一、基本原理
（一）概述
目前已发现人类遗传性疾病有10 210种。我国有2200万各种遗传病患者，在整个人群中发病率为2%～3%，是世界上出生缺陷率高发国之一，每年80万～120万先天性畸形儿。染色体的非整倍体现象是最严重的出生缺陷之一。我国目前约有唐氏综合征患者60万人，每出生1例大约造成25万元的社会经济负担。因此，预防有遗传缺陷患儿的出生，并逐步减少人群中致病基因的携带率至关重要。
目前，产前诊断是预防遗传病患儿出生的常规方法，但并不是最理想的筛查模式。如果产前诊断为异常胎儿，则必须进行选择性流产或引产，给患者带来了严重的身心创伤和社会伦理问题。因此产前诊断不能从源头上达到优生的目的，也不能防止由于染色体原因造成的自然流产的发生。
生殖医学的发展为控制遗传病患儿的出生、降低遗传病率、探讨遗传病的发病机制提供了新的途径。植入前遗传学诊断（PGD）是辅助生殖技术与现代分子遗传学诊断技术的有机结合体，是预防医学的一个重要组成部分。该项技术通过在配子或胚胎阶段对遗传病进行分子遗传学的诊断，选择没有疾病表型的胚胎移植入子宫，从而避免遗传病胎儿的妊娠。
相比于产前诊断，PGD最大的优越性在于对植入前的胚胎进行诊断，从妊娠的源头上实现优生，有效避免了选择性流产及伴随的伦理道德观念的冲突，并缩短了由于选择性流产需要恢复的妊娠间隔时间。
1990年，Handyside等报道了世界首例应用单细胞PCR技术进行胚胎植入前性别诊断婴儿的出生。同年，Verlinsky等成功对卵母细胞的极体进行常染色体隐性遗传性疾病的诊断。随后，PGD作为辅助生殖技术领域最前沿的技术之一，一直备受重视。
（二）PGD的特点
与产前诊断类似，PGD需要对活检材料的遗传物质进行诊断。PGD的特点，也可以说是PGD的难点，主要有以下三点：
1.在新鲜取卵周期中，子宫内膜种植窗将在受精后6～7 d关闭，由于必须在内膜种植窗关闭前将胚胎移植入宫腔，因而PGD诊断的时间受严格限制。
2.PGD周期中可供检测的遗传物质极少，如PGD可活检的遗传物质有：①卵母细胞的第一和第二极体；②卵裂期胚胎的卵裂球；③囊胚滋养外胚层细胞。
卵裂期胚胎在不影响胚胎发育潜能的前提下，仅能提供单个细胞进行诊断。即使是囊胚，也仅能提供数个细胞供诊断。而单个模板的DNA在进行PCR扩增时，容易发生单个等位基因扩增失败，即等位基因脱扣现象（ADO），或者优势等位基因扩增（PA）。当常染色体显性遗传性疾病发生致病基因ADO时，非常容易造成误诊。(https://www.daowen.com)
3.人类早期胚胎普遍存在染色体嵌合型，对诊断的准确率有一定的影响。
（三）PGD的进展
既往在单细胞水平研发单基因性疾病需要投入极高的成本，而且研发的扩增体系适用范围窄。因此，在过去的十几年中PGD周期的增长以染色体病和植入前遗传学筛查为主。近几年来，PGD的适用范围明显拓宽，并重新被人们寄予厚望，主要源于以下三个因素对PGD技术的促进。
1.全基因组扩增技术的成功应用
全基因组扩增（WGA）即是以最小的扩增偏倚、非选择性扩增整个基因组序列，从而增加微量DNA分析的遗传信息量，为实现微量DNA多基因位点分析和重复检测提供可能。WGA克服PGD中单个DNA模板的瓶颈问题，拓宽了PGD的适用范围，使得在单细胞同时进行多个致病位点的检测成为可能，也满足了新技术如比较基因组杂交技术、SNP芯片技术和基因测序技术对模板的要求。
WGA在PGD中的成功应用催生了一种适用谱广的方法，即单体型分析技术（PGH）。PGH选择与致病基因在染色体的位置上紧密连锁的短串联重复序列（STR）标记，通过鉴别胚胎是否遗传有致病基因的染色体来进行诊断。同时，该标记也适用于同一区域的其他多种遗传病，具有适用范围广、技术的重复利用率高等优点。
2.人类生物信息学的高速发展
随着人类基因组计划的完成，人们对各种疾病的遗传定位日益清晰，PGD的适应范围也显著拓宽。现在人类的基因组中已发现几千个短串联重复序列STR和数百万个寡核苷酸多态性位点（SNP）。生物信息学的高速发展提高了PGD中单基因性疾病的诊断准确率，并极大地促进了适用于单细胞的高通量诊断技术的研发。
3.辅助生殖技术的进步
人类辅助生殖技术在近20年有了很大的进步。囊胚培养体系日益成熟，提高了新鲜胚胎活检后的植入率和PGD的临床妊娠率，而胚胎玻璃化冷冻技术的高复苏率保证了活检后囊胚的复苏，同时无限延长了可用于PGD诊断的时间。辅助生殖技术的进步同时也推进了高通量、适用范围广的PGD技术的临床应用。