Nội dung chính
Khác biệt hoàn toàn với mô hình chuột có trung thể bị thoái hóa hoàn toàn trong quá trình hình thành tinh trùng, hợp tử người kế thừa một trung thể (gồm hai trung tử) từ cha là trung tử gần (Proximal Centriole - PC) có cấu trúc điển hình và trung tử xa (Distal Centriole - DC) được tái cấu trúc thành dạng không điển hình (Avidor-Reiss và cs., 2019, Kluczynski và cs., 2025). Hai trung tử này là nguồn gốc duy nhất để hình thành các trung tử đầu tiên của hợp tử, khởi tạo thể sao (Aster) vi ống giúp kéo tiền nhân (Pronucleus - PN) cái về phía tiền nhân đực (Kluczynski và cs., 2025). Bất kỳ khiếm khuyết nào về cấu trúc hoặc chức năng của bộ máy trung thể này đều có thể dẫn đến sự di cư tiền nhân bất thường và ảnh hưởng sự phát triển của hợp tử (Avidor-Reiss và cs., 2019).
Thể hạch tiền nhân (Nucleolus Precursor Body - NPB) là những cấu trúc hạch nhân rõ rệt về hình thái nhưng chưa có hoạt động phiên mã, xuất hiện trong các tiền nhân đực và cái khoảng 6 giờ sau thụ tinh (Kluczynski và cs., 2025). Sự di chuyển và tập trung của các NPB về phía ranh giới tiếp xúc giữa hai tiền nhân còn gọi là sự phân cực NPB không phải là một quá trình ngẫu nhiên mà được điều khiển trực tiếp bởi sự tương tác giữa thể sao và các lỗ màng nhân (Kluczynski và cs., 2025) (Hình 1). Do đó, động học NPB được coi là một chỉ dấu sinh học không xâm lấn có thể phản ánh chất lượng chức năng của bộ máy trung thể do tinh trùng cung cấp (Kluczynski và cs., 2025).
Mặc dù tầm quan trọng của trung thể đã được thừa nhận từ lâu, việc đánh giá lâm sàng chức năng của chúng vẫn còn gặp nhiều khó khăn do các kỹ thuật như kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron Microscopy - TEM) quá phức tạp và tốn kém (Avidor-Reiss và cs., 2019). Sự ra đời của kỹ thuật phân tích huỳnh quang tỷ lệ trung thể tinh trùng (Fluorescence-Based Ratiometric Analysis of Sperm Centrioles - FRAC) đã mở ra khả năng định lượng các khiếm khuyết protein tại trung thể trước khi thực hiện hỗ trợ sinh sản (HTSS) (Kluczynski và cs., 2025). Bài viết này tổng hợp thông tin về mối tương quan giữa điểm số chất lượng trung thể qua kỹ thuật FRAC và các kết cục động học NPB trong hợp tử, cũng như kết quả phôi học sau ICSI. Việc áp dụng kỹ thuật FRAC để đánh giá trung thể tinh trùng có thể là hướng đi mới cho những trường hợp vô sinh nam không rõ nguyên nhân hoặc thất bại ICSI nhiều lần.
Hình 1. Sơ đồ động học của trung tử trong hợp tử. (a) Vùng cổ tinh trùng chứa hai trung tử: PC và DC. (b) noãn sau thụ tinh nhận tiền nhân đực và hai trung tử từ tinh trùng. Trung tử hình thành trung thể (nhân đôi) và phát triển các vi ống sao (đường màu xanh lá) để kéo tiền nhân cái về phía tiền nhân đực. (c) Hai tiền nhân nằm định vị giữa trung thể cũ và trung thể mới hình thành, các NPB (chấm màu cam) xuất hiện bên trong hai tiền nhân. (d) Hai trung thể tương tác với màng nhân, làm phân cực DNA và các NPB để chuẩn bị cho lần phân bào đầu tiên. (e) Hai trung thể định vị tại hai cực của thoi phân bào giúp tổ chức và đảm bảo quá trình phân chia tế bào diễn ra chính xác (Kluczynski và cs., 2025).
Kỹ thuật phân tích huỳnh quang tỷ lệ trung thể tinh trùng (FRAC) là một phương pháp định lượng mới cho phép đánh giá chất lượng trung thể thông qua việc phân tích nồng độ protein tương đối tại ba vị trí bao gồm PC, DC và sợi trục. Phương pháp này sử dụng các chỉ dấu sinh học quan trọng như POC1B (một protein giúp ổn định cấu trúc trung thể), tubulin và acetylated tubulin. Trong đó, acetylated tubulin được ghi nhận là chỉ dấu nhạy cảm nhất đối với các biến đổi chức năng và thường xuyên xuất hiện các giá trị ngoại lai ở những bệnh nhân vô sinh hoặc có kết quả phát triển phôi kém. Một mẫu tinh trùng được phân loại là có chất lượng trung thể bất thường nếu có ít nhất một thông số nằm ngoài khoảng tham chiếu của quần thể nam giới có khả năng sinh sản.
Để đánh giá chính xác động học của NPB, một hệ thống chấm điểm định lượng dựa trên năm vùng đã được thiết lập giúp chuyên viên phôi học theo dõi sự di chuyển của các hạt này dưới hệ thống theo dõi liên tục time-lapse.
Mỗi tiền nhân được chia thành hai phần bao gồm phần hướng về ranh giới tiếp xúc giữa hai tiền nhân gọi là vùng tiếp giáp (Junction - J) và phần xa ranh giới gọi là vùng xa (Away - A). Khi hai tiền nhân chồng lấp lên nhau trên hình ảnh quan sát, một vùng chồng lấp (Overlap - O) sẽ được hình thành, tạo ra tổng cộng năm vùng có thể chấm điểm là A1, J1, O, J2 và A2. Tỷ lệ phân cực được tính bằng tổng số NPB nằm trong các vùng J1, O và J2 chia cho tổng số NPB có mặt trong cả hai tiền nhân. Ngưỡng phân cực đạt từ 91% trở lên được xác định là trạng thái phân cực hoàn toàn, phản ánh sự tương tác chức năng tối ưu giữa thể sao và màng nhân của hợp tử. Việc theo dõi động học này từ 15 đến 40 giờ sau thụ tinh giúp dự báo sớm khả năng phân chia bình thường của phôi trước khi màng nhân tan vỡ.
4.1. Tương quan giữa tính toàn vẹn trung thể và động học NPB
Nghiên cứu thực hiện trên 140 phôi từ 15 cặp vợ chồng tham gia HTSS đã cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về mẫu hình phân cực NPB giữa nhóm nam giới có chỉ số FRAC bình thường và bất thường (Kluczynski và cs., 2025). Ở cấp độ cặp vợ chồng, mối tương quan này đạt mức ý nghĩa rất cao với giá trị p < 0,0001, trong khi ở cấp độ từng phôi riêng lẻ, sự khác biệt vẫn duy trì ở mức p = 0,0024 (Kluczynski và cs., 2025). Các kết quả này khẳng định rằng những khiếm khuyết protein ở trung thể tinh trùng có thể dự báo chính xác các rối loạn chức năng của trung thể trong hợp tử thông qua việc quan sát định vị của NPB (Kluczynski và cs., 2025).
4.2. Phân tích ba mẫu động học NPB trong quá trình phát triển hợp tử
Quan sát time-lapse cho phép phân loại động học NPB thành ba mẫu hình đặc trưng, phản ánh các mức độ tương tác khác nhau giữa trung thể và nhân (Kluczynski và cs., 2025). Mẫu hình phân cực hoàn toàn (Full Polarization - FP) đặc trưng bởi tỷ lệ NPB tại ranh giới tiền nhân luôn duy trì ở ngưỡng từ 91% trở lên, xuất hiện phổ biến hơn ở nhóm có trung thể bình thường với tỷ lệ 39% so với 26% ở nhóm bất thường (Kluczynski và cs., 2025). Ngược lại, mẫu hình phân cực kém (Reduced Polarization - RP) có tỷ lệ phân cực dưới ngưỡng 91% chiếm ưu thế ở những phôi có nguồn gốc từ tinh trùng có chỉ số FRAC bất thường (56%) so với 27% ở nhóm có trung thể bình thường (Kluczynski và cs., 2025). Mẫu hình trung gian là phân cực muộn (Eventual Polarization - EP) có tỷ lệ phân cực tăng dần và đạt ngưỡng 91% trước khi màng nhân bị phá vỡ (Pronuclear Breakdown - PNBD), ngoài ra nghiên cứu cũng ghi nhận sự sụt giảm ở nhóm có khiếm khuyết trung thể (18% so với 34%) (Kluczynski và cs., 2025).
4.3. Vai trò của các giá trị protein acetylated tubulin trong tiên lượng lâm sàng
Phân tích sâu về các chỉ dấu sinh học trong kỹ thuật FRAC cho thấy acetylated tubulin là protein nhạy cảm nhất chiếm tới 12 giá trị ngoại lai trong số các mẫu bất thường (Kluczynski và cs., 2025). Sự phân bố bất thường của acetylated tubulin tại PC hoặc DC tương quan trực tiếp với việc NPB không thể di chuyển hoặc tập trung kém về phía ranh giới tiếp xúc giữa hai tiền nhân (Kluczynski và cs., 2025).
Một điểm quan trọng khác là một phân nhóm gồm 50% các cặp vợ chồng có chỉ số FRAC bất thường nhưng phôi vẫn có mẫu hình NPB bình thường, kết quả này có thể do khả năng bù đắp chức năng từ các protein có nguồn gốc từ mẹ trong bào tương noãn hoặc vai trò của các yếu tố môi trường lên sự biến đổi sau dịch mã của tubulin (Kluczynski và cs., 2025). Kết quả từ đường cong ROC cho thấy mẫu hình phân cực kém có giá trị diện tích dưới đường cong AUC đạt 0,839, đây là cơ sở khoa học cho thấy NPB là một chỉ dấu sinh học mạnh để nhận diện các khiếm khuyết trung thể cha truyền (Kluczynski và cs., 2025).
Sự phân cực của NPB không chỉ là một hiện tượng hình thái đơn thuần mà còn phản ánh sự sắp xếp chính xác của các nhiễm sắc thể bên trong tiền nhân (Kluczynski và cs., 2025). Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng những hợp tử có tốc độ di chuyển NPB nhanh hơn và đạt trạng thái phân cực tốt hơn thường có xu hướng là phôi nguyên bội và có khả năng phát triển thành phôi nang cao hơn (Inoue và cs., 2021, Kluczynski và cs., 2025). Ngược lại, sự rối loạn tương tác giữa thể sao và các lỗ màng nhân dẫn đến phân cực NPB kém có liên quan mật thiết đến tình trạng dị bội và ảnh hưởng xấu lên sự phát triển phôi (Kluczynski và cs., 2025). Do đó, việc tích hợp chấm điểm NPB vào quy trình đánh giá phôi nang có thể giúp các chuyên viên phôi học sàng lọc phôi chất lượng cao một cách hiệu quả mà không cần can thiệp xâm lấn như sinh thiết phôi (Kluczynski và cs., 2025).
Việc nhận diện vai trò quyết định của trung thể vùng cổ tinh trùng trong động học NPB mở ra hướng đi mới cho việc chẩn đoán vô sinh nam không rõ nguyên nhân (Kluczynski và cs., 2025). Đối với các cặp vợ chồng thất bại ICSI nhiều lần hoặc có phôi ngừng phát triển sớm, xét nghiệm FRAC có thể được coi là một công cụ chẩn đoán nâng cao để xác định nguyên nhân từ người cha (Kluczynski và cs., 2026). Trong tương lai, việc ứng dụng trí tuệ nhân tạo để tự động nhận diện và chấm điểm động học NPB trên hệ thống time-lapse có thể giúp chuẩn hóa quy trình đánh giá và loại bỏ sự sai khác giữa những người đánh giá (Kluczynski và cs., 2026). Ngoài ra, các kỹ thuật hỗ trợ như hoạt hóa noãn nhân tạo bằng ionophore canxi có thể được cân nhắc phối hợp trong các trường hợp có khiếm khuyết trung thể tinh trùng nặng để cải thiện tỷ lệ thụ tinh và phát triển phôi (Kluczynski và cs., 2026).
- Kluczynski DF, Nester I, Prine H, và cs., The spermatozoon neck role in infertility and intracytoplasmic sperm injection outcomes. Journal of Assisted Reproduction and Genetics., 2026;43(3), 347-365.
- Kluczynski DF, Jaiswal A, Xu M, và cs., Spermatozoa centriole quality determined by FRAC may correlate with zygote nucleoli polarization—a pilot study. Journal of Assisted Reproduction and Genetics., 2025;42(11), 1121-1132.
- Avidor-Reiss T, Carr A, Fishman EL. The sperm centrioles. Molecular and Cellular Endocrinology. 2020;518, 110987.
- Avidor-Reiss T, Mazur M, Fishman EL, và cs., The Role of Sperm Centrioles in Human Reproduction – The Known and the Unknown. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 2019;7, 188.
