試管嬰兒的前世今生（下）

　　上述種種技術并未給IVF的成功率帶來顯著改善，而可供胚胎篩選的時間卻不多。胚胎在第五天后就要準備在子宮內著床，需進行植入或冷凍。絕大多數現有的篩選方法能夠在第三天前做出評估，但有些也會拖到第五天或第六天。研究者們擔心胚胎在體外培養過久，會使其基因組更容易受到環境的表觀遺傳學影響，因此盡量減少胚胎在母體外的時間很重要。人們依舊需要新技術，以便獲得更多胚胎發育信息，實現更早更準確的胚胎篩選。

　　新一代篩選技術

　　Zernicka- Goetz是劍橋大學哺乳動物發育及干細胞生物學教授，他的實驗室在小鼠早期發育研究的基礎上也開展了胚胎篩選的研究。早在2005 年，Zernicka-Goetz就意識到了解胚胎發育的最好途徑就是活體成像技術。在他的啟發下劍橋大學另一個研究小組開始對小鼠胚胎發育進行成像分析，在復雜軟件的幫助下對細胞分裂過程中的每個胚胎細胞進行追蹤直至囊胚期。他們的4D分析揭示了胚胎首次分裂與囊胚結構建立之間的關聯，也是首次在活哺乳動物胚胎中跟蹤每個細胞的分化過程，這一重大進步為許多研究奠定了基礎。

　　2010 年斯坦福大學Renee Reijo Pera實驗室發表了一項研究，他們用time-lapse image技術分析了人類胚胎的形成過程。研究人員記錄了正常與非正常胚胎生長至囊胚的過程。研究顯示，在細胞分裂的最后階段，低質量胚胎的胞質分裂過程特別長。低質量胚胎與高質量胚胎的第二次卵裂時間也有顯著差異，低質量胚胎的第二次卵裂時間不是過早就是過晚。而且第二次卵裂形成的是三個細胞，因為第一次卵裂所形成的兩個細胞中只有一個細胞發生分裂。此外研究人員還發現，能夠成功發育到囊胚期的胚胎，其第二次和第三次分裂銜接非常緊，幾乎同步。該研究再次證實了此前的發現并進行了量化，提出第一次分裂的時機與人類高質量胚胎存在對應關系。

　　2007 年Zernicka-Goetz在自己一項早期研究的基礎上想到了評估胚胎質量的新方法。研究顯示，精子進入卵子的位點與胚胎的發育情況有關。 Zernicka-Goetz與牛津大學的研究人員合作，發現受精引發了一系列快速的細胞質運動，而這些運動對于預測胚胎發育很關鍵。研究人員通過快速time-lapse imaging技術觀察胚胎，并采用基于粒子圖像測速(PIV)的計算機方法進行分析。PIV技術本用于對飛機機翼上的氣流或人工心臟中的血流進行分析。

　　研究人員對小鼠胚胎進行了觀察，發現精子進入卵子后在進入位點形成受精錐，隨后受精卵的細胞質形成高速漩渦，最后再逐漸減慢，而細胞內的這種震蕩模式是由肌動球蛋白網絡收縮所引起的。研究人員還發現在新一輪細胞質流動開始之前，受精錐會先扁平而后再突出。研究顯示，精子受精會影響內質網釋放鈣離子，而細胞內鈣離子水平的動蕩造成了肌動球蛋白收縮以及隨后的細胞質流動。當鈣離子水平升高時，肌動球蛋白網絡收縮，胞質流動變快。而當研究人員阻斷鈣離子釋放時，就不會發生快速的胞質流動。

　　在此基礎上，研究人員開發了首個評估肌動球蛋白網絡和細胞鈣離子狀態的非介入性定量技術，而這兩者都是胚胎正常發育所必須的。他們已經為這項技術申請了ZL，目前正在人類胚胎中測試這種細胞質流動檢測技術的篩選能力。

　　面向未來

　　不論是追蹤細胞分裂的速度還是監控細胞質的流動，這些新型方法都極具應用潛力，科學家們也正在開展相應的臨床試驗。

　　近三十年來出現了許多胚胎篩選方法，有些側重胚胎的細胞核，著重分析潛在的染色體異常，例如形態學和遺傳學篩選;有些側重胚胎的胞質部分，通過代謝、鈣穩態和細胞骨架等評估胚胎的質量。將這些方法組合起來使用，也許是最好的選擇。其中，把遺傳學檢測與細胞質流動監控結合起來最具潛力，因為這一組合能夠在受精后幾個小時內提供胚胎的質量信息，從而大大加快胚胎篩選過程，最大程度減少IVF在體外培養的時間。