)果。表觀遺傳決定著基因的“關(guān)與開”、表達(dá)水平的“高與低”。

人類在解密了基因組的結(jié)構(gòu)后,DNA測(cè)序技術(shù)突破并應(yīng)用于臨床后,人類大健康領(lǐng)域的新挑戰(zhàn)在于表觀遺傳學(xué),揭密表觀遺傳變異與疾病的關(guān)系,防控表觀遺傳失衡的發(fā)生發(fā)展,通過表觀遺傳重編程逆轉(zhuǎn)表觀遺傳失衡及其相關(guān)的疾病。健康人正常情況下,從出生到死亡組織器官的DNA構(gòu)成保持不變,改變的是表觀遺傳譜。表觀遺傳變異是重大成年慢病發(fā)生發(fā)展的機(jī)制,也是器官乃至人體衰老的機(jī)制。不同于基因突變,表觀突變具有可逆性、可塑性。表觀遺傳調(diào)控健康與疾病的這種特質(zhì),為人類通過表觀遺傳重編程逆轉(zhuǎn)疾病、抗衰老/延緩衰老、通過早發(fā)現(xiàn)表觀變異、早干預(yù)修復(fù),提供了大有作為的新醫(yī)學(xué)發(fā)展空間。

在生育領(lǐng)域,自全球首例“試管嬰兒”誕生以來,ART安全性一直備受關(guān)注。近20多年來,隨著表觀遺傳學(xué)研究的深入和對(duì)表觀遺傳調(diào)控復(fù)雜性的認(rèn)識(shí),科學(xué)家發(fā)現(xiàn)有些表觀突變,例如重要印記基因印跡改變(表觀突變的一種)與重大疾病發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。ART治療發(fā)生在配子尤其是早期胚胎動(dòng)態(tài)表觀遺傳重編程調(diào)控的關(guān)鍵窗口期。這個(gè)時(shí)期,若ART治療干擾了胚胎正常的表觀遺傳重編程,對(duì)胚胎發(fā)育、乃至一個(gè)人全生命周期的影響將是令人擔(dān)憂且很可能是重大的。由于存在著ART源性的表觀突變風(fēng)險(xiǎn),且缺乏有效防控表觀突變風(fēng)險(xiǎn)的手段,最近歐洲多國科學(xué)家和醫(yī)學(xué)家聯(lián)名發(fā)文呼吁:為了下一代的健康,如能自然生育,要盡可能不使用ART;若必須使用ART,越自然、越簡(jiǎn)單越好。

國內(nèi)外已有大量研究證據(jù)表明,ART可影響配子與胚胎的表觀遺傳譜。ART大劑量激素注射促排卵可導(dǎo)致表觀遺傳變異,因促排卵導(dǎo)致的體內(nèi)激素水平紊亂可導(dǎo)致表觀遺傳突變,患者自身高糖等病理因素,均可獨(dú)立或協(xié)同作用導(dǎo)致表觀遺傳變異。早期胚胎表觀遺傳重編程易受環(huán)境因素影響,包括非生理?xiàng)l件,包括體外受精、配子與胚胎凍存、體外培養(yǎng)、囊胚活檢等操作,可獨(dú)立或協(xié)同導(dǎo)致胚胎發(fā)生表觀遺傳失調(diào)。

孫教授作為首席科學(xué)家開展的國家重大科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目“胚胎操作安全性評(píng)估研究”以及國外的同類ART安全性評(píng)估研究,均發(fā)現(xiàn)ART可造成醫(yī)源性表觀遺傳突變,伴隨多種母嬰健康風(fēng)險(xiǎn),動(dòng)物模型研究表明ART源性的表觀突變可跨代傳遞。國內(nèi)外的流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn),ART新生兒低體重風(fēng)險(xiǎn)升高2.6倍、早產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)升高超過2倍、自閉癥升高約2倍、表觀遺傳疾病BW綜合征發(fā)生率升高9倍。

出生低體重是成年病發(fā)生發(fā)展重大風(fēng)險(xiǎn)因素,動(dòng)物模型的研究表明:ART技術(shù)本身可導(dǎo)致胎盤發(fā)育與功能異常,伴隨胎兒宮內(nèi)發(fā)育受限;ART致胎盤中父源印記基因表達(dá)水平下調(diào)(IGF2是其中之一),IGF2 是胎盤/胎兒生長(zhǎng)的重要促進(jìn)因子:調(diào)控器官發(fā)育與正常功能;而H19被證實(shí)參與許多腫瘤發(fā)生和惡性進(jìn)展,促進(jìn)癌細(xì)胞生長(zhǎng)、侵襲、遷移等,對(duì)ART高度敏感;ART胎盤缺陷是值得關(guān)注的健康風(fēng)險(xiǎn);

ART流程覆蓋配子/受精/胚胎DNA甲基化動(dòng)態(tài)變化關(guān)鍵期。配子/胚胎冷凍液/解凍液、ART流程所用到的IVF液、IVC培養(yǎng)液、IVM液、ICSI操作液、AOA液、囊胚活檢操作,不合適的技術(shù)產(chǎn)品與操作流程,均是表觀遺傳突變風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。大量證據(jù)表明當(dāng)前國際上使用的卵子凍存技術(shù)存在安全性風(fēng)險(xiǎn)。高濃度DMSO為保護(hù)劑的卵子冷凍液產(chǎn)品,可導(dǎo)致DNA甲基化及組蛋白修飾改變、致表觀遺傳調(diào)控重要基因表達(dá)水平異常。

基于表觀遺傳突變發(fā)生的機(jī)制,孫教授與瑞之美團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一類不含DMSO為冷凍保存劑的凍存新技術(shù)體系,進(jìn)而避免了DMSO誘發(fā)的表觀遺傳突變風(fēng)險(xiǎn)。動(dòng)物模型和人卵實(shí)驗(yàn)表明:凍卵存活率可達(dá)到95%至100%,凍卵與鮮卵的受精率、卵裂率、囊胚形成率接近、凍卵胚胎表觀遺傳譜與鮮卵胚胎相似。

我國每年有眾多年輕未育女性接受腫瘤治療,隨著治愈率越來越高,生育力保護(hù)成為重大需求。孫方臻教授團(tuán)隊(duì)基于30多年從事卵母細(xì)胞研究的工作積累,研發(fā)了有效利用小卵泡卵制備優(yōu)質(zhì)胚胎的技術(shù)體系,因?yàn)樾录夹g(shù)的應(yīng)用,38位難治患者單個(gè)取卵周期的活產(chǎn)率由傳統(tǒng)療法的24%,提升到累積活產(chǎn)率為53%。對(duì)因腫瘤治療需要緊急取卵的患者而言,卵巢上發(fā)育的大部分是小卵泡。孫教授的小卵泡卵有效利用并獲得健康活產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù),是腫瘤患者生育力保護(hù)的福音和關(guān)鍵技術(shù)支撐。對(duì)卵泡發(fā)育同步性差的患者(尤其大齡和高齡女性)而言,增加每個(gè)治療周期的可用卵子數(shù)和可移植胚胎數(shù),意味著單個(gè)治療周期更高成功率并大幅度降低治愈的綜合成本。

瑞之美團(tuán)隊(duì)建立了 對(duì)腫瘤女性更友好、自然周期、便捷、極少用藥、能用得起的生育力保存技術(shù)體系,實(shí)現(xiàn)了讓先進(jìn)生育力保護(hù)核心關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品牢牢把握在我們中國人自己手中這一目標(biāo)。