輔助生殖技術對子代表觀遺傳影響的Meta 分析

張曉芬

（北京市順義區婦幼保健院，北京 101300）

0 引言

近年來的研究發現，在不改變DNA 序列的情況下，改變基因組的修飾，不僅可以影響個體的發育而且還可以遺傳至其后代，這種遺傳現象被稱為表觀遺傳，并被認為是導致相同基因組表現出不同特征的主要原因[1]。輔助生殖技術（ART）通過對配子、合子、胚胎的人工操作實現受孕的目的，其包含體外受精-胚胎移植（IVF-ET）、卵胞漿內單精子注射（ICSI）、宮腔內人工授精（IUI）、卵子體外成熟（IVM）等，涉及誘導排卵、配子操作等非自然受孕過程。這些操作從不同方面干擾子代表觀遺傳，進而引發各類印記基因失調疾病[2]。基因組印記是表觀遺傳修飾的一種，指的是來自父母的一對等位基因在功能上存在著差異。基因組印記是正常發育不可缺少的一種調控機制，與基因甲基化表達密切相關，其異常表達會引起多種印記基因失調相關疾病。研究顯示ART 對精子和卵子的操作會引起印記基因甲基化表達的異常，增加相關疾病的發病率[3]。因而，本文對與ART 相關的印記基因失調疾病進行Meta 分析，為ART 對子代表觀遺傳影響提供一定的依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本文做了大量的文獻查閱工作，主要收集2000 至2018 的文章資料。中文文獻來源主要包括維普中文科技期刊全文數據庫、中國學術期刊網絡出版總庫、中國博碩學位論文全文數據庫、中國專利數據庫等，查詢的關鍵字是（輔助生殖或者人工授精或者胚胎移植）并且（表觀遺傳或者基因印記或者遺傳變異或者 甲基化）。國外的文獻資料主要來源于PubMed，EBSCO 全文數據庫，IEEE 數據庫、SPRINGER 期刊數據庫，Frontiers 期刊數據庫，ACM 數據庫、Cochrane Library 等，查詢的關鍵字為“（assisted reproductive technology OR artificial inseminat ion OR embryo transplantation）AND（epigenetics OR imprinted genetic OR genetic variation OR DNA methylation”。根據查找到的相關文獻以及綜述文章，從其中的參考文獻中找到相關性較強的文獻。

1.2 統計分析

對納入研究的文獻采用軟件RevMan 5.0 進行分析。首先對文獻進行異質性檢驗。如果納入的研究具有統計學同質性（P ＞0.1，I2＜50%），則采用固定效應模型進行Meta 分析。如果存在統計學異質性（P ＜0.1，I2＞50%），采用隨機效應模型進行meta 分析，分析異質性來源并可能的異質性因素進行亞組分析。計量資料選取加權均數差（WMD）及其95%置信區間（CI）表示，計數資料選取兩個率優勢比（OR）及其95%置信區間（CI）表示。

2 結果

2.1 檢索結果

通過關鍵字檢索共查找到154 篇相關文獻，其中英文文獻85 篇，中文文獻69 篇。經過初步的摘要閱讀分析，排除其中研究內容不相關、文章質量差、無具體實質性相關內容等文獻90 篇。再經過仔細的全文閱讀，排除數據信息不完整等文章49 篇，最終納入本文分析的文獻共15 篇[4-5]，均為英文文獻。

2.2 納入文獻基本情況

納入研究的15 篇文獻（表1）時間跨度從2000 年到2018 年，涉及美國、法國、日本等多個國家，總共有輔助生殖子代880587 例，自然妊娠19013585 例，數據來源廣泛，說服力強。文獻[4-9]是關于輔助生殖與Beckwith-Wiedemann 綜合征關系。文獻[10-14]介紹輔助生殖與Prader-willi 綜合征、Angelman 綜合征的關系。文獻[15-18]介紹了輔助生殖與Silver-Russell 綜合征的關系。

表1 納入研究文獻基本描述

2.3 分析結果

2.3.1 ART與Beckwith-Wiedemann綜合征

6 篇納入研究的文獻是關于ART 與BWS 疾病的關系研究，經過異質性檢驗得到P=1，I2=0%，因此這6 篇研究同質性較好，采用固定效應模型進行Meta 分析，OR 值的合并效應量為1.32，95%CI（6.48-12.03），合并效應量的檢驗（Z=13.8，P ＜0.00001），差異具有統計學意義，結果顯示輔助生殖技術子代中BWS 的發病率高于正常受孕的子代，Meta 分析森林圖見圖1。

圖1 輔助生殖技術與BWS的關系

2.3.2 ART與Angelman綜合征和Prader-Willi綜合征的關系

納入研究的5 篇文獻是關于ART 與AS 疾病的關系，經過異質性檢驗得到P=0.17，I2=38%，因此這5篇研究同質性較好，采用固定效應模型進行Meta 分析，OR 值的合并效應量為2.6，95%CI（1.92-3.51），合并效應量的檢驗（Z=6.19，P ＜0.00001），差異具有統計學意義，結果顯示輔助生殖技術子代中AS 的發病率高于正常受孕的子代[6]，Meta 分析森林圖見圖2。

圖2 輔助生殖技術與AS的關系

3 討論

本文對輔助生殖技術對子代表觀遺傳的影響進行Meta 分析，通過廣泛的查閱國內外相關文獻，對輔助生殖技術與印記基因失調相關關系進行了統計分析，結果顯示輔助生殖技術對子代印記基因相關疾病的發病率高于自然妊娠子代。輔助生殖過程中大量的控制性超促排卵、胚胎培養、體外受精等體外操作與印跡基因失調疾病的相關性近年來引起廣泛的研究。卵子體外成熟（IVM）及冷凍技術為卵巢功能損傷的女性患者在保存生育力方面發揮了重要作用。在輔助生殖中，IVM 有時候為了避免卵巢過度刺激而替代促排卵以獲得成熟卵子的手段。之前的研究表明人的卵子經過IVM 處理后在H19 等印記基因出現異常甲基化，但是IVM 是否會議卵子基因印記的擦除、獲得以及重建造成干擾還不是很明確。體外受精（IVF）技術的涉及在母體環境外受精以及對受精卵的大量體外操作，都可能對印記基因異常造成影響。卵胞漿內單精子注射（ICSI）技術繞開了人類天然的優勝劣汰機制，使得質量較差的精子能夠與卵子結合形成受精卵，增大了表觀遺傳異常發生的概率。有研究表明，相比體內受精相比，IVF 的胎盤和臍帶血有700 多個基因的平均甲基化程度發生明顯改變并且相應基因表達也有差異[8]。經過IVF 與ICSI，表觀遺傳學發生異常改變，體現在基因組總甲基化程度與染色質結構改變是相似的[9]。此外，未成熟精子卵漿內注射胚胎也存在著許多表觀遺傳修飾異常，可能導致胚胎發育異常。目前，胚胎的體外培養與移植也應用廣泛，臨床上的胚胎體外培養就涉及對胚胎的人工操作，這對后代印記基因甲基化的異常勢必會有影響。同時，也有研究表明，即使只進行胚胎的移植、收集而不進行胚胎培養也會引起甲基化程度的改變和印記基因的異常表達。輔助生殖導致的印跡基因的異常表達與子代表觀遺傳疾病發病率有著相關性。相關研究顯示，體外受精導致子代臍帶血中CPG 位點高甲基化表達而胎盤中的CP6 位點甲基化程度偏低。

從本文的Meta 分析來看，輔助生殖技術可引起印記基因表達異常，導致相關基因位點甲基化異常，進而與基因印記改變引起的子代遺傳疾病相關。然而，輔助生殖技術在臨床上和實驗室操作中涉及大量的因素，這個過程是一個非常復雜的過程，其與印記基因失調相關疾病的機制還需要進一步做深入的研究。