影响胚胎种植率关键因素的研究进展

高戈，张云山△

【摘要】体外受精-胚胎移植（in-vitro fertilization-embryo transfer，IVF-ET）技术是目前解决不孕症最

为有效的治疗方式之一，但胚胎种植率偏低仍是困扰临床医生们的难题之一。影响胚胎种植率因素包括两

方面，即来自胚胎的胚胎质量因素和来自母体的子宫内膜容受性因素。现结合近年国内外研究对挑选优质胚

胎的新方法，如缩时摄影技术和植入前遗传学筛查，以及子宫内膜容受性和内膜种植窗的相关研究进展进行

综述。

【关键词】受精，体外；胚胎移植；胚胎植入；植入前诊断

Main Factors Related to the Rate of Embryo Implantation GAO Ge,ZHANG Yun-shan.Center for Reproductive Medicine,Tianjin Key Laboratory of Human Development and Reproductive Regulation,Tianjin

Central Hospital of Gynecology Obstetrics,Tianjin300100,China

Corresponding author:ZHANG Yun-shan,E-mail:tjzys@

【Abstract】In-vitro fertilization-embryo transfer(IVF-ET)is one of the most effective therapies for human infertility.However,the low implantation rate is still one of the clinical problems.The factors related to the rate of embryo implantation are from two aspects,factors of embryo quality and factors of endometrial receptivity.In this review,we discuss the new methods of selecting high-quality embryos such as time-lapse and pre-implantation genetic screening,as well as the endometrial receptivity and window of implantation.

【Keywords】Fertilization in vitro;Embryo transfer;Embryo implantation;Preimplantation diagnosis

(J Int Reprod Health∕Fam Plan,2019，38：154-157)

·综述·

基金项目：国家自然科学基金（81601350）

作者单位：300100天津市中心妇产科医院生殖医学中心，天津市人

类发育与生殖调控重点实验室

通信作者：张云山，E-mail：tjzys@

△审校者

体外受精-胚胎移植（in-vitro fertilization-

embryo transfer，IVF-ET）技术开展40年至今，已成为

临床治疗不孕症最为有效的手段，但其胚胎着床率

仅为20%~30%[1]。自1978年首例试管婴儿出生以来，

低种植率始终是生殖医学领域尚未解决的问题之

一，也是限制人类辅助生殖技术发展的瓶颈，而且

反复植入失败更会对患者及家庭造成沉重的经济

负担和精神压力，同时增加临床医生的工作负荷。

目前，世界范围内，为减少多胎妊娠，选择性单胚胎

移植正逐渐取代多胚胎移植成为一种趋势，因此提

高种植率的意义显得尤为重要。现结合近年来国内

外相关研究成果对影响胚胎种植率的关键因素进

行综述。

1胚胎质量

胚胎本身的质量无疑是影响胚胎种植率的关

键因素之一，如何从众多胚胎中挑选出最具发育潜

能的胚胎用于移植是IVF实验室的胚胎学家们一直

以来最为关心的问题。目前世界上绝大多数IVF实

验室采用的仍然是“试管婴儿之父”Robert Edwards

教授于1970年提出的传统的形态学评估的方法，从

细胞数量、碎片率以及均一性等方面来评价胚胎[2]。

随着研究的深入和技术的发展，胚胎学家们认识到

传统的形态学评估由于只是在固定的几个时间点

对胚胎进行观察，因此并不能完全反映胚胎发育潜

能的真实情况，一些用于挑选优质胚胎的新技术和

新方法可能更为有效。

1.1缩时摄影（Time-lapse）技术Time-lapse技术

即每隔一段固定时间（如5min或者10min）对胚胎进

行一次拍照，然后将拍摄的照片按时间顺序制作成

影片，以此来反映胚胎的动态发育过程。1997年，

Payne等[3]首次运用该技术对胞浆内单精子注射

（ICSI）授精后的胚胎发育进行观测，结果表明不同

卵母细胞极体出现、原核形成及消失的时间明显不

同，在优劣胚胎中有显著差异。

Time-lapse技术较传统的形态学评估的优势是

不需要将胚胎拿出培养箱，一定程度上避免了温

度、pH值、CO2浓度等突然发生变化对胚胎发育的影

响，同时可以结合不同指标（如双极体出现的时间，

原核出现及消失时间，胚胎发育到2细胞、3细胞、4细胞、5细胞阶段分别的用时，囊胚腔出现时间，囊胚开始扩张及孵出时间等）对胚胎发育进行动态形态学评估[4]。同时这项技术也属于非侵入性操作，不需对胚胎进行活检。

目前Time-lapse技术同样存在一些问题，首先由于拍照而造成的光暴露对胚胎发育是否存在负面影响仍无定论；其次，其造价高昂且在分析时相比传统形态学评估更加耗时；再次，其动态评估参数并没有统一标准，且对其实际效果是否优于传统形态学评估仍存争议[5-8]。

1.2植入前遗传学筛查（preimplantation genetic screening，PGS）高龄、反复流产、反复植入失败、严重男性因素不孕患者因为染色体非整倍体发生率增高，学术界提倡对这部分人群进行PGS，目的是筛查23对染色体非整倍体，将更具发育潜能的整倍体胚胎用于移植，降低流产风险，提高活产率[9-11]。其原理是在胚胎发育到第3天时对胚胎进行激光打孔，然后在第5天或者第6天时取从激光打孔处孵出的少量外滋养层细胞进行活检，活检方法从过去的荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization，FISH）到后来的微阵列比较基因组杂交（array comparative genomic hybridization，aCGH），再到目前主流的高通量测序（next generation sequencing，NGS）[12-13]。2015年，一些IVF中心报道不经选择对所有IVF 患者进行PGS显著提高了妊娠率[14]。有研究显示，经PGS筛查后的高龄（≥38岁）女性胚胎种植率、活产率与不经PGS筛查的对照组相比显著提高，流产率明显降低[15]。PGS结合囊胚移植可显著提高妊娠率、持续妊娠率、活产率，降低流产率和多胎风险，在高龄和反复流产的患者中具有较好的临床效果[16-18]。随着NGS技术的发展，特别是其成本的大幅度下降，其在PGS中的大范围应用取得了令人满意的效果[19-21]。近年来，一些学者更是致力于无创PGS的研究，如通过对胚胎培养液中游离DNA进行检测取代胚胎活检，尽管取得了一些成果[22-23]，但其敏感度和特异度仍有待提高，且距临床大范围推广仍存较大差距。PGS技术目前仍存在一些颇具争议的问题，首先，目前世界上绝大部分IVF实验室采用的活检方法仍属于有创操作，可能带来胚胎损伤、植入潜能下降、表观遗传变化及成年后可能的远期影响，目前尚缺乏充分的研究数据证明其远期的安全性；其次，PGS仍然无法预知嵌合体胚胎的结局，随着NGS 在PGS中的应用，嵌合体胚胎的诊断率提高，但对于

嵌合体胚胎是否可以移植的问题尚无定论；再次，PGS并不能改善可用胚胎质量，也不能增加可移植胚胎数量，同时增加了患者的经济成本，因此是否应该扩大其适用范围，不加选择地对所有IVF患者进行PGS目前仍存在较大争议[24]。

2子宫内膜容受性（endometrial receptivity）近年研究表明，子宫内膜容受性是除胚胎质量外的另一影响胚胎种植率的决定性因素。2006年有学者研究发现，60%的胚胎种植失败应归咎于不合适的子宫内膜容受性[1]。2015年Galliano等[25]的研究再次证实，至少有25%的患者的子宫内膜种植窗口期（window of implantation，WOI）会提前、延后或比通常的窗口期更短。因此根据个体化的WOI进行移植，特别是对那些反复植入失败的患者来说显得十分必要。基于此，科学家们一直致力于寻求一种简便且能够精准预测WOI的方法。

1950年，Noyes等[26]描述了排卵后子宫内膜的时相变化，关于子宫内膜活检组织学分期的这一研究在当时被认为是评估子宫内膜分化和成熟程度的“金标准”，但随后的研究发现，此项技术在评估子宫内膜容受性方面具有一定的局限性，并不准确；“胞饮突”也曾被认为是在窗口期子宫内膜发生形态学改变的最佳标志物，但随着研究的深入，越来越多的学者对“胞饮突”提出质疑，认为“胞饮突”在黄体期持续时间超过5d，不能准确描绘WOI[27]。

近期研究显示，有多个基因在子宫内膜各个时期的表达谱有明显差异[28]，例如编码外周血雌孕激素、白血病抑制因子（leukemia inhibitory factor，LIF）、黏蛋白1（mucoprotein-1，MUC-1）、细胞黏附分子（cell adhesion molecule，CAMs）、肝素结合性表皮生长因子（heparin-binding epidermal growth factor，HB-EGF）的基因，这些基因被认为是检测子宫内膜容受性潜在的生物学标记物；不仅如此，一些研究离子通道的科学家还发现，WOI的出现与囊性纤维化跨膜通道调节因子（cystic fibrosis transmembrane conductance regulator，CFTR）、上皮细胞钠通道（epithelial sodium channel，ENaC)、电压依赖性钙通道（voltage dependent calcium channel，VDCC）以及瞬时受体电位通道（transient receptor potential channel，TRP）等多种离子通道有关[29]。

来自西班牙瓦伦西亚大学生殖医学研究院的研究团队通过比较子宫内膜自然状态与超排卵的基因表达谱发现，超促排卵技术对WOI有影响，造成