人类辅助生殖技术子代安全性研究进展

经过近40年的发展，辅助生殖技术(assisted reproductive technology,ART)已经成为治疗不孕症的重要手段。近10年来，ART技术进一步完善，经ART出生的人口由2002年的100万上升到目前的500多万[1]，ART子代的安全性受到越来越多的研究和关注。

一、ART子代健康风险

配子/胚胎操作及胚胎移植前经历非生理性的发育环境可能会对子代造成不良影响。Lancaster[2]在1987年开始关注ART子代安全性，发现体外受精(in vitro fertilization，IVF)子代与自然受孕子代相比，神经管畸形和大血管移位的风险增加，此后ART的风险及ART子代的安全性成为生殖医学无法回避的课题。

1.不良的妊娠结局：促排卵和多个胚胎移植增加了高序多胎和双卵双胎妊娠的发生率，也有报道[3]认为ART操作导致单卵双胎的发生率也有所升高。多胎妊娠使孕妇妊娠高血压综合征、妊娠期糖尿病和产后出血等多种并发症增加，胎儿早产、低出生体重及围产儿死亡率增加[4]。当前国内外对多胎的产科风险、不良的围生期结局已达成共识，并常规通过限制移植胚胎数目和减胎术减少多胎妊娠的发生，近10年来，多胎的出生率已经较前明显下降[5]。Pandey等[6]对22年来相关文献进行系统评价和meta分析认为，即使排除多胎的影响，ART单胎的婴儿较自然妊娠的婴儿仍然处于早产、低出生体重、围生期死亡等的高风险中，ART单胎孕妇妊娠高血压综合征、妊娠期糖尿病等并发症增加。而最近的大样本队列研究[7]则显示不孕症低出生体重的原因在于不孕症的各种病理因素，而非不孕症治疗技术本身。挪威的一项基于人群的队列研究显示ART较自然妊娠早产、低出生体重的发生率增加，但同一父母的自然妊娠和ART出生的兄弟姐妹之间，体重和孕龄无差异，提示不良的妊娠结局可能与不孕的病理因素有关，而非生殖技术本身导致[8]，但该研究并未统计自然妊娠的孕妇本次妊娠是否也接受了不孕症的治疗。

2.出生缺陷：ART是否增加了子代的出生缺陷目前尚有争议，以往研究和循证医学认为ART导致出生缺陷的风险较自然受孕增加了29%～41%，IVF出生的婴儿出生缺陷风险增加[9]。最近的一项包括46篇文献的meta分析IVF和ICSI对出生缺陷的影响后支持上述结果[10]。但其原因应归咎于ART本身，还是不孕因素，或二者共同作用，目前仍存在争议。

目前多数观点倾向于ART子代出生缺陷风险与不孕夫妇的临床特征有关。Rimm等[11]的meta分析将不孕作为混杂因素考虑后，ART造成出生缺陷的风险明显下降(OR=1.01，95% CI为0.82～1.23)。意大利的一项基于人群的研究调查了当地2010—2012年1 000万人口中277 043例新出生人口，7 057例(2.5%)非自然妊娠分娩，出生缺陷的发生率高于自然妊娠(6.7%和4.4%，OR=1.67，95% CI为1.5～1.9)[12]。但当考虑母亲年龄、导致不孕的原因等混杂因素，ART并未增加出生缺陷风险。有学者[11]甚至认为ART过程中实验室对精子、胚胎的选择，囊胚培养，PGD等技术可能会减少出生缺陷的风险。

3.远期发育影响：多数随访调查研究表明，IVF和ICSI获得的子代，体重、身高、头围方面与自然妊娠的同龄儿童相同[12]。Evian年度生殖研讨会(Evian Annual Reproduction Workshop Group 2011)[13]总结近年来研究和评估认为ICSI、IVF、自然妊娠出生的儿童在认知和行为发育方面无差异。Wagenaar等[14]对8岁和18岁的IVF出生的学生进行研究发现其出生后生长发育与年龄、性别匹配的对照组无差异。早期的病例对照研究通常受到样本量的限制，近年来许多大样本的、设计合理的对照研究认为，IVF和ICSI儿童与对照组之间神经发育无差异[15]。Leunens等[16]采用多中心数据，随访ICSI后代10岁时的表现，发现其智力发育方面评分高于对照组，而在运动方面如体力、平衡、技能等方面无差异，认为可能与母亲受教育程度以及ICSI后代受到家庭更多的关注有关。

4.基因印迹异常：多项研究报道，ART子代由基因印迹缺陷导致的Beckwith-Wiedemann综合征(BWS)和Angelman综合征(AS)、prader-Willi综合征(PWS)患病率升高[13]。各种基因缺陷都有可能导致BWS和AS，包括基因点突变、缺失，单亲二倍体及印迹缺陷，但是90%～100%经IVF/ICSI出生的BWS患儿有印迹异常，而非IVF/ICSI出生的BWS患儿仅40%～50%是由基因印迹异常造成；Manipalviratn等[17]综述了1978—2008年的相关文献，包括病例报道、病例分析和队列研究，发现经IVF/ICSI出生和自然妊娠出生的AS患儿基因印迹异常者分别为71%和5%。尽管如此，因为印迹异常的发生率极低(<1∶12 000)，IVF/ICSI导致的BWS发生率小于1%，一致认为在ART出生的子代中进行常规基因筛查没有必要[13]。

二、ART胚胎操作对子代的影响

1.胚胎冷冻与复苏：理论上，胚胎的冷冻复苏可能导致胚胎损伤增加出生缺陷风险。然而，多数研究认为与新鲜胚胎移植相比，冷冻复苏胚胎移植出生的子代出生缺陷率并没有增加[18-19]。Pinborg等[20]比较了单胎的复苏胚胎与新鲜胚胎移植的新生儿结局，认为复苏周期新生儿结局优于新鲜周期，但比自然受孕结局差。Kallen等[26]认为，正是由于胚胎冷冻前和复苏后的挑选及冷冻复苏对胚胎的优胜劣汰，使更健康和具有良好发育潜能的胚胎得以移植，从而可以降低出生缺陷风险，改善围生期结局。

Nakashima等[21]最近统计了日本25 777例单胎ART新生儿，认为与新鲜胚胎相比冷冻复苏胚胎相比出生体重增加。Cobo等[22]对5篇文献进行meta分析，认为在受精、妊娠率、胚胎质量方面玻璃化冷冻卵母细胞与新鲜卵母细胞无差异，玻璃化冷冻优于慢速冷冻。Maheshwari等[23]最近对11篇文献进行系统分析，认为在产科和围生期结局方面冷冻胚胎优于新鲜胚胎。

2.ICSI显微操作：ICSI受精方式是有创性操作，不仅规避了精卵结合的自然选择过程，而且显微穿刺注射可能损伤卵母细胞的细胞骨架和减数分裂的纺锤体，操作过程中对胞浆的反复抽吸和精子注入存在将外源性基因转入卵母细胞的危险。如前所述，尽管循证医学结果显示ICSI和IVF的出生缺陷明显高于自然受孕出生的婴儿，但是当考虑到双方不孕的因素后，出生缺陷风险消失[11]。欧洲人类生殖与胚胎协会统计了24个国家90个IVF中心807例ICSI后代，其严重的出生缺陷发生率为2%，与自然受孕相比无差异。而且ICSI出生缺陷主要是泌尿系畸形，且睾丸穿刺取精高于射精取精，ICSI的严重畸形出生率并不高于对照组[13]。

3.PGD取材：目前PGD的取材以卵裂球活检应用最广泛，从6～8细胞期的卵裂球胚胎中取出1～2个细胞进行遗传学分析。有关胚胎早期活检对后代是否有不利作用，目前研究不多。经典的发育理论认为早期胚胎的卵裂球具有全能性，取出1～2个卵裂球对胚胎无负面影响。Liebaers等[24]比较了581例PGD和2 889例ICSI出生的儿童，出生体重、畸形率无差别，PGD围产儿死亡率增高。De Vos等[25]的前瞻性队列研究发现卵裂球活检操作导致胚胎发育滞后。Storm等[26]在对109例个极体活检后出生婴儿随访，儿童身长、体重及小于胎龄儿发生率与自然出生儿童无差异，没有发现特定的出生缺陷模式。动物实验发现，卵裂球活检小鼠活检组小鼠胚胎孵化延迟，囊胚形成后发生收缩和扩张运动的频率明显增加[27]，远期小鼠脑组织中与神经退行性疾病相关蛋白异常，提示患有神经退行性疾病的风险性增高[28]。

三、ART影响子代安全的可能机理

1.亲代的不孕背景和遗传因素：不孕症亲代的自身因素可能是导致ART子代异常的基础。不孕症患者与自然妊娠者自身的疾病和基因遗传等因素存在很大差异，许多不孕因素例如高龄、PCOS、甲状腺疾病、子宫平滑肌瘤、盆腔生殖器炎症等也是导致子代不良结局和出生缺陷的潜在原因。而父亲的不育因素借助ICSI技术使得一部分存在遗传异常的精子受精并发育，将此类缺陷遗传给下一代。

2．子代表观遗传修饰改变：在配子和胚胎发育过程中，印迹基因通过印迹擦除、印迹重建和印迹维持影响胚胎的生长，印迹错误直接影响胚胎的生长发育。在胚胎早期发育的关键时期，超促排卵、体外成熟、体外受精、培养、配子和胚胎显微操作等都可能影响干扰印迹的重建或维持，影响基因表达和表型，从而影响胚胎发育、植入、胎盘形成和胎儿的生长发育等[29]，当前IVF的低成功率也可能与基因表观修饰异常有关，但是由于样本量及伦理学限制，目前更深一步的研究局限于动物实验，有关ART导致印迹错误产生时间、方式以及为什么有的胚胎更敏感、更易发生印迹错误的原因尚不明确。最终的证据需要更多大样本、长时期、多中心的对子代的基因印记特征的随访、统计、分析研究，深刻理解ART基因印迹与子代健康风险的相互关系，有利于对ART方案进行针对性地改善和优化，降低其子代风险。

ART子代及其后代的健康关系到整个人类的健康问题，必须受到足够的重视。职能部门应加强组织监管，医疗及科研机构应严格地选择适应证并排除禁忌证，健全和完善随访制度，包括子代及其后代的基本健康状况和生育力，全面评估安全性。继续在大范围内开展大样本高质量的队列研究。对于患者应进行遗传咨询及宣教，使其对ART子代风险有充分的了解和认识，共同防范和降低ART子代的健康风险。

由于样本量、评价指标、随访时间及方法学的不同，对ART子代安全性的研究尚需要大样本、多中心、前瞻性的对照研究和动物实验研究才能得到确切的结论，在此基础上建立有效、准确地植入前胚胎评价体系，发现和降低ART操作对胚胎的影响，选择最具有发育潜能和健康的胚胎移植，则是提高ART安全性的重要保证和研究方向。

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