着床前診断による異数性の検査

着床前診断(PGD)は、胚を子宮に移植する前にいくつかの条件を検査する最新の診断法です。ReprogeneticsのPGDチームはこの診断法の世界的リーダーです。このサイトでは当研究所に関する情報とあわせて、着床前診断法の概要を記載しています。


染色体の異数性とは

染色体は、細胞の中心にある細胞核内に存在し、ひも状の構造を持ちます。染色体にはDNAより構成される遺伝子が含まれます。つまり、我々が遺伝によって受け継ぐ情報は染色体に含まれているのです。正常なヒトの細胞は、23組、46本の染色体を持ちます。ヒトは両親からそれぞれ23本の染色体を受け取ります。最初の22組分の染色体は男女共同じであり、最大のものから最小のものまで順に1から22の番号がつけられています。23組目の染色体が性別を決定します。男性がX染色体とY染色体を持つのに対し、女性はX染色体を2本持ちます。したがって女性が卵子によって子供に伝えることができるのはX染色体のみです。男性は精子によりX染色体かY染色体のいずれかを伝えるため、そこで子供の性別が決定されます。もし何らかのエラーが起き卵子や精子に染色体の過剰または不足が生じた場合、その精子や卵子から発生する胚にも染色体の過剰や不足が見られます。これを異数性といいます。染色体を余分に有するのもをトリソミー(トリ:tri=染色体が3つの意)、1つ欠失しているのもをモノソミー(モノ:mono=染色体が1つの意)と呼びます。異数性が大きな染色体で起これば、胚が子宮壁に着床しないか、着床後すぐに成長を停止し流産にいたることがあります。しかし、異数性が13, 18, 21, X, Yといった染色体で起きた場合、染色体異常があっても妊娠が出産まで継続する可能性があります。そうした異常の中で最も一般的なものは第21染色体が1本多い場合であり、ダウン症候群または21トリソミー(21番染色体が3つの意)です。他の一般的な異数性の事例としては、クラインフェルター症候群(XXY)、13トリソミー、18トリソミーがあります。染色体異数性により現れる特徴は、どの染色体が多いかまたは欠失しておるかでにより決定されますが、身体の異常または精神遅滞が見られる場合もあります。

 


母体の年齢と異数性の頻度

女性が高齢になるにつれ妊娠時の異数性の発生頻度が高くなります。これは卵子も年齢が母体の年齢と共に老いていくからです。女性は胎児の段階ですでに全ての卵子を持っており、そのため誕生時に持っている卵子が一生分の卵子となります。男性の場合は、65日から75日ごとに精子が作られるため、精子と男性の年齢は一致しません。したがって、異数性のリスクと母体の高齢化の関連について、加齢と共に卵子中の染色体が適切に分化する確率が減少し、卵子に染色体の過剰や欠失が生じるという理論が成立します。つまり異数性発生頻度のリスクは母体の高齢化と共に高くなります。 誕生した子供に異数性が見られる確率は、30歳で385分の1、35歳で179分の1、40歳で63分の1、45歳で19分の1となっています。しかし、胚における異数性発生頻度は、生まれた子供における発生頻度よりはるかに高いのです。35歳から39歳の女性の場合、胚の20%以上に異数性が見られ、40歳以上の女性になると、約40%に増加します。この胚と生産児の確率の差は、異数性がある場合妊娠しても子宮着床や出産の可能性が低いことによるもので、多くの場合は流産になります。つまり異数性妊娠が持続する確率は、流産によって次第に減少するのです。染色体欠失(モノソミー)の胚は全て着床以前に成長を停止します(Xモノソミーおよび21モノソミーを除く)。また染色体過剰(トリソミー)の胚が出産に至ることはごくまれです。40歳以上の女性の妊娠率が低いのは、主に異数性胚が着床せず流産率が高いためだと考えられます。したがって、染色体が正常な胚のみを移植し妊娠率を高めると同時に流産を減らすことが異数性着床前診断の目的となっています。




着床前診断(PGD)

卵子または胚を分析するにあたって、まず卵子や胚の生体組織検査を行います。生体組織検査法は二種類あり、医師およびエンブリオロジストより成るPGDチームがどちらの方法で検査するかを決定します。


 
極体のバイオプシー

成熟中の卵細胞は極体と呼ばれる二つの小さな細胞を生み出しますが、極体は受精後退化します。極体の染色体構成から卵子の染色体構成を推測することが可能です。極体検査では、まず卵子の外膜に穴を開け、極体をピペットで取り出します。それから極体を分析し、卵子は培養器に入れます。極体の分析で得られる遺伝情報は母親側の情報のみです。精子が卵子と結合し受精した後に起こる染色体異常は、この方法では検出できません。


割球のバイオプシー

割球とは胚の細胞の一つです。割球の検査では、胚が成長を始めて三日目、胚細胞が8~10個のうちに、胚の外膜に穴を開け、ピペットで吸引して割球を取り出します。割球を分析している間、胚は培養器を続けます。


分析

 バイオプシーで取り出された細胞は、FISH法(蛍光 in situ ハイブリダイゼーション法)で分析されます。FISH法ではプローブと呼ばれるDNAの小片を用います。プローブは分析しようとする染色体にマッチしており、存在する染色体を数えるのに使用されます。それぞれのプローブは違った蛍光色素で標識されています。こうした蛍光プローブは生検された細胞に導入され、染色体と結合します。次に蛍光顕微鏡で、対象細胞内にある各タイプ(つまり各色)の染色体の数を数えます。その数により正常な細胞と異数性細胞を見分けます。この方法で検査した細胞はガラススライドに貼り付けられ冷却と加熱を繰り返されるため、破壊されてしまいます。そのため、検査された細胞を他の目的に使用する事や、胚に戻すことはできません。スライドは将来の参考用に保管されます。分析は一日で終了しますので、患者様にはそれ以上の負担はかかりません。


 


着床前診断の利点



着床率の上昇

体外受精後の妊娠率が女性の高齢化に伴い大きく減少することはよく知られています。非常に高い妊娠率を誇る体外受精センターにおいても、20~33歳の女性の場合の移植胚の妊娠率が約28%であるのに対し、39歳以上の女性では9%にすぎません。異数性のある胚は正常な胚よりも生存率がきわめて低く、その半分(染色体欠失の場合)はめったに着床しません。妊娠率が母体年齢の上昇とともに低下するのは、加齢に伴い異数性のある胚が増加するためだと考えられます。



異数性の着床前診断を実施し染色体が正常な胚だけを移植すれば、妊娠率を大きく上げることが可能となるでしょう。私達による三つの研究を通じて、着床前診断後の着床率が上昇することを示しています。(文献リスト参照:Munne et al. 1999, Gianaroli et al. 1999b, Munne et al. 2003. ) また、8つの染色体を分析した時、対照群では12%であった着床率が、着床前診断を受けた患者の場合24%と二倍になりました。しかし5つの染色体しか分析しない場合、同様の改善は見られませんでした。したがって着床前診断時には少なくとも8組の染色体の分析が必要であり、Reprogenetics でも8組以上の分析を実施しています。

流産率の減少

35歳以上の女性の妊娠の約35%が流産になります。そのうち半分以上の原因が異数性です。染色体が正常な胚のみを移植すれば、妊娠が出産に至る割合は増加します。私たちのある研究では、着床前診断後に流産率が23%から9%へと大きく減少しました。着床率の増加および流産率の大幅な減少の結果、妊娠が継続し出産に成功する割合が大きく増加したのです。

着床前診断の実績

 PGDプログラムのディレクターであるサンティアゴ・ムネ博士および科学ディレクターのジャック・コーエン博士は、着床前診断技術の誕生以来、本診断に携わってきました。異数性着床前診断に関する彼らの研究は100を超える科学論文として発表され、その一部は当サイトに記載しています(publicationsのページ参照)。そのうち二つの論文は、米国不妊学会の第50回(1994年)・51回(1995年)年次会議で、生殖補助技術学会選定の受賞論文として表彰されました。最近では彼らの研究が、2000年の米国生殖医学会(ASRM)でジェネラルプログラム賞を受賞しています。


胚生検について


 着床前診断に必要とされる顕微操作や生検の技術は長年にわたり用いられてきました。細胞を取り出す際に胚を偶然傷つけてしまうリスクは非常に低く、約0.6%にすぎません。卵細胞質内精子注入法(ICSI)による顕微授精、フラグメント除去、孵化補助といった手法は全て卵細胞の外膜に穴を開けて行われますが、どの手法も胚の成長および着床には悪影響がないとわかっています。

 
胚からの細胞の採取


 受精三日目の胚から細胞を1~2個取り出しても将来胎児の体に欠損が見られることはありません。この段階の細胞は全て全能細胞、すなわちどんな部位にもなれる細胞です。全能細胞は未分化で、後に胎児となる際に体のいかなる部分に成長することも可能です。取り除かれた細胞の代わりに胚は新しい細胞を作ります。細胞除去の影響は、続く細胞分割が2~3時間遅れるだけにすぎず、それ以後は胚の細胞数は元に戻り、正常な発達を続けます。

 




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