子宮內(nèi)膜容受性（endometrial receptivity，ER）指子宮內(nèi)膜允許胚胎著床的能力，子宮內(nèi)膜容受期也稱“種植窗”（window of implantation，WOI）。胚胎與子宮內(nèi)膜的同步發(fā)育在胚胎種植中起著至關重要的作用。準確的判斷WOI，指導個體化胚胎移植是提高試管嬰兒妊娠率的重要手段之一。本期請到福建省婦幼保健院鄭備紅教授擔任主席，中南大學湘雅醫(yī)院李艷萍教授進行子宮內(nèi)膜容受性檢測臨床應用研究的經(jīng)驗分享。

　　圖1：子宮內(nèi)膜容受性檢測方法

　　隨著微陣列技術的發(fā)展，許多研究者對子宮內(nèi)膜進行了基因組分析[1]，提示子宮內(nèi)膜基因表達譜是分析子宮內(nèi)膜容受性的一種潛在工具。Gimeno等2011年開發(fā)了子宮內(nèi)膜容受性微陣列(endometrial receptivity array，ERA)[2]。ERA包括238個基因，這些基因在子宮內(nèi)膜容受前期與容受期差異表達。

　　圖2：子宮內(nèi)膜容受性微陣列(endometrial receptivity array，ERA)[2]

　　Ruiz-Alonson等的前瞻性研究顯示[3]，反復種植失?。╮ecurrent implantation failure，RIF）患者行ERA，發(fā)現(xiàn)25.9％的RIF患者存在WOI移位，而對照組非RIF患者只有12%。Gimeno等還比較了ERA與標準組織學方法的準確性和重復性[4]，顯示ERA比組織學測定更客觀、準確，是診斷子宮內(nèi)膜容受性的一種完全可重復的方法。

　　湘雅醫(yī)院生殖中心進行了一項前瞻性的隊列研究（圖2），建立了新的子宮內(nèi)膜容受性檢測方法—ERT（endometrial receptivity test）。招募因輸*管因素或男方因素首次進行IVF-ET的患者，采用RNA-seq技術對其LH+5/LH+7/LH+9的宮腔液及子宮內(nèi)膜組織進行轉(zhuǎn)錄組測序分析。結合機器學習分析方法篩選子宮內(nèi)膜容受性差異表達基因，從而判斷子宮內(nèi)膜容受時期。

　　圖3：建立ERT臨床研究示意圖

　　ERT的優(yōu)勢

　　圖4：ERT的優(yōu)勢

　　采用RNA-seq技術進行ER全轉(zhuǎn)錄組分析，檢測基因數(shù)量更多，差異表達分析更準確。

　　通過比較LH+5、LH+7、LH+9的基因差異表達譜，構建支持向量機（SVM）分析模型?？s窄了比較時間跨度，擴大了差異基因的篩選范圍，增加了差異基因的數(shù)量，較以往的研究更精確可靠。

　　將成功妊娠患者的樣本納入建模組。篩選出3571個ER差異表達基因（DEGs）。功能富集分析顯示DEGs與胚胎-子宮內(nèi)膜相互作用以及胚胎植入密切相關。

　　用隨機森林機器學習方法分析DEGs構建了由175個marker基因組成的ER檢測模型。十折交叉驗證顯示其平均準確率為98.4%，特異性為98.9%，敏感性為97.8%。

　　綜上，ERT構建的子宮內(nèi)膜容受性預測模型更精確可靠（圖5）

　　圖5：ERT在科研設計、技術手段、建模方法中的不同與優(yōu)勢

　　按入排標準收集同時期在湘雅醫(yī)院生殖中心行IVF的RIF患者，根據(jù)患者知情同意愿意行ERT納入A組，不愿意行ERT納入B組，同時收集有移植失敗病史的非RIF患者愿意行ERT的作為C組。A組和C組患者根據(jù)ERT的結果指導個體化胚胎移植，B組患者常規(guī)移植，隨訪妊娠結局（圖6）。

　　圖6：ERT在RIF患者臨床研究示意圖

　　結果顯示[5]，RIF組中有17例患者存在WOI移位，移位率為30.4%（17/56），顯著高于非RIF組的12.5%（5/40）。在ERT檢測異常的RIF患者中，原發(fā)不孕患者占70.6%，合并PCOS及*巢儲備功能下降患者WOI異常率最高。RIF患者行個體化胚胎移植，妊娠率及種植率明顯提高。

　　研究利用隨機森林分析所有成功妊娠患者的三個不同時期基因表達特征及其變化趨勢。通過回歸分析優(yōu)化檢測模型，R平方值為0.92，顯示該模型能預測最佳WOI并精確到小時。優(yōu)化后的ERT模型可通過單點取樣檢測即能做出精確預測，避免了多次活檢，更簡單、精確、患者接受度高，具有廣泛的臨床應用前景。

　　2020年ERT采用單點取樣送檢，隨訪臨床應用數(shù)據(jù)如下[6]：行ERT不孕患者WOI移位率30.7%（431/1405），移位患者移植后臨床妊娠率51.4%（19/37）。

　　建立WOI容受能力強弱模型，更精準預測最佳WOI時期，即容受能力最強的WOI時期，指導胚胎移植。

　　子宮宮腔液（uterine luminal fluid，ULF）內(nèi)含RNA、DNA、調(diào)節(jié)蛋白和脂質(zhì)等成分，在促進胚胎的宮內(nèi)運輸、發(fā)育和著床方面發(fā)揮著重要作用。宮腔液內(nèi)分子水平的變化可反映子宮內(nèi)膜容受狀態(tài)的變化，宮腔液是開發(fā)無創(chuàng)子宮內(nèi)膜容受性檢測的重要載體。用無創(chuàng)取樣方法采集宮腔液送檢，預測WOI，快速出報告，指導當周期胚胎移植。

　　無創(chuàng)ERT模型構建結果[7]：篩選出864個ER差異表達基因，用隨機森林機器學習方法分析構建了由87個marker基因組成的ER檢測模型。線性判別分析（LDA）顯示該模型能夠準確區(qū)分容受前期、容受期以及容受后期（圖7）。十折交叉驗證顯示其平均準確率為93%，特異性為95.9%，敏感性為90%。與組織模型預測結果的一致性為91%。暫時還未應用到臨床，需要進一步優(yōu)化。

　　圖7：LDA顯示子宮宮腔液能夠區(qū)分容受前期、容受期以及容受后期基因

　　06、結論

　　利用RNA-seq結合機器學習分析方法，建立的子宮內(nèi)膜組織ERT模型，能準確的判斷種植窗時期。通過對RIF患者進行內(nèi)膜組織ERT后指導個體化胚胎移植，能明顯改善妊娠結局。推薦反復種植失敗（RIF），PCOS、子宮內(nèi)膜異位癥，不明原因不孕及行PGT的患者檢測ERT。

　　討論

　　觀眾：臨床上有沒有提高子宮內(nèi)膜容受性的方法？

　　李艷萍教授：目前臨床上沒有證據(jù)級別很強、特別有效的提高子宮內(nèi)膜容受性的方法。因此亟需ERT來判斷子宮內(nèi)膜容受性的強弱，指導胚胎移植的時間。

　　觀眾：做ERT檢測患者能否進行鮮胚移植？

　　李艷萍教授：ERT結果正常的患者可以鮮胚移植，ERT結果顯示種植窗期發(fā)生位移的患者只能行凍胚移植。

　　移植多枚優(yōu)質(zhì)胚胎反復種植失敗的患者仍是目前臨床上棘手的問題，精準判斷子宮內(nèi)膜的“種植窗”期尤為重要。本期的生殖大講堂回顧了子宮內(nèi)膜容受性基因組學的研究進展，介紹了子宮內(nèi)膜容受性檢測的臨床應用及解讀，并展望了其應用前景。李教授的分享干貨滿滿，相信試友們都獲益匪淺。生殖云講堂，與大咖共同進行思想碰撞，精彩仍在繼續(xù)，敬請期待。