黃泓淵醫師

        二十世紀在醫療上對於不孕症夫婦來解決其生育權的困難，最大之貢獻是人工生殖科技的發展與突飛猛進。在這離Y2K只剩一個多月的時間當下，來回顧人工生殖科技之醫學發展史，並來看二十一世紀之人工生殖科技新趨勢，具有特別的意義，也顯示醫學傳承的特質與魅力。對於世界上第一個IVF baby Louis Brown於1978年誕生於英國的Bourn Hall，大家都已耳熟能詳，但是我們必須將這視為是多少人之前的努力的結果，也是開啟人工生殖科技發展的另一個開端。

        1891年Dr. Walter Heape從兔子的輸卵管取得一枚發育中的胚胎，並將其植入另一隻兔子的子宮，並能繼續發育，這個發現開啟了生殖醫學工作者，嘗試採胚胎培養在體外。直到1949 Dr. Hammond等人研發出所謂"egg-saline"培養液可以將鼠胚由8細胞培養至囊胚期胚胎。1951，華裔科學家MC Chang發現，精虫在體外仍具有Capacitation與受精之能力。於1959年，他進一步結合實驗室培養之技術，成功地在體外受精兔子卵子。直到70年代，生殖醫學家開始嘗試進行人類卵子之體外受精試管嬰兒治療，這前後歷經了近百年之發展而終有Louis Brown的誕生。在這之後，開啟了生殖醫學之蓬勃發展，1984年第一個GIFT baby的誕生，1990年利用共同培養系統來幫助胚胎突破發育上之障礙，1992年利用ICSI(單一精虫卵質顯微注射)來解決重度男性不孕或無精症患者不孕之問題。另一方面，自六０年代起發展出自停經婦女尿中萃取純化腦下垂體性腺激素，而應用於排卵控制上以取得數目較多且品質較好之卵，體外培養後，獲得較多之胚胎，結合冰凍胚胎技術來提高病人之總受孕率。

        但是人工生殖科技，發展至今，仍有些問題與發展之趨勢值得我們在Y2K後努力。其一，因控制排卵而導致一定比例術後不可避免之過度刺激症候群。其二，由於植入較多之胚胎，導致多胞胎之增加。其三，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）比例增加。其四，減化試管嬰兒治療之流程，但卻不影響其成功率。

針對這幾個問題，我們可以粗略規劃出在Y2K之後，人工生殖科技治療之趨勢。

一、未來之試管嬰兒治療應是"小而美、重質不重量"。

控制排卵之重要性直接攸關於試管嬰兒治療之成敗。由於對於由受精卵至囊胚期胚胎之體外培養過程所累積之資料與數據，長期以來利用控制排卵之方式，以取得較多之卵子之觀念己漸淘汰。取出過多之卵子，對於受術者雖然可以增加其懷孕之機會，但也可能因受術者之體質與過度刺激而發生不可避免之過度刺激症候群；因高動情激素血症導致子宮內膜不適於胚胎著床；植入過多之胚胎，造成多胞胎等問題。因此，試管嬰兒之治療未來應朝向"輕度刺激排卵，但以取得型態學佳且一致之卵子"為目標。為了達到此一目的，目前有幾個主流之作法。

其一、利用GnRH antagonist短週期之給予以達到抑制下視丘-腦下垂體-卵巢(H-P-O) axis之調控再配合微量之排卵藥物刺激，以取代長週期之GnRH agonist負調節 (H-P-O axis)之後，再給與大量之排卵藥物。受術者接受控制排卵的時間相對大幅縮短。

其二、以基因工程製造出來之性腺激素(FSH、LH、hCG)來完全取代過去由尿液萃取之性腺激素，以達到完全模擬體內正常生殖生理之環境，如此不僅可以縮短受術者刺激排卵之時間，所取出型態較佳之卵子，也直接提高成功率。其三、提早進行取卵。利用自然週期將未成熟之卵子取出，再以體外成熟之培養技術使未成熟卵子發育至成熟卵子(in vitro maturation)，再結合ICSI完成受精並培養至成熟胚胎再植入子宮，對於多囊性卵巢導致不孕之病患與易發生過度刺激症候群之患者是另一種選擇。

二、“單一胚胎植入”是未來之主流；減少多胞胎之發生

人工生殖科技發展至今已20年。由早期之IVF-ET、GIFT已進展到Blastocyst transfer，直接將培養終點之Blastocyst送進implantation window。但從另一角度來看，也因為由這長時間培養過程可以發現很多因素在精卵結合時即已具決定性之影響。包括了卵子在受精前後粒腺體所扮演之角色，雙原核期之型態學與核仁之變化，不成熟卵子進行體外成熟之過程，卵子細胞質碎裂現象等之研究，以當作胚胎發育之指標參考，這些努力無非是希望能由"人之初"之階段，即能預知胚胎之命運，以期能減少體外實驗操作與病人之負擔。因此在Y2K後我們對於著床前之胚胎若能清楚了解體外培養之”3-W”；如何培養? (How to culture)；誰被植入? (Whom to be selected)；何時植入? (When to transfer)。對於試管嬰兒治療經過精準之評估後只植入一枚高品質之分裂中之胚胎或囊胚而仍有高成功率未來並非是夢。

三、 胚胎著床前基因診斷。

雖然人工生殖科技能為不孕症夫婦帶來成功懷孕，順利生產之機會，但是對於一些合併遺傳疾病、染色體異常導致習慣性流產之受術者，如何在植入胚胎前篩檢正常之胚胎再植入，就是另一重要之課題，此即為胚胎著床前基因診斷（preimplantation genetic diagnosis, PGD）。PGD之基本原理乃是將體外培養之胚胎在發育分裂至八個細胞期前，利用配子顯微操作之技術進行胚胎切片，將透明帶融開取出單一胚葉細胞（blastomere），再以螢光原位雜交法（FISH）或多重聚合鋂鏈反應（PCR）進行染色體或基因之分析，再將經過分析後染色體正常或不帶有異常基因之胚胎直接或繼續培養後再植回子宮。根據我們過去動物實驗實際之經驗，八細胞期胚胎取出一至三個胚葉細胞，並不會影響胚胎之發育。近年來更發展為將卵子成熟完成第一次減數分裂所產生之多餘卵核（第一極體）取出，由於第一極體與卵細胞為相同之基因，因此可以廢物利用進行生檢。雷射微操作儀之應用更提供胚胎透明帶更精準之切割以提高成功生檢率。未來若能進一步應用於高齡試管嬰兒受術者，以期能減少植入胚胎帶有高比例之染色體異常，也能提高齡受術者胚胎著床率與成功受孕之機會。

四、 下一世紀之排卵針；"口服"或"經皮膚外用"之排卵控制藥物

FSH在卵子生成與精子製造過程均扮演著一個重要的角色。1969年人類自尿中純化人類性腺激素這三十年來，也已進化至利用基因工程複製 FSH基因，並利用哺乳類動物之細胞製造。但是由於這些排卵藥物仍均需經由肌肉或皮下注射之途徑，對於病人來說仍是一件苦不堪言的事情。因此發展出經由合成之小分子量性腺激素，且經由簡易之途徑（如口服或皮膚外用）仍能激化卵巢上之FSH receptor並進行生物訊息傳導而達到刺激排卵之目的，將是下一世紀之主流。以哈佛大學為主之合作機關利用Recombinant DNA合成之技術並建立FSH receptor三度空間之完整結構，使這目標已由理論發展至可行之階段。

五、"醫療性複製” (therapeutic clone)

自"桃莉羊"、”毛利牛”的誕生之後，很多人只要一提到"cloning"，就聯想到複製一完整之人。但從生殖醫學之角度來看，由"clone"之觀點可以發掘出無窮之契機來解決人類之疾病，特別是老人醫學，也就是說由人類胚胎發育學(developmental Biology）來解開老化（aging）之謎。而人工生殖科技相關之科技，諸如核轉移等技術與胚胎幹細胞細胞株培養，利用不同之培養條件使幹細胞分化為不同之組織細胞，可以廣泛應用於所謂之"醫療性複製” (therapeutic clone)。預估未來十年以人工生殖科技除了治療不孕症外，以體外培養之技術創造可以移植至人體不同器官之組織細胞，對於未來醫學將有革命性之發展。