前言
Dr. Handyside於1990在英國倫敦完成並生下全球首例利用「胚胎著床前診斷」篩檢的女娃娃，他先對胚胎進行單一胚葉細胞切片，並利用Y染色體探針做PCR，確定此一胚胎是女性染色體 (46 XX)，才把此胚胎植入受術者子宮，以迴避因染色體性連遺傳之疾病。
因此早期嘗試胚胎著床前基因診斷主要是應用於有性聯遺傳染色體疾病的夫妻，因為他們的男性後代將有50%的機會遺傳此一疾病，確認胚胎性別為女性再植入，即可避免該性聯遺傳疾病的發生。
美國康乃爾大學Dr. Grifo是第一位利用胚胎著床前基因診斷技術篩檢帶有血友病基因之胚胎而使受術者生下健康之嬰兒。初期鑑定胚胎性別開始是使用多重脢聚合鏈反應（PCR, Polymerase Chain Reaction），PCR是將特定的DNA片段放大幾百萬倍使其量足夠進一步分析單一細胞的基因。此一方法的應用，成功的生下許多基因正常的寶寶。
其後更可進一步應用到一些特殊的基因疾病如cystic fibrosis、Duchenne muscular dystrophy、fragile-X syndrome、sickle cell disease、Tay-Sachs disease、s-thalassemia、 Marfan’s syndrome等等都可以用這種方式成功的完成基因診斷。
在此之後，因為FISH (螢光原位雜合法)的發展，使得PGD更為蓬勃發展。FISH這種方法是利用帶有螢光染料之探針直接去標定染色目標染色體，再從不同顏色(以紅、藍、綠為主)與亮點來判斷是那一對染色體以及其數目是否正常。
FISH與PCR比較起來，這種方法較節省時間，同時因為所用之探針具專一性，只能標定特殊染色體，準確度較高。但是由於其探針標定之目標是染色體之一部分，無法像PCR放大複製百萬倍，因此對於一些細微或小段之基因異常仍是PCR具較高之準確度。到目前全球應該有數百個利用PGD這種技術而誕生下來的寶寶。
應用胚胎著床前基因診斷篩檢染色體異常
人工生殖科技近二十年雖然有長足之進步但隨著人口結構之改變與社會環境之進化，高齡之受術者（>37歲）與重複失敗者之比例增加。Dr. Grifo 曾經對高齡受術者之體外培養之胚胎，利用FISH進行胚胎生檢，發現年齡與胚胎染色體異常（aneuploidy）密不可分，超過四十歲者甚至將近40%，這也是導致高齡受術者成功率較低之原因之一。此外重複性流產之患者染色體異常也是主因之一。
染色體構造上的異常通常包括了缺失(deletion)、重複 (duplication)、倒轉 (inversion) 與異位 (translocation)。
- 缺失(deletion)，指染色體上缺失了一段。又可分端點缺失及中點缺失二種。若一對染色體均發生缺失則大多造成生物體的死亡。
- 重複(duplication) 是指染色體上某一段重複出現，此段可能連在原來的一段旁邊，或連在別條染色體上。
- 倒轉 (inversion)，染色體的一段斷裂後，水平旋轉再重新接合，結果使基因的順序顛倒。染色體也可能因交錯形成loop再接合就可能產生倒轉。
異位(translocation)，染色體的一段由一位置移到另一個位置，可能在同一條染色體內異位也可能轉移到不同一條染色體上。有時會造成兩對或多對染色體間發生異位。以Robersonian translocation為例，此種患者染色體發生非相互異位，其兩條近端染色體，在中心粒或接近中心粒處發生斷裂產生二條較長的染色體與二條較短的染色體。
產前遺傳診斷與胚胎著床前基因診斷
產前遺傳診斷主要乃是利用絨毛膜穿刺術或羊水穿刺術於懷孕八至十六週取得胎兒細胞進行遺傳診斷。胚胎著床前基因診斷則是將體外受精的胚胎利用顯微操作技術(micromanipulation) 的方式在六至八個細胞階段時，進行單一胚葉細胞(blastomere)之切片取出其中一、兩個細胞或一直培養至囊胚期胚胎再進行滋養層細胞之切片來做染色體分析。
早期進行胚胎切片主要是以強酸融開透明帶再吸出一至二個胚葉(blastomere)。目前則可以近一步利用雷射顯微操作儀做更精準之切割以提高成功率。將單一胚葉細胞固定之後進行螢光原位雜交法(FISH)或PCR。以FISH而言目前較常用之基因探針包含最常用X、Y及第13、18、21號染色體各有不同螢光顏色 。也可以針對特殊需要設計探針，cost effectiveness則是另外之考量。
未來之發展
由於胚胎著床前基因診斷之執行是建立於一完整與純熟之試管嬰兒治療團隊，所耗費之人力與物力不貲。但對於因遺傳疾病所苦之夫婦或因高齡而飽受試管嬰兒失敗之受術者可能是未來值得努力之方向。
雖然人類胚胎著床機轉如謎般複雜，染色體異常雖是造成著床失敗之原因之一，但大自然優勝劣敗適者生存不適者淘汰之定律仍深不可測。以生殖醫學之角度而言，是否能或有必要將胚胎著床前基因診斷(preimplantation genetic diagnosis)進一步推展為胚胎著床前基因篩檢(preimplantation genetic screening)。人類基因研究計劃（Human Genome Project）及其它技術進步發展非常快速，其所累積之染色體資料庫規模愈來愈大。拜高科技電腦技術與生物科技之結合，來確認46個染體已不是難事。未來細胞的DNA經過放大後標定在含有許許多多檢測標的的基因晶片上，短時間即可檢測出染色體的異常。這些基因診斷之技術未來將可望成為重要的臨床利器。 |
