近日，美国科学院院士谢晓亮带领的一个合作团队报告了一种新的无创胚胎染色体筛查（Noninvasive chromosome screening, NICS）技术，只需要在试管婴儿胚胎植入前检测胚胎的培养液中的DNA，就能实现染色体筛查。在无锡妇幼保健院的临床试验中，NICS技术已经成功帮助五位病人生出健康宝宝。2016年9月29日，《美国国家科学院院刊》（PNAS）刊发了这一最新临床的研究成果。
胚胎染色体异常的风险是高龄女性生育面临的一个重要问题。随着试管婴儿等辅助生殖技术的广泛应用，临床上已经可以做到对卵细胞体外受精。待受精卵发育成胚胎后，选择染色体数目正常的胚胎植入准妈妈体内。这一技术叫做植入前胚胎遗传学筛查（Preimplantation genetic screening，PGS），即通过检测染色体的数目和结构，分析胚胎是存在遗传物质异常。
PGS可以显著提高胚胎移植的临床妊娠率、降低流产率。不过，目前临床采用的PGS技术采集标本时需要侵入式的活检：当胚胎发育到8细胞期时，从中取出1只细胞检测染色体数目。如果正常，还需在胚胎有200多只细胞时，再取3-5只检测确认。这种方法可能对胚胎质量和发育水平造成潜在的影响。因此，一个无创而又易于操作的筛选工具将极大地促进胚胎植入前染色体筛查的推广，从而提高试管婴儿的成功率。
2013年，意大利研究者Paola Scaruffi团队报道，在体外培养试管婴儿胚胎时，培养液中存在少量游离的基因组和线粒体的DNA，这些DNA很可能来源于胚胎自然发育过程中凋亡的细胞。研究者们立即想到，如果能够从这些培养液中的DNA中提取出染色体数目的信息，用于判断胚胎中染色体数目，就可以实现对胚胎的零伤害，即无创染色体检测。实际上，这一思路虽然清晰，但在实际操作中依然面临着巨大的挑战。
陆思嘉介绍说，胚胎外培养液中可获得的DNA数量很少，而且是碎片化的，因此需要用一种非常好的DNA扩增技术，这也是为什么使用MALBAC这种单细胞扩增技术来做NICS。据论文报道，征得捐献者同意后，研究者在体外通过人工受精制造出42个胚胎，在这些胚胎发育到第3天至第5天时，取出培养液，扩增其中的DNA片段，并将各片段通过序列比对定位到不同染色体上。
通过不同染色体上片段数目的多少，来判断胚胎中染色体数目。在临床试验中，研究者先招募了一个寻求辅助生殖的病人，该病人14和15号染色体的一部分发生交换，导致生殖细胞中染色体数目变异更容易发生。研究者通过人工受精得到3个胚胎，并用NICS对胚胎培养液中DNA进行检测。结果表明，其中1个胚胎染色体数目正常，另两个胚胎14或15号染色体数目都不对。
正常的胚胎被植入母体，19周后通过传统羊水穿刺技术验证了胚胎染色体数目正常。今年3月5日，全球首个接受无创胚胎染色体筛查的试管婴儿健康诞生。接下来，研究团队又招募了6例经历过反复流产、反复植入失败或染色体异常的病人。在NICS技术的帮助下，其中5例成功怀孕，4例已经生出健康的宝宝。关于该技术的应用前景，陆思嘉认为，经过完善后的NICS可以推广到大部分试管婴儿的病例。
该研究由北京大学、无锡市妇幼保健院、南京军区总医院和亿康基因共同完成。