胚胎形態動力學於不孕症治療之臨床應用效益

早前文獻利用縮時攝影培養系統紀錄胚胎體外發育期間之形態變化，加以標註後收集大量數據並配合個別胚胎之懷孕或著床結果，經分析得到數個預測模型。其中Petersen等人使用3275筆來自於24個醫學中心的分裂期胚胎資料，其中包含不同受精方式、培養氧氣濃度與不同培養液種類等多樣化設定，建立KIDscoreTM D3 決定樹模型，此模型擁有最大量的多中心資料，以培養3天內所得之形態動力學參數，可預測囊胚形成率、囊胚品質與著床率 。

再者，該團隊更進一步利用相似的方法，以1130筆囊胚期胚胎資料建立KIDscoreTM D5 決定樹模型並完成商業化。不同中心之外部驗證結果顯示KIDscoreTM D3 與KIDscoreTM D5均具能力預測胚胎移植後之成功率，Kato等人發現無論是臨床懷孕率或活產率均與KIDscoreTM D5評比結果呈正相關，且當婦女年齡提高時KIDscoreTM D5具較佳之預測率，對於 ≥43 歲之婦女預測臨床懷孕與活產之AUC分別為0.737與0.768。而Reignier等人雖有相似之發現，但KIDscoreTM D5整體預測力之AUC僅0.6左右，其建議該模型仍應以輔助方式協助胚胎師於臨床挑選胚胎。

胚胎形態動力學與胚胎染色體狀態之相關性

茂盛醫院生殖中心在2017年引進研究縮時攝影培養系統與KIDscoreTM模組，嘗試驗證並建立符合本院特色之臨床應用方式，將胚胎培養於縮時攝影培養系統中，取得發育過程的詳細記錄之後，所獲得之囊胚經切片後，再以著床前胚胎基因篩選 (preimplantation genetic test for aneuploidy, PGT-A) 技術進行染色體狀態分析，嘗試比較不同染色體狀態胚胎之形態動力學的特徵。

考量不同PGT-A技術偵測鑲嵌型胚胎之能力，所得之結果可能因此有所偏差，是故本院以敏感度較高之hr-NGS技術鑑別整倍體、低度鑲嵌體、高度鑲嵌體與非整倍體胚胎。形態動力學分析顯示整倍體與低度鑲嵌胚胎之間並無法發現統計上之差異，然而高度鑲嵌胚胎則出現5細胞期與8細胞期之發育延遲，且伴隨CC3 (length of third cell cycle, t5-t3) 的延長，這種生長延遲現象可能與高度鑲嵌體胚胎於發育早期好發多細胞核 (multinucleation, MN) 之異常形態有關，並推測為異常的有絲分裂所導致。相關論文推論多核胚葉細胞生成與後續胚胎之染色體異常是息息相關的，且此等胚胎於移植後有較低之懷孕率 。

近來Desai 等人發現多核胚胎細胞之生成常與胚胎異常分裂模式有關，諸如direct cleavage (DC)、reverse cleavage (RC)或不規則分裂等，且早期胚胎發育過程若具2種以上之形態或分裂模式異常，將顯著降低後續整倍體囊胚形成機率。此外，相似於早前以aCGH為主之研究結果，非整倍體胚胎於囊胚生成時將減緩其生長速度，並與整倍體胚胎之tB 出現顯著差異。本院研究亦發現於非整倍體胚胎於受精後120 hpi生成優良囊胚 (>= 4BB) 比率亦顯著降低。依據本院與相關文獻結果，不同染色體狀態之胚胎於形態學上或形態動力學上均可出現統計差異。然而，各時間參數於不同組間仍有明顯的重疊，因此以形態動力學高效率判定或預測胚胎染色體狀態之可能性並不高。

胚胎形態動力學應用於篩選整倍體胚胎

本院根據KIDscoreTM D5模組，將整倍體胚胎依所預測之著床潛能力，由高至低分為A、B、C三個等級。與A級胚胎之形態動力學特徵相比，B級胚胎於早期發育相對較為快速 (tPNf, t2, t3 and t4)，於S3 (synchrony in division from 5 to 8 cells , t8 − t5) 則呈現延長的現象，此後發育反而明顯轉慢 (tM, tSB and tB)，此形態動力學特徵導致B級胚胎於t120之優良囊胚比率顯著降低。另外一方面，C級胚胎則是於體外培養期間均有發育延遲之現象，而S3與囊胚生成 (tB–tSB) 所須時間亦明顯延長，於是乎於66  hpi ≥ 8細胞期、於115 hpi ≥ 囊胚期與於120 hpi ≥ 優良囊胚之比率均顯著低於A等級者 。

近來相關研究提出囊胚形成所需時間可預測單一整倍體胚移植後之持續懷孕率，達到持續懷孕胚胎之囊胚形成所須時間相對較短 (8.1 ± 3.2 h) ，相應地，本院研究之C級胚胎囊胚形成時間明顯延長，推測將可能不利於後續懷孕。再者，B與C級胚胎於tSB與tB均有不同程度之延遲，而此形態動力學特徵亦被認為與不佳的懷孕結果有關。此外，前述胚胎異常分裂模式常與非整倍體胚胎細胞形成有關，本研究發現A級整倍體胚胎並無RC或DC等異常分裂模式，而B與C級整倍體胚胎則有較高之異常分裂比率，據此推測非A級整倍體胚胎可能較易生成非整倍體細胞，而發育過程中可能經自我修復後生成整倍體囊胚。因此，以KIDscoreTM D5分級整倍體胚胎後，有其必要進一步探討各級胚胎移植之臨床效率。

迄今已有數個形態動力學胚胎篩選模型被發表，並宣稱其對於囊胚、著床或懷孕潛能具顯著之預測力，但截至目前為止，形態動力學胚胎篩選模型應用於當前IVF治療之臨床實際效益仍有疑慮，眾多因素諸如患者族群、卵巢刺激方式、胚胎培養方式或授精方式…等，均可影響篩選模型自身參數的判定與患者的臨床結果，而各生殖醫學中心常有不同之臨床操作設定與特色，是以無論何種模型在無確切證據之前並不適合直接應用於各中心之IVF療程中。為此，本院藉由單一整倍體胚胎移植測試形態動力學胚胎篩選模型KIDscoreTM D5於本中心之臨床應用效益，結果顯示A與B等級胚胎具較佳發育潛能，其臨床懷孕率 (76.2% 與 62.5%)、著床率 (79.4% 與66.7%) 與持續懷孕率 (68.3% 與62.5%) 均顯著優於C等級胚胎 (25%; 25%; 10%)。C級胚胎即使得以順利形成整倍體囊胚，並於移植後順利達到臨床懷孕率，其後之流產仍是非常高 (60%, 3/5)。

結語

截至目前為止，僅少數論文獻報導有關於整合縮時攝影培養與PGT-A技術之臨床應用效益，Yang等人利用aCGH進行 PGT-A篩選整倍體胚胎，並整合Meseguer 模型評估胚胎形態動力學參數，證明合併使用兩種技術可能篩選最具優勢之胚胎並改善臨床結果。然而，在此篇研究中有數個不確定因素須進一步釐清，諸如研究中試驗組與對照組使用不同之氧濃度進行胚胎培養、aCGH之靈敏度不足以分辨鑲嵌體胚胎與20% 氧濃度下所建立之Meseguer模型可否於5%氧濃度下具相同之預測力，是以需要更多之研究確認此篇結果之再現性。

而本院藉由較精確之hrNGS整併非侵入式、更現代化之縮時攝影胚胎監控技術，並利用具廣泛應用性之形態動力學篩選模型篩選高懷孕潛能之胚胎，具潛力成為高臨床效益之方式。本院已將此模式擴展至不同年齡層之胚胎移植族群，證實KIDscoreTM D5於整倍體與鑲嵌體胚胎均具鑑別高懷孕率胚胎之能力。藉此，我們可依懷孕潛能將PGT-A胚胎進行排序，冀望提供ㄧ有效方式協助本院不孕症患者提高移植後之成功率或縮短懷孕所需時間。