無創胚胎質量檢測可以簡化生育治療

體外受精(IVF)是一種生育治療方法，包括在實驗室使卵子受精，然后將其植入子宮，這已經成為許多難以懷孕的人的希望之源。然而，這個多步驟的過程是復雜的，在美國40歲以下的女性中，試管嬰兒治療后的總體活產率只有20-40%。成功率低的原因之一是醫生很難確定哪些實驗室培養的胚胎最有可能成功懷孕，因此許多尋求體外受精的人必須經歷多輪治療。

現在，加州大學圣地亞哥分校醫學院的科學家們發現了一種非侵入性的方法，可以用來更好地預測實驗室培養的胚胎的質量。這種新方法的工作原理是檢測被稱為exRNAs的遺傳物質的小顆粒，這些遺傳物質遺留在培養年輕胚胎的液體培養基中。研究結果發表在2023年1月10日的《細胞基因組學》雜志上。

“不幸的是，體外受精的成功仍然涉及很大的機會因素，但這是我們希望我們的研究能夠改變的，”共同資深作者、加州大學圣地亞哥分校醫學院婦產科和生殖科學系教授、加州大學圣地亞哥分校健康中心的生殖內分泌學家H. Irene Su博士說。“目前，我們預測胚胎結果的**方法是觀察胚胎，測量形態特征，或者從胚胎中取出一些細胞來觀察基因組成，這兩種方法都有局限性。”這種新方法不依賴于胚胎的視覺特征或活組織檢查，而是更像血液檢測，通過檢測液體樣本中的分子。然而，研究人員可以通過研究用于培養胚胎的剩余培養基來分析胚胎，而不是來自胚胎本身的樣本。這意味著這種新方法是完全無創的，不需要病人采取額外的步驟。

Su教授說:“體外受精本身就很有挑戰性，所以對我們來說，我們的研究不干擾這個已經很微妙的過程是非常重要的。我們所做的更像是觀察考古遺址留下的東西，幫助我們更多地了解那里的居民和他們做了什么。”

雖然DNA包含了細胞發育和功能所需的所有指令，但它們也需要RNA(另一種遺傳物質)來幫助執行這些指令。大多數RNA存在于細胞內，但當細胞完成其各種功能時，一些被稱為外RNA的RNA分子被細胞釋放到周圍環境中。

科學家們仍然不確定exRNAs的確切生物學功能，但它們在21世紀初的發現為生物醫學研究和醫學開辟了新的途徑，為細胞間通信和疾病過程以及潛在的診斷和治療應用提供了見解。

“在過去的十年里，我們才開始發現exrna的用途，可能還有無數我們還沒有發現的其他應用，”加州大學圣地亞哥分校雅各布斯工程學院生物工程系教授、資深作者Sheng Zhong博士說。“這僅僅是個開始。”

通過分析五個不同發育階段的胚胎培養基中的exRNA，研究人員確定了每個階段大約4000個不同的exRNA分子。這些exrna與胚胎在每個發育階段表達的許多不同基因相對應。

“我們驚訝于在胚胎發育的早期產生了如此多的exRNAs，以及我們使用如此微小的樣本就能檢測到多少exRNAs的活性。”“通過這種方法，我們可以分析細胞外部的樣本，并對細胞內部發生的事情獲得令人難以置信的深入了解。”

研究人員利用這些數據訓練機器學習模型，根據胚胎產生的exRNAs來預測胚胎的形態。他們發現他們的模型能夠復制當前胚胎測試中使用的形態學測量，這表明exrna是胚胎質量的一個有希望的預測因子。

盡管如此，研究人員警告說，還需要進一步的研究來證實他們的測試是否可以直接用于預測試管嬰兒的積極結果，比如成功分娩。

“我們有數據將健康的形態與試管嬰兒的陽性結果聯系起來，現在我們已經看到exrna可以用來預測良好的形態，但在我們的測試準備好黃金時間之前，我們仍然需要畫出最后的界限。一旦這項工作完成，我們希望這將使試管嬰兒的整個過程更簡單，更有效，最終減少尋求這種治療的家庭的痛苦。”

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