有一個孩子，是許多不育夫婦的夢想。作為20世紀最偉大的發明之一，試管嬰兒，也就是體外受精-胚胎移植(IVF-ET)技術為許多家庭帶來了福音。在過去將近40年時間里，成千上百萬的孩子通過體外受精出生，而且這種輔助生殖技術也廣泛用于牛、豬等家畜育種。

然而，越來越多的研究表明試管嬰兒與自然受孕嬰兒存在差異，這不僅表現在發生出生缺陷的風險顯著高于自然受孕，而且還會出現性別失衡，這到底是為什么呢？近期來自中國農業大學的田見暉教授研究組發現了其中的奧秘，他們通過一系列的表型分析，確定了這種性別失衡是由于IVF胚胎附植后出現雌性偏好性地發育異常所致，進一步研究人員認為，表觀修飾錯誤是導致IVF胚胎及出生后代健康問題的主要原因。

這項重要的研究發現公布《美國國家科學院院刊》（PNAS）雜志上，田教授表示，“我們的這項研究不是去否定IVF技術本身，也不是為了讓不育患者放棄通過IVF獲得baby，而是為了從源頭上揭示這些風險的原因，并以此為IVF體系的優化提供路徑，我們的最終目的是讓IVF技術更加安全”。

體外受精值得放心嗎？

近年來愈來愈多夫婦受到不育問題困擾，體外受精IVF成為他們生兒育女、享受天倫之樂的一大途徑，但這種技術誕生以來的最大問題就是，人們擔心他們是否與自然孕育的孩子一樣健康和正常。

此前曾有跟蹤調查報告顯示，體外受精試管嬰兒和自然孕育出生的孩子一樣健康，在身體、智力、心理發育及社交能力等方面都很正常。然而另外一些研究卻不那么樂觀，雖然試管嬰兒患癌高風險被否定了，但是自閉癥、先天性心臟病、唐氏綜合征等依然風險會高于正常兒童。

“目前，全球每六對夫婦中就有一對遭受不孕不育的困擾。自1978年第一例試管嬰兒出生以來，體外受精（IVF）被廣泛應用于解決人類不育的問題。目前，全球已有超過540萬的試管嬰兒通過IVF技術出生，并以每年35萬例的速度遞增。但是，越來越多的證據表明盡管大多數的試管嬰兒是健康的，但是仍存在令人擔憂的流產、低出生重、出生缺陷、長期的疾病風險等健康問題”，田教授解釋道。

X染色體失活不足

田教授研究組博士生譚琨等在2011年發現利用體外受精技術培育的小鼠存在性別失衡問題。進一步研究顯示，體外受精胚胎存在X染色體失活不足問題，他們推斷這可能是導致性別失衡的主要原因。

所謂X染色體失活，也稱為里昂化（lyonization），是指雌性哺乳動物細胞中兩條X染色體中的一條上的基因逐步沉默，最終X染色體會被包裝成異染色質。

基于此，田教授研究組發現 Xist 和環指蛋白12( Rnf12 )在IVF引發的XCI不足問題上發揮重要作用。Xist是一種非編碼RNA，能包裹在失活的X染色體上，而Rnf12則是Xist的上游調控因子。雌性IVF胚胎中的這兩種元件表達都會受損，但雄性的卻不會。

“Xist和Rnf12是X染色體失活（XCI）的關鍵基因，這些基因的表達受到抑制，會造成X染色體失活不足。雌性胚胎出現XCI不足問題會導致X-linked基因的過度表達, 這會導致胚胎的異常發育，進而造成性別失衡，”田教授補充道。

此外，這項研究也證實采用實驗方法上調Rnf12表達可以補償Xist表達。進一步，田教授研究組通過將視黃酸添加到胚胎植入前培養基中，有效地逆轉了小鼠IVF胚胎中這種性別比例失衡。

“XCI是一系列的表觀修飾事件，包括非編碼RNAXist包裹X染色體、多種組蛋白修飾的改變及DNA甲基化變化等等。視黃酸作為一種內源性的表觀修飾調節因子，可以通過作用于多能因子，激活Xist表達，進而校正XCI及出生性別比例。因此，我們嘗試了通過視黃酸添加改善IVF發育體系，”田教授說，這也為探索體外受精相關的健康問題提供了參考。

表觀修飾出錯

田教授說，“我們始終堅信：體外受精（IVF）操作及環境引發的表觀修飾錯誤，是導致IVF胚胎及出生后代健康問題的主要原因，發現并校正這些表觀錯誤可有效預防這些健康問題。圍繞性別失衡問題，我們進行了一系列的表型分析，確定這是由于IVF胚胎附植后出現雌性偏好性地發育異常所致，并且這些異常雌性胚胎主要表現為胚外組織發育異常。基于這些發現，我們推斷IVF雌性胚胎中XCI染色體失活這一雌性特異的表觀修飾事件受到了破壞。”

這項研究也進一步證實了這一觀點，IVF操作及環境引發的表觀修飾錯誤，是導致IVF胚胎及出生后代健康問題的主要原因，發現并校正這些表觀錯誤可有效預防這些健康問題。這對于該領域的研究具有指引作用。針對其他的IVF健康問題，需要探索是由哪些具體的表觀修飾錯誤引發的，進而提出針對性的解決方案。

然而，長期以來，全世界在該領域的相關研究進展較為緩慢并缺乏突破性進展，無法有效地對IVF引發的表觀錯誤實施針對性的校正或預防。隨著試管嬰兒這一群體越來越大，由此產生的健康隱患，將逐步顯現。因此，田見暉教授呼吁政府和社會更加關注相關問題，從而使更多的研究人員、資金能夠投入到該領域，共同解決IVF引發的一系列健康問題，使IVF能夠更加安全、廣泛地用于人類不育癥的治療。

應用到臨床

這項研究不僅確定了雌性偏向性妊娠丟失及隨后體外受精出生性別失衡的潛在機制，而且通過針對性改良IVF過程的培養系統解決了這一IVF誘導的性別失衡問題，但是否適用于人類仍有待時間來驗證。

田教授解釋道，“我們的研究是為IVF健康問題的內在機制及預防策略提供重要的方向指引。目前的研究成果在人體上應用還存在一定的問題：1）人與小鼠胚胎發育過程存在一定差異，需要進一步的證據確定物種間問題的一致性；2）倫理問題一直是人胚胎研究需要注意的，要想在人體驗證這一發現，需要人自然生產的胚胎，這是不允許的；3）臨床的應用（例如視黃酸添加）仍需進行一系列的風險評估，確保安全可靠。我們的研究發現小鼠、兔子、牛的IVF胚胎都存在XCI不足的問題，提示我們IVF引發的這一問題可能具有普遍性。目前，已有的人的數據表明人IVF胚胎可能也存在XCI不足問題。但是目前無法通過實驗證實這一假設。

我們認為未來的研究重點：1）揭示正常的早期胚胎發育的內在機制，特別是人類。目前，相關的機制還有很多尚不清楚，因此針對IVF引發的健康問題的機制探索更加困難；2）由于倫理的原因，我們不能直接針對人IVF胚胎開展研究，動物模型中發現的機制以及相應的預防措施是否能用于人IVF臨床應用，這也將是未來研究中需要解決的問題。”