胚胎著床及發育能力 不單與染色體正常有關
在過去的幾十年中，生殖醫學領域藉由植入體外受精（IVF）產生的胚胎之技術，在生殖潛力方面有著明顯的進步。最初，胚胎形態和卵裂率是選擇適合植入胚胎的唯一參考依據；然而，儘管使用這些方法對植入後的結果有了改善，但仍有多數的胚胎植入後未能持續妊娠。隨著胚胎著床染色體篩檢 （PGT-A）技術的發展，僅轉移染色體為整倍體的胚胎大大提高了活產率。儘管有了上述挑選胚胎的方法，但植入外觀及染色體皆正常的胚胎後並不總是能夠持續的妊娠，這也顯示，胚胎後續的著床及發育能力不僅只與染色體正常有關。粒線體是細胞內半自主的胞器，在細胞內有著不可或缺的功能，包括ATP的產生，細胞凋亡的調節，鈣離子的恆定和活性氧物質（ROS）的產生。過去曾有動物模型研究指出線粒體與生殖功能密切相關，隨著生殖醫學領域對線粒體的興趣日益增長，研究者多方嘗試以線粒體相關參數來預測胚胎後續的發育，最終期望能提高植入胚胎的後續活產率。
粒線體含量與端粒長度 與胚胎發育關係
在2019台灣生殖醫學年會中，也有團隊研究顆粒細胞的粒線體含量與端粒長度，和卵母細胞成熟及早期胚胎發育的關係。作者在2017年9月到2018年8月期間，從110位女性身上收集顆粒細胞，以38歲為界線，分成高齡 (60人) 與年輕 (50人) 兩組，其中94位女性的胚胎更進一步以PGT-A分析滋養層細胞染色體是否為整倍體。
作者首先以quantitative polymerase chain reaction (Q-PCR) 驗證端粒長度隨著年齡的上升而下降 (如下列表格所示)。
|
Total |
<38 y |
38y |
|
|
Age |
36.5 |
33.5 |
40.7 |
|
Number |
110 |
60 |
50 |
|
BMI |
23.03±4.17 |
22.97±4,72 |
23,11±3,43 |
|
Tellomere length |
0 35±014 |
0 37±0 16 |
0.33±0.12 |
|
mtDNA |
304.15 |
304.84291.5 |
291.5 |
接著作者分別研究顆粒細胞中端粒長短與粒線體含量是否影響女性AMH、卵子成熟及早期胚胎發育等等相關參數。實驗統計後發現端粒長短不管在高齡或年輕女性中都會影響AMH,、取卵數目、成熟卵子數目及Day 3好胚胎數量；而粒線體含量多寡主要是影響在高齡組別女性的AMH、取卵數目、成熟卵子數目及Day 3好胚胎數量 (如下列表格所示)。
|
Telomere length |
Mitochond rial content |
AMH |
Oocyte retrievial |
Mature oocytes |
Fertilizat ion rate(%) |
Day 3 Good embryos |
Day 3 Good embryos rate(%) |
||
| Telomere lengt | Total | + | + | + | + | - | + | - | |
| Young | - | + | + | + | - | + | - | ||
| Old | + | - | + | + | - | - | - | ||
|
Mitochondri content |
Total | + | - | - | - | - | - | - | |
| Young | - | - | - | - | - | - | - | ||
| Old | + | + | + | + | - | + | - |
另外，作者以顆粒細胞中端粒長短與粒線體含量當成參考，將所有組別分成四組來進行後續研究，分別是:
- 端粒長、粒線體含量多
- 端粒短、粒線體含量多
- 端粒長、粒線體含量少
- 端粒短、粒線體含量少
結果發現 :
在高齡組別中 ，「端粒長、粒線體含量多」與「端粒短、粒線體含量少」的組別，比較取卵數目、成熟卵子數目及Day 3好胚胎數量，前者後續的結果皆較好，並達到統計上顯著差異。
| Old | Number | AMH |
Oocyte retrievial |
Mature oocytes |
Fertilization rate(%) |
Day 3 Good embryos |
Day 3 Good embryos rate(%) |
|
Telomere length (+) Mt content (+) |
15 | 4.61 | 14.47±7.27 | 12±6.43 | 74.07±19.3 | 6.4±3.74 | 55±25.8 |
|
Telomere length (+) Mt content (-) |
5 | 1.99 | 10.2±5.17 | 8.4±4.51 | 82.25±13.59 | 4.6±2.07 | 56.5±6 |
|
Telomere length (-) Mt content (+) |
9 | 3.12 | 10.56±7.67 | 9.56±7.73 | 75.29±32.17 | 5.4±5.37 | 57±34.7 |
|
Telomere length (-) Mt content (-) |
21 | 2.49 | 9.38±4.73 | 7.05±3.63 | 76.65±2.23 | 3.67±2.27 | 56.5±23.9 |
此外「端粒長、粒線體含量多」與「端粒短、粒線體含量少」的組別相比，後續Day 5 胚胎滋養層細胞染色體的非整倍體比率明顯較低，並達到統計顯著差異。
| All | young | old | ||||
|
|
Blastocyst |
Aneuploidy rate(%) |
Blastocyst |
Aneuploidy rate(%) |
Blastocyst |
Aneuploidy rate(%) |
|
Telomere length (+) Mt content (+) |
148 |
40 (27.03%) |
90 |
13 (14.44%) |
58 |
27 (46.55%) |
|
Telomere length (+) Mt content (-) |
69 |
16 (27.19%) |
59 |
11 (18.64%) |
10 |
5 (50%) |
|
Telomere length (-) Mt content (+) |
61 |
22 (36.07%) |
33 |
8 (24.24%) |
28 |
14 (50%) |
|
Telomere length (-) Mt content (-) |
86 |
44 (51.16%) |
42 |
12 (28.57%) |
44 |
32 (72.72%) |
本篇研究中顯示：
粒細胞中端粒長短與粒線體含量皆會影響取卵數目、成熟卵子數目及Day 3好胚胎數量，只是端粒長短影響的範圍較廣不因年齡層而有不同；而粒線體含量主要影響較高齡(≥ 38)的族群。期待可藉由本篇研究的數據，替未來人工生殖技術提供更多胚胎發育及胚胎挑選的參考依據。
參考文獻：
1. Mitochondrial DNA quantification as a tool for embryo viability assessment: retrospective analysis ofdata from single euploid blastocyst transfers.Human Reproduction, Vol.32, No.6 pp. 1282–1292, 2017
2. Mitochondria as a biomarker for IVF outcome.Reproduction (2019) 157 R235–R242
(圖一）
(圖二）