胚の質

胚の質とは、高い妊娠率をもたらしたり、健康な人間を出産したりするという点で、胚がうまく機能する能力のことです。胚プロファイリングとは、さまざまなパラメータの適格性評価や定量化によって胚の質を推定することです。胚の質の推定は、体外受精における胚の選択の指針となります。

一般的に、妊娠率の予測のための胚プロファイリングは、主に視覚的プロファイルと、 RNAやタンパク質の発現を含む短期バイオマーカーに焦点を当てており、胚への損傷を避けるために、胚の周囲のものが望ましい。一方、健康予測のための胚プロファイリングはゲノムに重点を置き、遺伝性疾患のリスクがある場合には、着床前遺伝子診断のために胚から細胞サンプルを採取することが多くなる。

胚の品質は、主に形態学的スコアリングシステムを用いて特定の時点で顕微鏡検査によって評価されます。これにより、妊娠率が大幅に向上することが示されています。^[1]体外受精/細胞質内精子注入法（ICSI）の結果を予測する上で貴重な情報を提供する信頼性の高い非侵襲的方法としての形態学的特徴の評価は、胚の品質のスコアリングシステムとして頻繁に使用されています。2～3日目の評価パラメータ：

細胞数と分裂リズム: 最適な細胞数は、2 日目では 4 個、3 日目では 8 個です (A 品質)。3 日目に 9～10 個の細胞は B、10 個以上は C (最適ではない)、4 個以下は D (ほとんど着床しない) です。正常な分裂速度は、24 時間ごとに細胞数を 2 倍にすることです。速度が高い場合は染色体異常を意味し、速度が低い場合は胚停止 (死にかけている) の可能性があります。

断片化: 細胞のアポトーシスにより発生し、胚の総体積のうち断片が占める割合によって定量化できます。断片とは、核のない細胞質部分です。

細胞の対称性とサイズ: 2、4、または 8 個の細胞を持つ胚では、すべての割球が同じか同様のサイズであるのが正常ですが、残りの胚では、細胞のサイズに一定のばらつきがあるのは正常です。細胞数が損なわれ、すべての細胞が同じサイズである場合、非対称であると見なされます。1 つの大きな割球を持つ胚は異常であると見なされ、倍数性率が高いことが関連しています。

多核化: 2 日目と 3 日目に多核化した胚盤胞が見られる場合、着床率が低下します。これらの胚はモザイクまたは異数性を伴う場合が多く、3 日目よりも 2 日目の異常との関連性が高くなります。

細胞質の様相：3日目に小胞が存在することは、胚ゲノムの活性化の兆候であり、したがって予後良好であると考えられる。空胞の存在は予後不良の兆候である。^[2]

タイムラプス顕微鏡法は、顕微鏡法の発展形であり、胚の形態を経時的に観察するものである。2014年現在、胚の品質評価のためのタイムラプス顕微鏡法は、実験段階から、より広範な臨床使用に十分な証拠を備えたものへと発展しつつある。^{[3] [4]}タイムラプスインキュベーターEmbryoScope (tm)を使用した研究では、1細胞から3細胞への直接分裂、^[5]および圧縮の開始と胚盤胞化の開始など、胚の品質に関するいくつかの指標が使用されている。^{[6] [7] [8]}また、 1PNまたは3PN状態を経る2前核接合体（2PN）は、常に2PNのままである胚よりも品質の悪い胚に成長する傾向がある。^[9]

分子分析は、胚から細胞を1つ採取することで実施できます。分析の範囲は、単一のターゲットバイオマーカーからゲノム全体、トランスクリプトーム、プロテオーム、メタボロームまでさまざまです。その結果は、成功した妊娠と失敗した妊娠の胚で以前に発見されたパターンと比較することで、胚にスコアを付けるために使用できます。^[10]

トランスクリプトーム評価においては、法的および倫理的問題によりヒト胚の遺伝子発現プロファイリング研究は制限されている。 ^[10]

卵母細胞と初期胚を取り囲む卵丘細胞、または顆粒膜細胞の遺伝子発現プロファイリングは、胚自体からのサンプル採取を必要としない代替手段を提供します。^{[10]卵丘細胞のプロファイリングは、}卵巣過剰刺激プロトコルの効率に関する貴重な情報を提供し、胚に直接侵襲的な処置を施すことなく、卵母細胞異数性、胚の発育および妊娠の結果を間接的に予測する可能性があります。^[10]

さらに、マイクロRNA（miRNA）と遊離DNA（cfDNA）を胚の近傍から採取することができ、胚の品質のトランスクリプトームレベルのマーカーとして機能する。^[11]

胚のプロテオームプロファイリングは、胚の近傍で見つかったタンパク質をサンプリングすることで間接的に評価できるため、非侵襲的な胚プロファイリング法となります。^[10]このようなプロファイリングで評価されるタンパク質マーカーの例には、CXCL13や顆粒球マクロファージコロニー刺激因子などがあり、タンパク質量が少ないほど着床率が高くなります。^{[10]可溶性}HLA-Gの存在は、目に見える品質が同等の胚の間で選択を行う必要がある場合、別のパラメーターとして考慮される可能性があります。^[1]

胎児のプロファイルを、例えば健康状態や免疫状態など、母体の状態に合わせて評価することで、さらに高度な機会が実現できる可能性がある。さらに、母体ゲノム、トランスクリプトーム、プロテオーム、メタボロームの同様のプロファイリングによって、さらに詳細な評価が可能になる可能性がある。母体プロファイリングに含まれる可能性のあるタンパク質の2つの例は、子宮内膜由来のスタスミンとアネキシンA2であり、これらのダウンレギュレーションとアップレギュレーションは、それぞれ着床成功率の上昇と関連している。^[10]

既存のランダム化比較試験の系統的レビューとメタアナリシスの結果、生児出生率で測定した場合、PGPの有益な効果を示す証拠はないという結果が出ました。^[12]それどころか、高齢出産の女性の場合、PGPは生児出生率を大幅に低下させます。^[12]生検の侵襲性や染色体モザイクなどの技術的な欠点は、PGPが無効である主な根本的要因です。^[12]

胚の質を調べるゲノムプロファイリングの主な欠点は、結果が一般的に単一細胞の評価に依存していることです。PGPには、モザイクのために検査された細胞が胚の代表ではない可能性があるため、固有の限界があります。^[12]

PGP は、高齢出産女性や体外受精を繰り返し失敗している患者に使用する場合、主に異数性、相互転座、ロバートソン転座などの染色体異常のスクリーニングとして実施され、染色体逆位や欠失などの他の異常も少数ながら検出されます。その原理は、数値的な染色体異常が妊娠喪失のほとんどのケースを説明することが知られており、ヒトの胚の大部分が異数性であるため、選択的に正倍数性胚を置換することで体外受精治療が成功する可能性が高くなるというものです。包括的な染色体分析法には、アレイ比較ゲノムハイブリダイゼーション(aCGH)、定量的 PCR、SNP アレイなどがあります。^[10] 3日目の胚における単一割球生検と組み合わせたaCGHは非常に堅牢で、検査した胚の2.9％で結果が出ず、エラー率も低い（1.9％）。^[10]胚の染色体異常数を検査することで生児数が増加するという証拠はない。^[13]

特定の異常をスクリーニングすることに加えて、全ゲノム配列解析に利用できる技術が開発されており、遺伝子プロファイリングにより、妊娠が成功した場合と失敗した場合の胚で以前に発見されたものと比較してDNAパターンをスコアリングすることができます。^[10]

現在、受精卵から生まれる人の健康状態を予測するために使用されている主な方法は、着床前遺伝子診断（着床前遺伝子スクリーニング、着床前遺伝子プロファイリング、PGPとも呼ばれる）であり、その人が特定の病気を受け継ぐかどうかを判断することを目的としています。一方、既存のランダム化比較試験の系統的レビューとメタアナリシスでは、生児出生率で測定した場合、PGPの有益な効果を示す証拠はないという結果が出ています。^[12]逆に、高齢出産の女性の場合、PGPは生児出生率を大幅に低下させます。^[12]生検の侵襲性や染色体モザイクなどの技術的な欠点は、PGPが無効である主な根本的要因です。^[12]