同济团队解开“世纪之谜”，精准再造罕见“试管婴儿”

世界首例

近日，同济大学附属第一妇婴保健院辅助生殖医学团队与生命科学与技术学院科研团队合作，成功携手破解了一个基因异常导致卵子透明带缺失、无法孕育胚胎的试管婴儿罕见病例的致病机制。一名因ZP2、ZP3双基因突变导致卵子透明带缺失的不孕女性通过单精子注射技术，成功生下一名健康男婴并度过观察期。

同济大学附属第一妇婴医院辅助生殖医学科专家团队，

前排居中为滕晓明教授

TJ

6月24日，该成果发表于国际期刊《Human Genetics》，经过科研团队多方验证，确认该论文在全球首次报道了由ZP2、ZP3双杂合突变导致女性不育的病例，并通过动物及细胞模型阐明了其致病机制，患者经过进一步治疗，最终成功受孕并产下健康男婴。

什么是ZP2、ZP3基因突变？基因突变导致的不孕症是否可以治疗？该技术的出现对于试管婴儿技术的进步又有着什么样的意义？让我们一起走进同济大学附属第一妇婴医院辅助生殖医学科主任滕晓明教授领衔的医学团队，揭开这些科学的奥秘。

01

不孕症的“未解之谜”

“在不孕患者中有10%左右是目前无法明确原因的，我们称之为不明原因性不育，即使当前辅助生殖的成功率已经达到了40%-60%，但经过多种助孕手段仍然有未怀孕的案例，此次科研成果的发布，意味着医学界终于能够明确不明原因性不育中由于透明带缺失导致的不孕症的真实病因，从而为治疗打下基础。”滕晓明教授表示。

滕晓明教授介绍，人类卵子外有一层透明带，当精子与卵子相遇，卵子受精后，这层透明带就会发生性质上的改变，逐渐变硬，形成一层好比鸡蛋外坚硬的外壳，保护“蛋壳”内囊胚的生长，直到囊胚长大，“蛋壳”破裂。

健康人群中，这层薄薄的“鸡蛋壳”由ZP1、ZP2、ZP3、ZP4四种糖蛋白组成，一旦其中一种或者多种糖蛋白发生基因突变，就会导致“鸡蛋壳”变薄甚至消失，当成千上万条精子一起涌向卵子，并且一起进入卵子，最终卵子被穿的“千疮百孔”，根本不可能受精，就更谈不上发育成囊胚了。

多年以来，关于透明带过薄或者缺失造成的不孕症并不罕见，但透明带变薄，以及缺失的原因一直没有找到，作用机制更是从未被深入探究，直到此次附属第一妇婴保健院生殖医学团队利用动物和细胞模型，成功的解开了这个困扰医学界多年的“世纪之谜”。

02

罕见不孕症找上年轻妈妈

这位名叫“欣欣”的患者和丈夫结婚2年来从未怀孕过，双方的精液常规、输卵管、排卵等检查全都是合格，但就是怀不了孕。夫妻曾多次尝试试管婴儿技术，但每次都是多精子受精或者胚胎退化，也无法获得健康胚胎。

2016年，科研团队成员之一、附属第一妇婴保健院辅助生殖医学科李昆明博士将案例提交到科室的病例讨论会，讨论后，与会成员建议提出进行基因检测，而同一科室的刘文强副研究员所在的高绍荣教授研究团队正好可以进行这方面的筛查和验证。讨论决定，建议欣欣和她的父母一起进行抽血检查，排除是否存在这方面的问题。

基因检测发现：欣欣竟然同时存在透明带ZP2、ZP3两个基因的杂合突变，针对其父母的基因筛查发现，欣欣父亲存在ZP2、ZP3基因突变，欣欣母亲存在ZP3突变，由于该基因突变只在卵子上起作用，导致欣欣同时存在两种基因突变，卵子上的透明带非常薄，接近于0，自然条件下，每一颗卵子都要接受成千上万个精子的同时“进攻”，当然也就不可能怀孕了。

李昆明主任医师、刘文强副研究员观察胚胎图片

为了进一步确认这种基因异常是否是欣欣不孕的真正原因，辅助生殖医学科刘文强博士及其研究团队随后构建了对应位点的突变小鼠模型，结果发现在小鼠模型研究中，单独Zp2突变或Zp3突变雌鼠的卵母细胞透明带为正常卵母细胞透明带的一半，但是雌鼠是可育的，这与欣欣妈妈的表型一致；但是当Zp2和Zp3杂合突变同时存在时，雌鼠的卵母细胞透明带要么完全缺失，要么仅有极薄的透明带，在体外受精时会造成多精受精，这与欣欣的表型一致。

确认病因后，刘文强博士马上查阅了大量的国内外文献，没有发现报道过这种透明带异常。慎重起见，研究人员又分别构建了带有荧光标签的正常及突变透明带基因。通过细胞水平和胚胎水平的实验来模拟ZP生成过程，进一步证明突变的 ZP2、ZP3蛋白无法定位在细胞膜上，正常的ZP2、ZP3蛋白能够定位于细胞膜上，进而出膜形成透明带。

找到原因后，传统的试管婴儿技术被弃用，单精子技术隆重登场。

03

单精子注射技术破解难题

第一代试管婴儿技术中，精子和卵子是“自由恋爱”，只有活力最强的精子才能争夺到与卵子受精的机会，但是在单精子技术中，“选婿”的重任就落在了科研人员的肩上。

刘文强副研究员进行实验操作

“所谓的单精子注射技术，就是将卵子单独放在一个特质的稳定培养皿中，挑选欣欣丈夫长的‘最漂亮’，活力最强的健康精子，用一根比头发还要细的针注射进欣欣的卵子里面，从而使卵子受精，形成胚胎，”滕晓明教授说，“从培养皿，到培养皿所处的环境都必须高度小心，稍有不慎，极其薄弱的‘鸡蛋壳’就会破裂，幸运的是，在科研团队的共同努力下，我们获得了健康的胚胎以移植到欣欣的子宫内。”

该团队的另一位成员李昆明博士透露，在新的治疗周期中，该团队一共从欣欣妈体内取到了12颗卵子，挑选出其中9颗成熟的卵子进行了单精子注射，获得了7枚受精卵。由于是单精子注射，以往频频出现的多精子受精一次也没有出现。

为了防止无透明带胚胎的卵裂球散开，科研团队还把胚胎培养在不用移动就能够实时观察的Time-lapse培养箱。经过3天的培育，最终获得了3个优质的胚胎，并进行了移植。

李昆明主任医师正在手术

验孕成功后的2周，第一次B超显示宫内怀孕，胎心搏动十分有力；再2周后的二超，胚胎发育速度正常！之后转入产科随访，经过10个月漫长而又甜蜜的等待，一个7斤多的小家伙终于呱呱坠地了，出生评分10分，非常健康！

孩子满月的时候，欣欣夫妇特意抱着孩子、带着锦旗来感谢一妇婴生殖中心的全体医生、护士和科研人员。滕晓明教授感慨道：“正是由于医患间的顺畅沟通、患者对医生的充分信任，经过医患携手共同努力，才使得欣欣这例罕见的ZP2、ZP3杂合突变患者体会到了做妈妈的荣耀。”

圆

梦

同济大学附属第一妇婴保健院院长万小平表示，“这个罕见病例的致病机制的破解以及成功治疗，充分体现了一妇婴始终坚持的对病人的人文关怀，体现了生殖中心溯本求源的精神和精准治疗的理念，也说明我们医院走的临床与科研相结合的路拥有很好的前景。这一成果也为其他透明带异常及透明带脱落患者的治疗具有指导意义。期待我们的努力能够让更多的患者最终圆梦一妇婴！”

来源：同济大学附属第一妇婴保健院、39健康网