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(guān)重要的作用。準(zhǔn)確的判斷WOI，指導(dǎo)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(dān)任主席，中南大學(xué)湘雅醫(yī)院李艷萍教授進(jìn)行子宮內(nèi)膜容受性檢測臨床應(yīng)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(shù)的發(fā)展，許多研究者對子宮內(nèi)膜進(jìn)行了基因組分析[1]，提示子宮內(nèi)膜基因表達(dá)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(dá)。

　　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(fù)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(biāo)準(zhǔn)組織學(xué)方法的準(zhǔn)確性和重復(fù)性[4]，顯示ERA比組織學(xué)測定更客觀、準(zhǔn)確，是診斷子宮內(nèi)膜容受性的一種完全可重復(fù)的方法。

　　湘雅醫(yī)院生殖中心進(jìn)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(jìn)行IVF-ET的患者，采用RNA-seq技術(shù)對其LH+5/LH+7/LH+9的宮腔液及子宮內(nèi)膜組織進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序分析。結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)分析方法篩選子宮內(nèi)膜容受性差異表達(dá)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(shù)進(jìn)行ER全轉(zhuǎn)錄組分析，檢測基因數(shù)量更多，差異表達(dá)分析更準(zhǔn)確。

　　通過比較LH+5、LH+7、LH+9的基因差異表達(dá)譜，構(gòu)建支持向量機(jī)（SVM）分析模型?？s窄了比較時間跨度，擴(kuò)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(dá)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(guān)。

　　用隨機(jī)森林機(jī)器學(xué)習(xí)方法分析DEGs構(gòu)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(zhǔn)確率為98.4%，特異性為98.9%，敏感性為97.8%。

　　綜上，ERT構(gòu)建的子宮內(nèi)膜容受性預(yù)測模型更精確可靠（圖5）

　　圖5：ERT在科研設(shè)計、技術(shù)手段、建模方法中的不同與優(yōu)勢

　　按入排標(biāo)準(zhǔn)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(jié)果指導(dǎo)個體化胚胎移植，B組患者常規(guī)移植，隨訪妊娠結(jié)局（圖6）。

　　圖6：ERT在RIF患者臨床研究示意圖

　　結(jié)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(jī)森林分析所有成功妊娠患者的三個不同時期基因表達(dá)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(yù)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(yù)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(yīng)用前景。

　　2020年ERT采用單點取樣送檢，隨訪臨床應(yīng)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(qiáng)弱模型，更精準(zhǔn)預(yù)測最佳WOI時期，即容受能力最強(qiáng)的WOI時期，指導(dǎo)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(jìn)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(yù)測WOI，快速出報告，指導(dǎo)當(dāng)周期胚胎移植。

　　無創(chuàng)ERT模型構(gòu)建結(jié)果[7]：篩選出864個ER差異表達(dá)基因，用隨機(jī)森林機(jī)器學(xué)習(xí)方法分析構(gòu)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(zhǔn)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(zhǔn)確率為93%，特異性為95.9%，敏感性為90%。與組織模型預(yù)測結(jié)果的一致性為91%。暫時還未應(yīng)用到臨床，需要進(jìn)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(jié)論

　　利用RNA-seq結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)分析方法，建立的子宮內(nèi)膜組織ERT模型，能準(zhǔn)確的判斷種植窗時期。通過對RIF患者進(jìn)行內(nèi)膜組織ERT后指導(dǎo)個體化胚胎移植，能明顯改善妊娠結(jié)局。推薦反復(fù)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(qiáng)、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(qiáng)弱，指導(dǎo)胚胎移植的時間。

　　觀眾：做ERT檢測患者能否進(jìn)行鮮胚移植？

　　李艷萍教授：ERT結(jié)果正常的患者可以鮮胚移植，ERT結(jié)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(fù)種植失敗的患者仍是目前臨床上棘手的問題，精準(zhǔn)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(xué)的研究進(jìn)展，介紹了子宮內(nèi)膜容受性檢測的臨床應(yīng)用及解讀，并展望了其應(yīng)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(jìn)行思想碰撞，精彩仍在繼續(xù)，敬請期待。