专访田见晖：体外受精引发表观修饰出错

有一个孩子，是许多不育夫妇的梦想。作为20世纪最伟大的发明之一，试管婴儿，也就是体外受精-胚胎移植(IVF-ET)技术为许多家庭带来了福音。在过去将近40年时间里，成千上百万的孩子通过体外受精出生，而且这种辅助生殖技术也广泛用于牛、猪等家畜育种。

然而，越来越多的研究表明试管婴儿与自然受孕婴儿存在差异，这不仅表现在发生出生缺陷的风险显著高于自然受孕，而且还会出现**失衡，这到底是为什么呢？近期来自国内农业大学的田见晖教授研究组发现了其中的奥秘，他们通过一系列的表型分析，确定了这种**失衡是由于IVF胚胎附植后出现雌性偏好性地发育异常所致，进一步研究人员认为，表观修饰错误是导致IVF胚胎及出生后代健康问题的主要原因。

这项重要的研究发现公布《美国**科学院院刊》（PNAS）杂志上，田教授表示，“我们的这项研究不是去否定IVF技术本身，也不是为了让不育患者放弃通过IVF获得baby，而是为了从源头上揭示这些风险的原因，并以此为IVF体系的优化提供路径，我们的最终目的是让IVF技术更加安全”。

体外受精值得放心吗？

近年来愈来愈多夫妇受到不育问题困扰，体外受精IVF成为他们生儿育女、享受天伦之乐的一大途径，但这种技术诞生以来的最大问题就是，人们担心他们是否与自然孕育的孩子一样健康和正常。

此前曾有跟踪调查报告显示，体外受精试管婴儿和自然孕育出生的孩子一样健康，在身体、智力、心理发育及社交能力等方面都很正常。然而另外一些研究却不那么乐观，虽然试管婴儿患癌高风险被否定了，但是自闭症、先天性心脏病、唐氏综合征等依然风险会高于正常儿童。 

“目前，全球每六对夫妇中就有一对遭受不孕不育的困扰。自1978年第一例试管婴儿出生以来，体外受精（IVF）被广泛应用于解决人类不育的问题。目前，全球已有超过540万的试管婴儿通过IVF技术出生，并以每年35万例的速度递增。但是，越来越多的证据表明尽管大多数的试管婴儿是健康的，但是仍存在令人担忧的流产、低出生重、出生缺陷、长期的疾病风险等健康问题”，田教授解释道。

X染色体失活不足

田教授研究组博士生谭琨等在2011年发现利用体外受精技术培育的小鼠存在**失衡问题。进一步研究显示，体外受精胚胎存在X染色体失活不足问题，他们推断这可能是导致**失衡的主要原因。

所谓X染色体失活，也称为里昂化（lyonization），是指雌性哺乳动物细胞中两条X染色体中的一条上的基因逐步沉默，最终X染色体会被包装成异染色质。

基于此，田教授研究组发现 Xist 和环指蛋白12( Rnf12 )在IVF引发的XCI不足问题上发挥重要作用。Xist是一种非编码RNA，能包裹在失活的X染色体上，而Rnf12则是Xist的上游调控因子。雌性IVF胚胎中的这两种元件表达都会受损，但雄性的却不会。

“Xist和Rnf12是X染色体失活（XCI）的关键基因，这些基因的表达受到**，会造成X染色体失活不足。雌性胚胎出现XCI不足问题会导致X-linked基因的过度表达, 这会导致胚胎的异常发育，进而造成**失衡，”田教授补充道。 

此外，这项研究也证实采用实验方法上调Rnf12表达可以补偿Xist表达。进一步，田教授研究组通过将视黄酸添加到胚胎植入前培养基中，有效地逆转了小鼠IVF胚胎中这种**比例失衡。

“XCI是一系列的表观修饰事件，包括非编码RNAXist包裹X染色体、多种组蛋白修饰的改变及DNA甲基化变化等等。视黄酸作为一种内源性的表观修饰调节因子，可以通过作用于多能因子，激活Xist表达，进而校正XCI及出生**比例。因此，我们尝试了通过视黄酸添加改善IVF发育体系，”田教授说，这也为探索体外受精相关的健康问题提供了参考。

表观修饰出错

田教授说，“我们始终坚信：体外受精（IVF）操作及环境引发的表观修饰错误，是导致IVF胚胎及出生后代健康问题的主要原因，发现并校正这些表观错误可有效预防这些健康问题。围绕**失衡问题，我们进行了一系列的表型分析，确定这是由于IVF胚胎附植后出现雌性偏好性地发育异常所致，并且这些异常雌性胚胎主要表现为胚外组织发育异常。基于这些发现，我们推断IVF雌性胚胎中XCI染色体失活这一雌性特异的表观修饰事件受到了破坏。”

这项研究也进一步证实了这一观点，IVF操作及环境引发的表观修饰错误，是导致IVF胚胎及出生后代健康问题的主要原因，发现并校正这些表观错误可有效预防这些健康问题。这对于该领域的研究具有指引作用。针对其他的IVF健康问题，需要探索是由哪些具体的表观修饰错误引发的，进而提出针对性的解决方案。

然而，长期以来，全世界在该领域的相关研究进展较为缓慢并缺乏突破性进展，无法有效地对IVF引发的表观错误实施针对性的校正或预防。随着试管婴儿这一群体越来越大，由此产生的健康隐患，将逐步显现。因此，田见晖教授呼吁政府和社会更加关注相关问题，从而使更多的研究人员、资金能够投入到该领域，共同解决IVF引发的一系列健康问题，使IVF能够更加安全、广泛地用于人类不育症的治疗。

应用到临床

这项研究不仅确定了雌性偏向性妊娠丢失及随后体外受精出生**失衡的潜在机制，而且通过针对性改良IVF过程的培养系统解决了这一IVF诱导的**失衡问题，但是否适用于人类仍有待时间来验证。

田教授解释道，“我们的研究是为IVF健康问题的内在机制及预防策略提供重要的方向指引。目前的研究成果在人体上应用还存在一定的问题：1）人与小鼠胚胎发育过程存在一定差异，需要进一步的证据确定物种间问题的一致性；2）伦理问题一直是人胚胎研究需要注意的，要想在人体验证这一发现，需要人自然生产的胚胎，这是不允许的；3）临床的应用（例如视黄酸添加）仍需进行一系列的风险评估，确保安全可靠。我们的研究发现小鼠、兔子、牛的IVF胚胎都存在XCI不足的问题，提示我们IVF引发的这一问题可能具有普遍性。目前，已有的人的数据表明人IVF胚胎可能也存在XCI不足问题。但是目前无法通过实验证实这一假设。

我们认为未来的研究重点：1）揭示正常的早期胚胎发育的内在机制，特别是人类。目前，相关的机制还有很多尚不清楚，因此针对IVF引发的健康问题的机制探索更加困难；2）由于伦理的原因，我们不能直接针对人IVF胚胎开展研究，动物模型中发现的机制以及相应的预防措施是否能用于人IVF临床应用，这也将是未来研究中需要解决的问题。”