促排卵周期中卵母细胞的基因组亚显微结构变异的研究

After the booming of nearly 30 years of assisted reproductive technology (ART),with controlled ovarian hyperstimulation(COH) at the core,its security has become the focus of attention.Our previous preimplantation genetic screening results and and other reports suggested that the chromosome aneuploidy rate was as high as 50%-70% in COH cycle.The chromosome aneuploidy of oocytes indicated macrostructural changes of genome but in contrast, little is known about submicroscopic structural variation of genome. Copy number variation (CNV)，the submicroscopic structural variation of genome caused by genomic rearrangements, occurring most frequently in the process of meiosis, is an important genetic factor and associated with many birth defects such as Down's syndrome, congenital heart disease, autism and so on. It has been a hot topic in the field of life sciences in recent years; however, how CNV of the oocytes is changed in the COH cycle is unknown.The aim of the study was to detect chromosome number and CNV of oocyte polar bodies of natual cycle and different COH cycles by using the new-high-density SNPs + CNV array technology.Through comparing the polar body results of natural cycle with those of COH cycles, the project explored the stability of CNV in the process of meiosis and revealed different CNV formation and transference mechanisms of oocytes.To optimize ovulation program, provide new evidence for long-term assessment of ART, and offer new perspectives to prevent birth defects and improve ART technology.

随着近30年辅助生殖技术（ART）的蓬勃发展，促排卵技术的广泛应用，其安全性已成为研究热点。我们前期胚胎植入前遗传学筛查结果和文献报道均提示，超促排卵周期卵母细胞染色体非整倍体比例高达50%～70%。卵母细胞染色体非整倍体，显示卵母细胞基因组宏观的变化，而微观的基因组亚显微结构变化尚不清楚。拷贝数变异（CNV）是基因组重排导致的基因组亚显微结构变异，是重要的遗传致病因素之一，大多发生在减数分裂过程中，与出生缺陷直接相关。本研究拟用最新的高密度基因芯片技术对自然周期和不同促排卵周期的卵母细胞极体进行染色体数目和CNV检测及验证。通过结果比对，探索CNV在减数分裂过程中的稳定性，揭示不同促排卵方案的卵母细胞在减数分裂中CNV的传递规律及形成机制。为促排卵方案的优化选择及ART远期潜在风险评估提供新的证据，为预防出生缺陷、发展ART相关新技术并提高其安全性提供新的思路。

一、项目背景.本世纪以来，西方国家每年出生的试管婴儿比例占总的新生儿的1%～3%，我国2012年试管婴儿出生的比例也已经超过1％，这个比例还在逐年增加。《柳叶刀》及《新英格兰医学杂志》报道了ART后代患罕见的遗传性基因印迹异常疾病、流产、早产、低体重儿等并发症风险增高，由此ART安全性成为关注热点。超促排卵是体外受精-胚胎移植技术的核心内容，既往的研究证实超促排卵周期胚胎非整倍体比例增加，对于亚显微结构拷贝数的变异（Copy number variation，CNV）等发生的变化尚不清楚，本项目针对超促排卵周期卵母细胞亚显微结构改变开展较深入的研究。.二、主要研究内容.第一部分：针对不同超促排卵方案的女性患者（每组各15例），检测核型正常（各5例）及平衡易位携带者（各10例）自然周期的卵母细胞及极体的CNV，并和超促排卵周期的CNV做比较，检测两者CNV的改变，从而解读超促排卵存在的潜在风险。.第二部分：扩大样本量，对临床胚胎植入前遗传诊断病例的679个囊胚进行芯片检测并将结果进行比较，比较不同亲本及不同染色体异常类型组胚胎非整倍体率差异及规律。.第三部分：选择胚胎染色体非整倍体比例最高的父方罗氏易位组中有共同高发染色体异常10例胚胎样本进行深度测序，发现与高发非整倍体可能的相关基因及CNV变异。.三、主要结果.1、检测染色体异常及正常的女性自然周期卵母细胞及极体，并与促排卵周期极体的结果比较，超促排卵长方案并未引起MII卵和极体的CNV增加，也并未发现共性的CNV，分析CNV在超促排卵过程中尚比较稳定。.2、679个胚胎的芯片检测结果提示，父方罗氏易位携带组其胚胎发生染色体非整倍体的几率高达70%，明显高于母方罗氏易位携带组，父方平衡易位携带组及母方平衡易位携带组三组。研究同时显示降调节长方案的超促排卵并未影响胚胎发生非整倍体的几率，提示遗传因素可能是胚胎非整倍体发生的主要来源之一。.3、父方罗氏易位非亲本高发的22号染色体异常的10例胚胎，通过深度测序检测结果分析显示基因CECR2、MED15和POM121L4P可能与22号染色体非整倍体高发具有关联性。.四、关键数据及科学意义.本研究发现卵母细胞亚显微结构CNV在超促排卵过程中尚比较稳定，首次提出父方罗氏易位携带组其胚胎高发染色体非整倍体的现象，基因CECR2、MED15和POM121L4P突变可能是相关因素。