胚胎发育与染色体异常
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Mumusoglu, et al. Fertil Steril. 2016
l
在预后不良的患者中，体外胚胎发育的Timelapse形态学参数 与胚胎是否为非整倍体关系不大。
Rienzi, et al. Reproductive BioMedicine Online. 2015
l
体外胚胎发育的Timelapse形态学参数 与胚胎是否为非整倍体关系不大。
Kahraman S, et al. Hum Reprod. 2002, 17(12):3193-200.
• 研究对象：因高龄（77周期）或既往IVF失 败（30周期）行PGD的患者。 • 分组：A-E——原核形态与位置 1-4——核仁前体的形态与排布 α-γ——原核与极体的相对位置
Gianaroli L, et al. Fertil Steril. 2003, 80(2):341-9.
胚胎停育与染色体异常
南方医科大学南方医院妇产科生殖中心
全
松
2017-08-19烟台
早期胚胎发育过程
合子形成
Leabharlann Baidun n
卵裂阶段
囊胚形成
雌雄原核融合 父源、母源染色体开始复制
n n
卵子提供有丝分裂相关物质 胚胎基因表达于8细胞胚期
n n
囊胚腔化至囊胚形成是一个关键的检验点 胚胎具有自我矫正功能
早期胚胎发育过程
合子形成
卵裂阶段
囊胚形成
原核评分 卵裂期胚胎形态学评估 囊胚评分
原核评分与胚胎染色体异常
• • • • • 原核数目 两原核大小差异 两原核相对位置 原核内核仁前体的大小及排列 原核与极体的相对位置
Kahraman S, et al. Hum Reprod. 2002, 17(12):3193-200. Gianaroli L, et al. Fertil Steril. 2003, 80(2):341-9. Balaban B, et al. Reprod Biomed Online. 2004, 8(6):695-700. Gianaroli L, et al. Hum. Reprod. 2007, 22, 241–249. Arroyo G, et al. Reprod Biomed Online. 2010, 20(5):649-55.
42 42 5 11
40 42 3 15
39 36 6 19
13 10 18 59
α-γ组不同原核形态胚胎的PGD-FISH（7条染色体）结果
FISH检测正常（%） 单体+三体 （%） 单倍体+多倍体（%） 复杂异常（%）
36 34 12 18
33 31 6 27
7 10 1 82
囊 胚 形 成 率 %
Ziebe S, et al. Hum Reprod. 2003 Dec;18(12):2575-81.
不同染色体组成与胚胎发育情况
卵裂期阻滞 正常二倍体（%） 总计 常染色体单体（%） X单体（%） 常染色体三体（%） 染色体异常（%） 性染色体三体（%） 单体/三体嵌合（%） 单倍体（%） 三倍体（%） 四倍体（%） 其他嵌合体（%） P（分别与正常相比） 4.8% 23.7% 22.8% 21.4% 15.4% 20.3% 25.4% 43.6% 49.3% 46.9% 17.4% <0.05 桑葚胚期阻滞 27.0% 33.5% 36.0% 34.3% 29.8% 28.4% 36.5% 39.1% 18.7% 16.7% 28.9% <0.05 囊胚形成率 68.2% 42.8% 41.3% 44.3% 54.9% 51.3% 38.0% 17.3% 32.0% 36.5% 53.7% <0.05
D4天阻滞 6% 30.4% 20% 23.2% 33% 33% 11.1% 16.3% 18% 0 20%
囊胚形成率 66% 9% 37% 18.3% 33% 17% 6% 12.2% 13% 21% 0
其他嵌合体
Sandalinas M, et al. Hum Reprod. 2001 Sep;16(9):1954-8.
• 研究对象：以男性因素行ICSI所得的胚胎 • GroupI：形态优良，原核评分高 ——两原核大小相当、原核内核仁前体大小相 当、核仁前体或纵列或分散 • GroupII：形态不佳，原核评分低 ——两原核大小不一、核仁前体大小不一、 未见核仁前体
Kahraman S, et al. Hum Reprod. 2002, 17(12):3193-200.
Rubio C, et al. Prenat Diagn. 2007, 27(8):748-56.
各种染色体三体与胚胎发育
正常二倍体（%） 性染色体三体（%） 13三体（%） 15三体（%） 16三体（%） 18三体（%） 21三体（%） 22三体（%）
卵裂期阻滞 4.8% 20.3% 23.8% 4.0% 14.8% 17.9% 20.4% 16.2%
D3天阻滞 正常二倍体 非整倍体 总计 单体 三体 总计 2n/4n嵌合 （异常细胞>38%） 2n/非整倍体嵌合 （异常细胞10-38%） 2n/非整倍体嵌合 （异常细胞>38%） 2n/复杂异常嵌合 总计 多倍体 单倍体 28% 60.9% 42.9% 58.5% 33% 50% 83.3% 73.5% 70% 79% 80%
P（分别与正常相比） <0.05
复杂染色体三体与胚胎发育
正常二倍体（%） 双染色体三体（%） 三染色体三体（%） 四染色体三体（%） P（分别与正常相比）
卵裂期阻 滞 4.8% 27.0% 31.6% <0.05
单一染色体三体（%） 17.6%
胚胎发育速度与染色体异常
Kroener, et al. Fertil Steril. 2015.
桑葚胚期阻滞 27.0% 28.4% 21.3% 28.0% 31.2% 26.2% 30.9% 26.2% <0.05 桑葚胚期阻 滞 27.0% 27.8% 41.9% 21.0% 50.0% <0.05
囊胚形成率 68.2% 51.3% 54.9% 68.0% 54.0% 55.9% 48.8% 57.6% <0.05 囊胚形成 率 68.2% 54.5% 31.1% 47.4% 50.0% <0.05
卵裂球均一 每胚胎妊娠率（%） 非整倍体率（%） 多核卵裂球率（%） 52.9% 8.5% 2.1%
卵裂球不均一 37.6% 29.4% 45.5%
P 0.013 0.014 0.005
Hardarson T, et al. Hum Reprod. 2001;16(2):313-18.
• 研究对象：随机选择144枚赠卵形成的胚胎。 • 技术方法：对每个胚胎的所有卵裂球进行 FISH分析（7条染色体）。
形态学指标 卵裂球大小 均一 不均一 0 <10 碎片比例 11-20 20-50 >50 D3天细胞数 6 ≥6 卵裂球个数 （正常/总数） 144/210（69） 99/214（43） 65/88（74） 71/124（57） 59/116（51） 36/61（40） 4/5（80） 49/121（40） 186/303（55） 胚胎个数 （大体正常/总数） 33/43（77） 22/66（37） 14/19（74） 17/29（59） 12/15（48） 9/27（33） 3/3（100） 20/44（45） 37/59（63） P=0.0709 P=0.0285 P P<0.0001
不同Timelapse培养系统的比较
Timelapse
各种Timelapse时间参数
Kovacs. Reproductive Biology and Endocrinology 2014
Timelapse胚胎发育参数与染色体异常——支持
l
胚胎早期卵裂（4细胞前）的时间参数十分精确，70%的非整 倍体胚胎早期卵裂参数异常，但仍有30%的非整倍体胚胎无 异常 Chaves, et al. Nature Communications 2012 Timelapse参数异常的非整倍体发生率较高
原核评分 活检胚胎（n） FISH检测成功 染色体异常胚胎 I II 247 16 229 13 86（37.6%） 8（56.2%）
原核评分及染色体异常分类
原核评分 非整倍体 复杂非整倍体 多倍体 单倍体 I II 46.3 42.6 26.8 28.6 20.4 14.3 7.5 14.3
原核评分与胚胎染色体异常
A-E组不同原核形态胚胎的PGD-FISH（7条染色体）结果
FISH检测正常（%） 单体+三体 （%） 单倍体+多倍体（%） 复杂异常（%）
32 31 10 27
41 33 4 22
0 0 20 80
0 9 15 76
0 1 2 70
1-4组不同原核形态胚胎的PGD-FISH（7条染色体）结果
FISH检测正常（%） 单体+三体 （%） 单倍体+多倍体（%） 复杂异常（%）
TESE-ICSI所得的胚胎中，原核评分及胚胎发育情况
组别 I II n（组成比） 16 61 原核期阻滞（%） 3（18.7） 9（14.8） 卵裂期阻滞（%） 3（18.7） 13（21.3） 发育偏慢 5（31.2） 34（55.7） 移植D3天胚胎 5（31.2） 5（8.2）
原核评分及胚胎染色体情况
卵裂期阻滞 正常二倍体（%） 总计 常染色体单体（%） X单体（%） 常染色体三体（%） 染色体异常（%） 性染色体三体（%） 单体/三体嵌合（%） 单倍体（%） 三倍体（%） 四倍体（%） 其他嵌合体（%） P 4.8% 23.7% 22.8% 21.4% 15.4% 20.3% 25.4% 43.6% 49.3% 46.9% 17.4% <0.05
l l l l
卵裂球大小差异 发育速度（偏快、偏慢或停滞） 碎片比例 多核卵裂球
Hardarson T, et al. Hum Reprod. 2001;16(2):313-18. Ziebe S, et al. Hum Reprod. 2003;18(12):2575-81. Hardarson T, et al. Hum Reprod. 2003;18(2):399-407. Baltaci V, et al. Reprod Biomed Online. 2006, 12(1):77-82. Rubio C, et al. Prenat Diagn. 2007, 27(8):748-56.
结果显示： 1. 使用圆头精子ICSI形成的大部分胚胎中原核评分低 2. 原核评分低的胚胎发育阻滞率高，发育速度偏慢， 可移植的胚胎较少。 3. 使用PGD-FISH（5条染色体）进行检测，结果显示 原核评分高的胚胎（GroupI）染色体异常比例低（ 37.6%对52.2%，P<0.05 ）。 4. 两组胚胎染色体异常类别无显著差异，以非整倍体 最为常见。
Zhang, et al. J Assist Reprod Genet. 2017
嵌合体胚胎发育情况
卵裂期阻滞 正常二倍体（%） 非整倍/非整倍嵌合（%） 正常/非整倍嵌合（%） 正常/单倍体嵌合（%） 正常/三倍体嵌合（%） 正常/四倍体嵌合（%） 单倍体/三倍体嵌合（%） 单倍体/四倍体嵌合（%） P（分别与正常相比） 4.8% 22.7% 9.9% 28.6% 25.0% 15.4% 50.0% 75.0% <0.05 桑葚胚期阻滞 27.0% 28.9% 28.1% 46.4% 25.0% 15.4% 50.0% 25.0% <0.05 囊胚形成率 68.2% 48.4% 62.0% 25.0% 50.0% 69.2% <0.05
a：P<0.001
A1α A2β A3β A3α
整倍体 非整倍体 57% 56% 52% 39% 27% 26% 36% 43%
临床妊娠率与原核形态
62%
Balaban B, et al. Reprod Biomed Online. 2004, 8(6):695-700.
种植前胚胎形态与胚胎染色体异常
l
Basile, et al. Fertil Steril 2013
Timelapse胚胎发育参数与染色体异常——反对
l l
囊胚发育的Timelapse形态学参数对挑选整倍体胚胎作用有限 BMI，Gn总量，不孕年限，既往IVF次数，AFC，COH方案 以及HCG日E2水平军队Timelapse指标存在影响。
l
在预后不良的患者中，体外胚胎发育的Timelapse形态学参数 与胚胎是否为非整倍体关系不大。
Rienzi, et al. Reproductive BioMedicine Online. 2015
l
体外胚胎发育的Timelapse形态学参数 与胚胎是否为非整倍体关系不大。
Kahraman S, et al. Hum Reprod. 2002, 17(12):3193-200.
• 研究对象：因高龄（77周期）或既往IVF失 败（30周期）行PGD的患者。 • 分组：A-E——原核形态与位置 1-4——核仁前体的形态与排布 α-γ——原核与极体的相对位置
Gianaroli L, et al. Fertil Steril. 2003, 80(2):341-9.
胚胎停育与染色体异常
南方医科大学南方医院妇产科生殖中心
全
松
2017-08-19烟台
早期胚胎发育过程
合子形成
Leabharlann Baidun n
卵裂阶段
囊胚形成
雌雄原核融合 父源、母源染色体开始复制
n n
卵子提供有丝分裂相关物质 胚胎基因表达于8细胞胚期
n n
囊胚腔化至囊胚形成是一个关键的检验点 胚胎具有自我矫正功能
早期胚胎发育过程
合子形成
卵裂阶段
囊胚形成
原核评分 卵裂期胚胎形态学评估 囊胚评分
原核评分与胚胎染色体异常
• • • • • 原核数目 两原核大小差异 两原核相对位置 原核内核仁前体的大小及排列 原核与极体的相对位置
Kahraman S, et al. Hum Reprod. 2002, 17(12):3193-200. Gianaroli L, et al. Fertil Steril. 2003, 80(2):341-9. Balaban B, et al. Reprod Biomed Online. 2004, 8(6):695-700. Gianaroli L, et al. Hum. Reprod. 2007, 22, 241–249. Arroyo G, et al. Reprod Biomed Online. 2010, 20(5):649-55.
42 42 5 11
40 42 3 15
39 36 6 19
13 10 18 59
α-γ组不同原核形态胚胎的PGD-FISH（7条染色体）结果
FISH检测正常（%） 单体+三体 （%） 单倍体+多倍体（%） 复杂异常（%）
36 34 12 18
33 31 6 27
7 10 1 82
囊 胚 形 成 率 %
Ziebe S, et al. Hum Reprod. 2003 Dec;18(12):2575-81.
不同染色体组成与胚胎发育情况
卵裂期阻滞 正常二倍体（%） 总计 常染色体单体（%） X单体（%） 常染色体三体（%） 染色体异常（%） 性染色体三体（%） 单体/三体嵌合（%） 单倍体（%） 三倍体（%） 四倍体（%） 其他嵌合体（%） P（分别与正常相比） 4.8% 23.7% 22.8% 21.4% 15.4% 20.3% 25.4% 43.6% 49.3% 46.9% 17.4% <0.05 桑葚胚期阻滞 27.0% 33.5% 36.0% 34.3% 29.8% 28.4% 36.5% 39.1% 18.7% 16.7% 28.9% <0.05 囊胚形成率 68.2% 42.8% 41.3% 44.3% 54.9% 51.3% 38.0% 17.3% 32.0% 36.5% 53.7% <0.05
D4天阻滞 6% 30.4% 20% 23.2% 33% 33% 11.1% 16.3% 18% 0 20%
囊胚形成率 66% 9% 37% 18.3% 33% 17% 6% 12.2% 13% 21% 0
其他嵌合体
Sandalinas M, et al. Hum Reprod. 2001 Sep;16(9):1954-8.
• 研究对象：以男性因素行ICSI所得的胚胎 • GroupI：形态优良，原核评分高 ——两原核大小相当、原核内核仁前体大小相 当、核仁前体或纵列或分散 • GroupII：形态不佳，原核评分低 ——两原核大小不一、核仁前体大小不一、 未见核仁前体
Kahraman S, et al. Hum Reprod. 2002, 17(12):3193-200.
Rubio C, et al. Prenat Diagn. 2007, 27(8):748-56.
各种染色体三体与胚胎发育
正常二倍体（%） 性染色体三体（%） 13三体（%） 15三体（%） 16三体（%） 18三体（%） 21三体（%） 22三体（%）
卵裂期阻滞 4.8% 20.3% 23.8% 4.0% 14.8% 17.9% 20.4% 16.2%
D3天阻滞 正常二倍体 非整倍体 总计 单体 三体 总计 2n/4n嵌合 （异常细胞>38%） 2n/非整倍体嵌合 （异常细胞10-38%） 2n/非整倍体嵌合 （异常细胞>38%） 2n/复杂异常嵌合 总计 多倍体 单倍体 28% 60.9% 42.9% 58.5% 33% 50% 83.3% 73.5% 70% 79% 80%
P（分别与正常相比） <0.05
复杂染色体三体与胚胎发育
正常二倍体（%） 双染色体三体（%） 三染色体三体（%） 四染色体三体（%） P（分别与正常相比）
卵裂期阻 滞 4.8% 27.0% 31.6% <0.05
单一染色体三体（%） 17.6%
胚胎发育速度与染色体异常
Kroener, et al. Fertil Steril. 2015.
桑葚胚期阻滞 27.0% 28.4% 21.3% 28.0% 31.2% 26.2% 30.9% 26.2% <0.05 桑葚胚期阻 滞 27.0% 27.8% 41.9% 21.0% 50.0% <0.05
囊胚形成率 68.2% 51.3% 54.9% 68.0% 54.0% 55.9% 48.8% 57.6% <0.05 囊胚形成 率 68.2% 54.5% 31.1% 47.4% 50.0% <0.05
卵裂球均一 每胚胎妊娠率（%） 非整倍体率（%） 多核卵裂球率（%） 52.9% 8.5% 2.1%
卵裂球不均一 37.6% 29.4% 45.5%
P 0.013 0.014 0.005
Hardarson T, et al. Hum Reprod. 2001;16(2):313-18.
• 研究对象：随机选择144枚赠卵形成的胚胎。 • 技术方法：对每个胚胎的所有卵裂球进行 FISH分析（7条染色体）。
形态学指标 卵裂球大小 均一 不均一 0 <10 碎片比例 11-20 20-50 >50 D3天细胞数 6 ≥6 卵裂球个数 （正常/总数） 144/210（69） 99/214（43） 65/88（74） 71/124（57） 59/116（51） 36/61（40） 4/5（80） 49/121（40） 186/303（55） 胚胎个数 （大体正常/总数） 33/43（77） 22/66（37） 14/19（74） 17/29（59） 12/15（48） 9/27（33） 3/3（100） 20/44（45） 37/59（63） P=0.0709 P=0.0285 P P<0.0001
不同Timelapse培养系统的比较
Timelapse
各种Timelapse时间参数
Kovacs. Reproductive Biology and Endocrinology 2014
Timelapse胚胎发育参数与染色体异常——支持
l
胚胎早期卵裂（4细胞前）的时间参数十分精确，70%的非整 倍体胚胎早期卵裂参数异常，但仍有30%的非整倍体胚胎无 异常 Chaves, et al. Nature Communications 2012 Timelapse参数异常的非整倍体发生率较高
原核评分 活检胚胎（n） FISH检测成功 染色体异常胚胎 I II 247 16 229 13 86（37.6%） 8（56.2%）
原核评分及染色体异常分类
原核评分 非整倍体 复杂非整倍体 多倍体 单倍体 I II 46.3 42.6 26.8 28.6 20.4 14.3 7.5 14.3
原核评分与胚胎染色体异常
A-E组不同原核形态胚胎的PGD-FISH（7条染色体）结果
FISH检测正常（%） 单体+三体 （%） 单倍体+多倍体（%） 复杂异常（%）
32 31 10 27
41 33 4 22
0 0 20 80
0 9 15 76
0 1 2 70
1-4组不同原核形态胚胎的PGD-FISH（7条染色体）结果
FISH检测正常（%） 单体+三体 （%） 单倍体+多倍体（%） 复杂异常（%）
TESE-ICSI所得的胚胎中，原核评分及胚胎发育情况
组别 I II n（组成比） 16 61 原核期阻滞（%） 3（18.7） 9（14.8） 卵裂期阻滞（%） 3（18.7） 13（21.3） 发育偏慢 5（31.2） 34（55.7） 移植D3天胚胎 5（31.2） 5（8.2）
原核评分及胚胎染色体情况
卵裂期阻滞 正常二倍体（%） 总计 常染色体单体（%） X单体（%） 常染色体三体（%） 染色体异常（%） 性染色体三体（%） 单体/三体嵌合（%） 单倍体（%） 三倍体（%） 四倍体（%） 其他嵌合体（%） P 4.8% 23.7% 22.8% 21.4% 15.4% 20.3% 25.4% 43.6% 49.3% 46.9% 17.4% <0.05
l l l l
卵裂球大小差异 发育速度（偏快、偏慢或停滞） 碎片比例 多核卵裂球
Hardarson T, et al. Hum Reprod. 2001;16(2):313-18. Ziebe S, et al. Hum Reprod. 2003;18(12):2575-81. Hardarson T, et al. Hum Reprod. 2003;18(2):399-407. Baltaci V, et al. Reprod Biomed Online. 2006, 12(1):77-82. Rubio C, et al. Prenat Diagn. 2007, 27(8):748-56.
结果显示： 1. 使用圆头精子ICSI形成的大部分胚胎中原核评分低 2. 原核评分低的胚胎发育阻滞率高，发育速度偏慢， 可移植的胚胎较少。 3. 使用PGD-FISH（5条染色体）进行检测，结果显示 原核评分高的胚胎（GroupI）染色体异常比例低（ 37.6%对52.2%，P<0.05 ）。 4. 两组胚胎染色体异常类别无显著差异，以非整倍体 最为常见。
Zhang, et al. J Assist Reprod Genet. 2017
嵌合体胚胎发育情况
卵裂期阻滞 正常二倍体（%） 非整倍/非整倍嵌合（%） 正常/非整倍嵌合（%） 正常/单倍体嵌合（%） 正常/三倍体嵌合（%） 正常/四倍体嵌合（%） 单倍体/三倍体嵌合（%） 单倍体/四倍体嵌合（%） P（分别与正常相比） 4.8% 22.7% 9.9% 28.6% 25.0% 15.4% 50.0% 75.0% <0.05 桑葚胚期阻滞 27.0% 28.9% 28.1% 46.4% 25.0% 15.4% 50.0% 25.0% <0.05 囊胚形成率 68.2% 48.4% 62.0% 25.0% 50.0% 69.2% <0.05
a：P<0.001
A1α A2β A3β A3α
整倍体 非整倍体 57% 56% 52% 39% 27% 26% 36% 43%
临床妊娠率与原核形态
62%
Balaban B, et al. Reprod Biomed Online. 2004, 8(6):695-700.
种植前胚胎形态与胚胎染色体异常
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Basile, et al. Fertil Steril 2013
Timelapse胚胎发育参数与染色体异常——反对
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囊胚发育的Timelapse形态学参数对挑选整倍体胚胎作用有限 BMI，Gn总量，不孕年限，既往IVF次数，AFC，COH方案 以及HCG日E2水平军队Timelapse指标存在影响。