自1978年人类首例试管婴儿在英国诞生以来，辅助生殖技术(ART)成功应用于世界各地，让数百万对夫妇由不可能生育到生儿育女梦想成真。ART经过去44年发展与完善，已能有效治愈大多数不孕不育年轻夫妇。但诸如“高龄女性ART活产率极低”、部分人群“体外受精率低、胚胎质量差”等问题仍然困扰着不少患者。ART应用于生育高龄女性遭遇新时期技术“天花板”困境。为此，在“2022年第一届中国优生优育协会生育力保护与修复专业委员会学术年会暨第五届丝绸之路生殖医学高峰论坛”上，国家“973”重大科学研究计划项目首席科学家、中国科学院遗传与发育生物学研究所的孙方臻教授以《ART当前要解决的三个难题》为题，向我们介绍了研发最新一代ART及重编程技术的部分成果。

孙方臻实验室的突出贡献

孙方臻教授是英国剑桥大学Wolfson学院院士、中科院遗传发育研究所研究员(曾任所长)、国家中长期重大科学研究计划项目首席科学家，于1994年以中科院首批“百人计划”学术带头人的身份被引进回国。

孙教授介绍，他在30多年前在英国剑桥大学求学期间，1988年首次利用绵羊64细胞期的胚胎细胞成功克隆羊Sunny，奠定了1996年克隆羊“多莉”诞生的关键技术基础。在早年的研究中，孙教授就发现了由于对卵子发育启动机制及重编程机制的不了解，当时人工培育的胚胎质量差、成功率低，与当前ART治疗高龄女性所面临的“胚胎质量差、流产率极高、活产率极低”情景十分类似。

而在此后30余年的研究生涯中，伴随着“受精卵钙振荡现象”的发现、“卵子人工激活(AOA)技术”的建立、“卵子调控细胞核膨胀及重编程启动机制”的发现等重大研究成果，ART也经历了机制确立、安全性研究得到重视、新一代技术形成突破等一系列过程。尤其是得到中科院、国自然、科技部长期支持的孙方臻实验室在此过程中起到了非常重要的作用。据悉，孙方臻实验室承担完成了19项国家级及中科院重大/重点项目研究，培养了51名博士或博士后人才，为ART安全性、有效性的提升做出了突出贡献。

不仅如此，孙方臻实验室在新一代ART的研究也及时赋能了临床医学，为“冻卵发育潜能及安全性再提升”、“未成熟卵子的利用”、“精子的卵激活力评估”、“受精率的改善”、“增加单治疗周期可移植胚胎数”五个传统辅助生殖技术面临的“卡点”问题上提供新解决方案，切实有效地为患者提供了更高的安全保障与成功率。

ART“三提升”帮助解决“五卡点”

孙教授指出，新一代ART目前面临的三大问题也就是三个提升方向，分别为：“高龄妇女活产率提升”、“效率和成功率的再提升”以及“技术安全性再提升”。

高龄妇女活产率方面，众所周知，大龄女性ART治疗活产率随着年龄的增长呈急速下降趋势。2015年的一项研究表明，27~34岁女性接受ART治疗的活产率为34.4%，但48岁之后就几乎趋近于0。其主要原因就在于随着年龄增长，女性卵子质量往往呈下跌趋势。而由孙教授团队30年前建立的成熟技术体系就通过细胞质互换的方式，为有创修复高龄妇女卵母细胞功能提供了关键的技术路径。此外，新一代ART还通过无创修复技术的研究为大龄/高龄妇女提供第二路径。

效率和成功再提升方面，新一代ART技术通过提升小卵泡利用率，在“增加单治疗周期可移植胚胎数”卡点上做出了突出贡献。通过对60位疑难患者的临床表现结果来看，在有效利用小卵泡后，患者活产率从大卵泡组的24%上升到了53%，提升了2倍之多。

另一大影响ART效率和成功率的卡点是“受精率”。孙教授早年研究发现，受精卵是否出现钙震荡是决定其成功率的重要表现。而孙教授早年发文奠定的AOA技术能够高效激活卵子，提高受精率，属于国际首创的重要ART卵子辅助激活技术体系。孙教授在研究中还发现了卵子中存在一种母源装置用以调控受精卵的钙震荡维持，该项发现的科学论文被中国生物学界国际发文誉为“新时代中国发育生物学兴起的开篇之作”。

安全性再提升方面，孙教授指出，安全的卵子冷冻技术是生育力保存的关键保障。目前，国际现行的卵子冷冻技术存在致多种亚细胞水平损伤和改变风险，而卵子冷冻本身亦可能影响胚胎的发育与新生儿的表观遗传变异，进而诱发多种疾病。当前，更安全高效的卵子冷冻技术的重要性不言而喻，孙教授团队通过调整冷冻保护剂、操作流程中严格防控风险、解冻后进行损伤修复等方式，研发构建了全新的卵子冷冻技术体系，为新一代ART安全性再提升方面提供了“顶梁柱”般的支持。

最后，孙方臻教授于会上呼吁各中心及研究机构在“疑难”患者卵母利用率、卵子冷冻新技术、AOA新技术等方面开展临床转化合作研究，促进中国构建以优生为核心目标更先进的ART、发育生物学、表观遗传学等领域的研究体系。