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          孫方臻在上海生殖論壇表示生育力保護及ART需要更安全高效技術體系,揭秘表觀遺傳與健康

           近日,“2023第六屆上海·武漢統計生殖醫學論壇”于2023年7月22日-23日在上海中星鉑爾曼大酒店隆重召開;本次論壇的主題是“生殖與遺傳”,當前,生殖醫學實踐已經進入了基因組醫學時代,生殖醫學服務范圍從“不孕不育助孕”,向“阻斷遺傳病代際傳遞”和“預防性基因組篩選/干預”的方向拓展。

          本次會議邀請了會議邀請了我國著名分子胚胎學家,中國科學院專家孫方臻教授,分享了“表觀突變與疾病:試管嬰兒表觀突變的復雜性”的認知。孫教授從表觀遺傳的角度,闡述了生殖醫學所面臨的表觀遺傳學挑戰,介紹了輔助生殖技術(簡稱ART)對配子/胚胎表觀遺傳突變的影響以及解決方案。

          孫方臻教授早年留學英國劍橋大學,獲得博士學位,因原創突破被選為劍橋大學院士,應時任中國科學院院長、全國人大副委員長周光召院士的邀請回國工作,出任發育生物學研究所所長、創建中國科學院分子發育生物學重點實驗室(現在是國家重點實驗室),創立了發育生物學博士后工作站、博士生培養基地任博士生導師。為國家培養了52位博士和博士后,其中20余位現已成為國內外知名大學或中科院的教授或研究員、多位成為國家重點項目首席科學家、國自然“杰青”獲得者、一位成為中國科學院院士。

          在發育與生殖基礎研究領域,孫教授回國后取得了多項原始發現,包括受精卵鈣振蕩母源裝置及發現細胞生死命運決定的新機制與新靶點。他領導中國科學院、教育部、衛計委多個研究機構及中國20余家知名三甲醫院生殖醫學中心共同完成了中國首個關于輔助生殖技術安全性的國家級中長期重大科學計劃項目;完成了多項國家級關于受精機理及胚胎發育調控、干細胞重編程等重點科研項目;是我國異種移植基礎研究國家自然科學基金委重大項目負責人;監理中科院先導專項100個實驗室、上千位科研人員開展的未來生物制造的創新研究;在國內著名三甲醫院創建并領導生殖醫學中心發展15年,是“基礎科學+臨床結合”稀有型科學家。

          人類已知的疾病,大約25%與基因變異有關,約75%則與表觀遺傳變異相關。人的生命始于受精卵這個全能細胞,經細胞分裂、分化與增殖,發育成為擁有200多種細胞類型的復雜個體。受精卵的發育命運乃至生命全生命周期的健康,不僅依賴精子和卵子的基因構成,更高度依賴父母源性的表觀遺傳調控。受精卵的胚胎細胞分化成為那種細胞類型與器官,是表觀遺傳調控的結果。表觀遺傳決定著基因的“關與開”、表達水平的“高與低”。

          人類在解密了基因組的結構后,DNA測序技術突破并應用于臨床后,人類大健康領域的新挑戰在于表觀遺傳學,揭密表觀遺傳變異與疾病的關系,防控表觀遺傳失衡的發生發展,通過表觀遺傳重編程逆轉表觀遺傳失衡及其相關的疾病。健康人正常情況下,從出生到死亡組織器官的DNA構成保持不變,改變的是表觀遺傳譜。表觀遺傳變異是重大成年慢病發生發展的機制,也是器官乃至人體衰老的機制。不同于基因突變,表觀突變具有可逆性、可塑性。表觀遺傳調控健康與疾病的這種特質,為人類通過表觀遺傳重編程逆轉疾病、抗衰老/延緩衰老、通過早發現表觀變異、早干預修復,提供了大有作為的新醫學發展空間。

          在生育領域,自全球首例“試管嬰兒”誕生以來,ART安全性一直備受關注。近20多年來,隨著表觀遺傳學研究的深入和對表觀遺傳調控復雜性的認識,科學家發現有些表觀突變,例如重要印記基因印跡改變(表觀突變的一種)與重大疾病發生發展密切相關。ART治療發生在配子尤其是早期胚胎動態表觀遺傳重編程調控的關鍵窗口期。這個時期,若ART治療干擾了胚胎正常的表觀遺傳重編程,對胚胎發育、乃至一個人全生命周期的影響將是令人擔憂且很可能是重大的。由于存在著ART源性的表觀突變風險,且缺乏有效防控表觀突變風險的手段,最近歐洲多國科學家和醫學家聯名發文呼吁:為了下一代的健康,如能自然生育,要盡可能不使用ART;若必須使用ART,越自然、越簡單越好。

          國內外已有大量研究證據表明,ART可影響配子與胚胎的表觀遺傳譜。ART大劑量激素注射促排卵可導致表觀遺傳變異,因促排卵導致的體內激素水平紊亂可導致表觀遺傳突變,患者自身高糖等病理因素,均可獨立或協同作用導致表觀遺傳變異。早期胚胎表觀遺傳重編程易受環境因素影響,包括非生理條件,包括體外受精、配子與胚胎凍存、體外培養、囊胚活檢等操作,可獨立或協同導致胚胎發生表觀遺傳失調。

          孫教授作為首席科學家開展的國家重大科學研究計劃項目“胚胎操作安全性評估研究”以及國外的同類ART安全性評估研究,均發現ART可造成醫源性表觀遺傳突變,伴隨多種母嬰健康風險,動物模型研究表明ART源性的表觀突變可跨代傳遞。國內外的流行病學研究發現,ART新生兒低體重風險升高2.6倍、早產風險升高超過2倍、自閉癥升高約2倍、表觀遺傳疾病BW綜合征發生率升高9倍。

          出生低體重是成年病發生發展重大風險因素,動物模型的研究表明:ART技術本身可導致胎盤發育與功能異常,伴隨胎兒宮內發育受限;ART致胎盤中父源印記基因表達水平下調(IGF2是其中之一),IGF2 是胎盤/胎兒生長的重要促進因子:調控器官發育與正常功能;而H19被證實參與許多腫瘤發生和惡性進展,促進癌細胞生長、侵襲、遷移等,對ART高度敏感;ART胎盤缺陷是值得關注的健康風險;

          ART流程覆蓋配子/受精/胚胎DNA甲基化動態變化關鍵期。配子/胚胎冷凍液/解凍液、ART流程所用到的IVF液、IVC培養液、IVM液、ICSI操作液、AOA液、囊胚活檢操作,不合適的技術產品與操作流程,均是表觀遺傳突變風險點。大量證據表明當前國際上使用的卵子凍存技術存在安全性風險。高濃度DMSO為保護劑的卵子冷凍液產品,可導致DNA甲基化及組蛋白修飾改變、致表觀遺傳調控重要基因表達水平異常。

          基于表觀遺傳突變發生的機制,孫教授與瑞之美團隊研發了一類不含DMSO為冷凍保存劑的凍存新技術體系,進而避免了DMSO誘發的表觀遺傳突變風險。動物模型和人卵實驗表明:凍卵存活率可達到95%至100%,凍卵與鮮卵的受精率、卵裂率、囊胚形成率接近、凍卵胚胎表觀遺傳譜與鮮卵胚胎相似。

          我國每年有眾多年輕未育女性接受腫瘤治療,隨著治愈率越來越高,生育力保護成為重大需求。孫方臻教授團隊基于30多年從事卵母細胞研究的工作積累,研發了有效利用小卵泡卵制備優質胚胎的技術體系,因為新技術的應用,38位難治患者單個取卵周期的活產率由傳統療法的24%,提升到累積活產率為53%。對因腫瘤治療需要緊急取卵的患者而言,卵巢上發育的大部分是小卵泡。孫教授的小卵泡卵有效利用并獲得健康活產的先進技術,是腫瘤患者生育力保護的福音和關鍵技術支撐。對卵泡發育同步性差的患者(尤其大齡和高齡女性)而言,增加每個治療周期的可用卵子數和可移植胚胎數,意味著單個治療周期更高成功率并大幅度降低治愈的綜合成本。

          瑞之美團隊建立了 對腫瘤女性更友好、自然周期、便捷、極少用藥、能用得起的生育力保存技術體系,實現了讓先進生育力保護核心關鍵技術產品牢牢把握在我們中國人自己手中這一目標。

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