辅助生殖(三代试管 PGT-SR)｜染色体平衡易位携带可获得完全正常胚胎

- 染色体平衡易位-

平衡易位是指两条染色体各发生一处断裂并相互交换其无着丝粒片断，形成两条新的衍生染色体。这种易位虽然引起染色体片段位置的改变，但仍保留了基因的总数，因此称为平衡易位。平衡易位携带者在细胞中染色体的总数未变，所含基因也未增减，所以通常不会表现出不正常的症状，外貌、智力和发育等通常都是正常的。

平衡易位的常见核型表达：46,XX(或XY),t(A;B)(C;D)

- 罗氏易位-

罗氏易位是指两个近端着丝粒染色体在着丝粒附近断裂后，短臂丢失，染色体长臂融合成为一条染色体的现象。罗氏易位主要发生在5条近端着丝粒染色体（13、14、15、21和22号染色体）上。由于丢失的小染色体几乎全是异染色质，而由两条长臂构成的染色体上则几乎包含了两条染色体的全部基因，因此，罗氏易位携带者虽然染色体数量减少，所以同样不会表现出不正常的症状。

罗氏易位的常见核型表达：45,XX（或XY），rob（或der）（A；B）（q10；q10）。

- 平衡易位携带者的生育问题 -

   虽然平衡易位携带者通常没有明显的表型异常，他们与正常人生育的子女中，有可能得到一条衍生异常染色体，导致某一易位节段的增多（部分三体性）或减少（部分单体性）。这可能导致胎儿畸形或自然流产。

图1.由相互易位（RecT）或罗伯逊易位（RobT）携带者产生的配子可能的核型。

（A）一个相互易位携带者可能产生32种不同的可能核型。最左边显示的是母亲或父亲的二倍体（体细胞）状态的核型。与正常配子受精后，32种结果的合子核型可以分为三种类型。类型I配子核型显示平衡的倍性，可能是相互易位携带者还是正常胚胎。这些胚胎是PGT-SR的候选（B）罗伯逊易位携带者的配子核型。最左边显示的是母亲或父亲的二倍体（体细胞）状态的核型。虽然类型I配子也包含两种核型（正常和罗伯逊易位），类型II配子只包含四种异常核型，类型III配子包含两种异常核型。

- 后代正常核型的概率 -

三代试管（PGT-SR）如何检测胚胎是否平衡易位？

  方案1:短读长测序-使用单倍体分型区分正常胚胎/平衡易位携带者胚胎

• 样本要求：父母血液+先证者胚胎（血液）

图3. 短读长测序进行 PGT-SR检测的工作流。

（A和B）在每个胚胎的活检中进行全基因组扩增（WGA），然后进行基于下一代测序（NGS）的连续克隆测序（CCS）。（C）在这个阶段识别出异常的CNV（拷贝数变异）并排除在植入之外。（D）进一步分析参考胚胎的异常CNV，可以识别出相互易位的断点。（E）然后针对每个胚胎和父母，通过NGS靶向并测序断点周围的多个SNP（单核苷酸多态性）。（F）通过连锁分析信息丰富的SNP将与正常等位基因和父母RecT携带者的易位等位基因相关联的单倍型分别映射出来。（G）利用单倍型连锁信息识别平衡倍性的胚胎的携带者状态。E，胚胎；F，父亲；M，母亲；ME，胚胎的母系等位基因；PE，胚胎的父系等位基因。

图4. 等位基因单倍型分析用于判别胚胎的携带者状态。

通过测量父母和参考胚胎中围绕断点的 Informative SNPs，可以推断出与易位等位基因连锁的单倍型CAACGG。因此，另一个单倍型TGGGAA必然与正常等位基因连锁。同样地，可以识别出从父母RecT携带者遗传的平衡倍性胚胎B的单倍型，并确定胚胎的携带者状态。分析显示胚胎B遗传了单倍型TGGGAA，并被鉴定为正常胚胎。

  方案2: 长度长测序，发现隐匿性平衡易位或复杂平衡易位

• 当易位片段很小（<5mb）在染色体核型检查中较难被发现时，就被称为<>隐匿型易位。

• 通常易位只发生一次，且发生相互易位的染色体只有2条。但个别情况下，易位可能发生不止一次，或发生易位的染色体不止2条。这类易位可称为复杂平衡易位。

复杂平衡异位或隐匿性平衡易位通过核型或者短读长NGS测序是很难解决的，长度长测序或长短结合测序方式可以寻找到正常胚胎用于胚胎移植。

参考文献：

[1] Liu D, Chen C, Zhang X, Dong M, He T, Dong Y, Lu J, Yu L, Yang C, Liu F. Successful birth after preimplantation genetic testing for a couple with two different reciprocal translocations and review of the literature. Reprod Biol Endocrinol. 2021 Apr 20;19(1):58. doi: 10.1186/s12958-021-00731-2                                                                                                                                                                 [2] Xu J, Zhang Z, Niu W, Yang Q, Yao G, Shi S, Jin H, Song W, Chen L, Zhang X, Guo Y, Su Y, Hu L, Zhai J, Zhang Y, Dong F, Gao Y, Li W, Bo S, Hu M, Ren J, Huang L, Lu S, Xie XS, Sun Y. Mapping allele with resolved carrier status of Robertsonian and reciprocal translocation in human preimplantation embryos. Proc Natl Acad Sci U S A. 2017 Oct 10;114(41):E8695-E8702. doi: 10.1073/pnas.1715053114