Mặc dù kỹ thuật hỗ trợ sinh sản đã có những tiến bộ vượt bậc trong kết quả lâm sàng, thất bại làm tổ vẫn còn là một vấn đề chưa thể giải quyết triệt để. Trong IVF có đến 50% phôi nang có chất lượng tốt nhưng thất bại trong quá trình làm tổ (Gardner và cs, 2016). Quá trình làm tổ của phôi là một quá trình sinh học phức tạp liên quan đến các điều kiện trong tử cung người mẹ và các yếu tố ở phôi. Ngoài ra, quá trình làm tổ thành công còn cần có sự đóng góp của nhiều yếu tố điều hòa, yếu tố miễn dịch, các yếu tố đến từ tế bào và yếu tố được tiết ra từ phôi. Hiện nay, trong IVF việc đánh giá tiềm năng làm tổ của phôi có thể thực hiện thông qua đánh giá hình thái phôi, xét nghiệm di truyền tiền làm tổ hay xét nghiệm đánh giá khả năng tiếp nhận của nội mạc tử cung (NMTC). Tuy nhiên, chất lượng hình thái phôi dường như không thực sự tương quan với khả năng làm tổ của phôi trong khi hai phương pháp còn lại có tính xâm lấn vì yêu cầu phải sinh thiết phôi hoặc NMTC. Điều này gây ra những quan ngại nhất định đối với bệnh nhân khi điều trị. Để cải thiện điều này, nhiều nghiên cứu đang tập trung đánh giá tiềm năng làm tổ thông qua các dấu ấn sinh học (biomarker) trong những mẫu có thể thu thập từ phôi hoặc cơ thể bệnh nhân mà không quá xâm lấn như sinh thiết phôi hay NMTC. Hiện tại đã có nhiều loại dấu ấn sinh học đầy tiềm năng được phát hiện, trong đó microRNAs (miR) nổi bật như một dấu ấn sinh học đầy hứa hẹn. miR có thể xác định chất lượng từ tinh trùng, noãn đến phôi và cả NMTC để dự đoán khả năng làm tổ. miR là các phân tử RNA nhỏ không có chức năng mã hóa, được tiết ra ngoài tế bào, có tính ổn định cao, có thể phản ánh tình trạng hiện tại của các tế bào và có thể xác định trong thời gian ngắn nên rất phù hợp để trở thành dấu ấn sinh học. Một số nghiên cứu gần đây đã đưa ra những bằng chứng cho thấy miR tham gia vào quá trình làm tổ của phôi người (Paul và cs 2019). Bài viết này nhằm mục đích thảo luận về việc sử dụng miRs để sàng lọc chất lượng phôi và tiềm năng làm tổ của chúng, tập trung vào các miRs từ những mẫu có thể thu thập mà không cần xâm lấn.
 
Tế bào cumulus và dịch nang

Vào năm 2018, Hamel đã chứng minh cumulus là các tế bào hữu ích để dự đoán chất lượng tế bào noãn. Tế bào cumulus có liên quan đến sự phát triển và năng lực của tế bào noãn. Ngoài việc có những tương tác trực tiếp với tế bào noãn để giúp noãn trưởng thành, cumulus còn tiếp xúc với môi trường dịch nang của noãn do đó chúng cũng mang những dấu ấn phản ánh chất lượng và tiềm năng sống của noãn. Bằng công nghệ NGS, các nhà khoa học đã phát hiện ra tế bào cumulus của người có chứa phần lớn miR của người, lên đến 71%. Các nghiên cứu biểu hiện gen trên cumulus người cho thấy các đoạn RNA nhỏ này liên quan đến quá trình trưởng thành của tế bào noãn, làm tổ của phôi và cả quá trình mang thai của người mẹ. Trong điều trị IVF, việc thu nhận cumulus tương đối đơn giản và mỗi cumulus gần như được thu nhận cùng với tế bào noãn một cách riêng lẻ, do đó đây được xem như một nguồn thu thập miRs hoàn hảo cho việc đánh giá khả năng phát triển của từng tế bào noãn.

Dịch nang cũng được thu nhận trong quá trình thu nhận noãn, tuy nhiên không được như tế bào cumulus, dịch nang thu nhận được thường là từ nhiều tế bào noãn khác nhau, không mang tính đại diện riêng lẻ cho bất cứ tế bào noãn nào. Mặc dù còn nhiều hạn chế, nghiên cứu của Scalici và cộng sự (2016) đã cho thấy sự khác biệt về biểu hiện miR ở những nhóm bệnh nhân có kết quả điều trị IVF khác nhau. Nghiên cứu thực hiện sàng lọc 5 loại miR khác nhau và biểu hiện của hsa-miR-29a cho thấy khả năng dự đoán kết quả mang thai với độ đặc hiệu đạt 53,5% và có thể cao hơn cả cách dự đoán bằng hình thái phôi hiện nay. Các miR thu nhận được từ dịch nang đang cung cấp các dấu hiệu sinh học mới có thể có ích trong quá trình điều trị thụ tinh trong ống nghiệm.
 
Tinh trùng và tinh dịch

Một nguyên nhân gây vô sinh phổ biến ở nam giới là sự khiếm khuyết về chức năng của tinh trùng. Một số nghiên cứu gần đây trên người cho thấy sự khác biệt về biểu hiện miR trong tinh dịch và tinh trùng của nam giới có ảnh hưởng đến chất lượng phôi và kết quả thai lâm sàng (Xu và cs., 2020). Phân tích trình tự miR trên các mẫu tinh trùng của những nhóm bệnh nhân có chất lượng phôi khác nhau cho thấy mức độ biểu hiện của hsa-miR-191 cao hơn ở nhóm tinh trùng có kết quả phôi phát triển tốt hơn. Song song với nghiên cứu này, nhóm tác giả Abu-Halima đã chỉ ra rằng mức độ biểu hiện của hsa-miR-19b-3p thấp hơn ở những nhóm tinh trùng tạo những phôi có kết quả thai lâm sàng. Một nghiên cứu nổi bật khác, phân lập 11 miRs liên quan đến quá trình sinh tinh ở nam giới, kết quả cho thấy 5 loại miR gia tăng đáng kể và 3 loại miR suy giảm trong cả tinh dịch và tinh trùng của bệnh nhân nam vô sinh do giảm sinh tinh so với những nam giới có khả năng sinh sản bình thường (Mokanszki và cs., 2019). Việc nghiên cứu về các miR từ tinh dịch và tinh trùng không chỉ cung cấp thêm cơ sở khoa học cho các nguyên nhân gây rối loạn chức năng sinh sản ở nam giới mà còn góp phần cung cấp các dấu hiệu sinh học cần thiết phản ánh chất lượng tinh trùng để dự đoán kết quả điều trị IVF.
 
Môi trường nuôi cấy phôi

Trong hỗ trợ sinh sản, sau khi tế bào noãn thụ tinh cùng tinh trùng sẽ được nuôi cấy từ 2- 6 ngày trong môi trường nuôi cấy trước khi được chuyển cho bệnh nhân hoặc đông lạnh lại để chuyển phôi trữ trong chu kỳ sau. Trong suốt quá trình phát triển, phôi bào sẽ tiết ra các yếu tố tiết. Những yếu tố tiết này đã được chứng minh là có thể phản ánh chất lượng phôi cũng như cho biết khả năng làm tổ của phôi. Nghiên cứu của Capallbo (2016) đã chứng minh rằng có đến 96% miR có trong môi trường nuôi cấy có nguồn gốc từ phôi bào. Nhiều nghiên cứu cho rằng miR do phôi bào tiết ra có tham gia vào quá trình điều hòa các tương tác giữa TE với NMTC trong quá trình làm tổ. Để minh chứng cho quan điểm này, các nghiên cứu của Cuman (2015) và Borges (2016) đã xác định được những phân tử miR khác nhau trong môi trường nuôi cấy giữa những phôi làm tổ và thất bại làm tổ. Cụ thể, so với những phôi nang làm tổ thành công thì trong những phôi thất bại làm tổ tiết vào môi trường nuôi cấy nồng độ hsa-miR-142-3p cao và giảm biểu hiện của hsa-miR-20a, hsa-miR-30c (Borger và cs., 2016).

Tiềm năng làm tổ của phôi không thể được dự đoán một cách chính xác khi sử dụng phương pháp đánh giá hình thái học của phôi. Do đó, miR trong môi trường nuôi cấy phôi có thể đóng vai trò như dấu ấn sinh học hoàn toàn không xâm lấn đến phôi đầy hứa hẹn để cải thiện đánh giá về chất lượng phôi và tiềm năng làm tổ của phôi. Tuy nhiên, thách thức thực sự của phương pháp này là sự không thống nhất điều kiện nuôi cấy của các labo trên toàn thế giới. Ngoài ra, quy trình, phương pháp phát hiện và phân lập các miR chưa chuẩn hóa cũng gây ra bất lợi khi áp dụng vào thực hành. Còn có một yếu tố gây nhiễu khác là tác động của NMTC . Sự “liên lạc” giữa phôi và NMTC vẫn còn nhiều điều chưa được tìm hiểu và không phải tất cả miR do phôi tiết ra đều có vai trò trong quá trình điều hòa sự chấp nhận của NMTC. Trong tương lai sẽ cần nhiều hơn các nghiên cứu để xác định chính xác tập hợp những miR tác động đến NMTC và hệ quả của những tác động này.

Máu

Các miR cũng có thể dễ dàng được tìm thấy trong máu. Các miR được đóng gói trong các túi tiết gắn với các lipoprotein hoặc liên kết với các protein có khả năng liên kết với RNA, cấu trúc này giúp miR tồn tại một cách ổn định trong máu (Schwazenbach và cs., 2014). NMTC của trong cơ thể người phụ nữ là nguồn cung cấp máu đảm bảo một môi trường tối ưu cho quá trình tiếp nhận và làm tổ của phôi. Các tế bào NMTC có thể tiết ra hoặc vận chuyển một số miR đến vị trí khác nhau theo đường máu. Các nghiên cứu trước đây cho rằng mức độ biểu hiện của miR trong máu có thể phản ánh tình trạng NMTC. Cụ thể, các miR trong máu có thể dự đoán khả năng tiếp nhận và làm tổ của phôi trong NMTC. Một nghiên cứu của Rekker (2018) đã sử dụng máu toàn phần và biểu mô NMTC giai đoạn chế tiết để xác định liệu miRs lưu hành tự do trong máu có thể phân biệt khả năng sinh sản giữa các bệnh nhân hay không. Phân tử miR-30a-5p được xác định có biểu hiện khác biệt trong máu ở phụ nữ vô sinh so với có khả năng sinh sản bình thường, tuy nhiên sự khác biệt này không được phản ánh trong các mô NMTC. Một nghiên cứu khác của Kresowik (2014) sử dụng kết hợp mẫu huyết thanh và NMTC giai đoạn chế tiết đã khảo sát năm loại miR và xác định mối tương quan thuận của mức độ biểu hiện hsa-miR-31 giữa huyết thanh và NMTC. Như vậy, liệu dấu ấn sinh học miR trong máu có thực sự phản ánh khả năng tiếp nhận phôi của NMTC hay không vẫn cần phải có nhiều hơn nữa các nghiên cứu thực nghiệm để có thể trả lời cho câu hỏi này. Tuy nhiên, các nghiên cứu thực nghiệm này sẽ phải đối mặt với một thách thức lớn đó là làm sao phân biệt được miR trong máu là được tiết ra từ NMTC hay từ những mô khác trong cơ thể. Các microRNA hiện đang là dấu ấn sinh học chẩn đoán ung thư đã được ứng dụng trong lâm sàng. Các miR như hsa-miR-29c và hsa-miR-125b được phát hiện gây rối loạn điều hòa trong NMTC của các bệnh nhân hiếm muộn và cũng được phát hiện là có liên quan đến ung thư dạ dày và ung thư NMTC. Việc các tế bào ung thư giải phóng miR vào máu sẽ gây khó khăn trong việc xác định nguồn gốc thực sự của miR. Và ứng dụng miR vào dự đoán tiềm năng làm tổ của phôi sẽ cần dựa trên nhiều lần khảo sát biểu hiện miR ở các giai đoạn khác nhau trong chu kì kinh nguyệt. Việc xác định miR liên quan đến NMTC không chỉ giúp dự đoán tiềm năng tiếp nhận phôi của NMTC mà còn hữu ích trong việc xác định nguyên nhân và điều trị rối loạn khả năng tiếp nhận của NMTC.
 
Dịch tử cung

Dịch tử cung được tiết ra bởi NMTC như một cách “giao tiếp” gián tiếp giữa NMTC và phôi. So với các dịch cơ thể khác, dịch tiết tử cung là chất tiết có tính “ đặc trưng” cao hơn do đó có thể cung cấp thông tin trực tiếp khi đánh giá khả năng tiếp nhận và làm tổ của phôi. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng dịch tiết tử cung chứa miRs và các protein có cấu trúc thay đổi trong chu kỳ kinh nguyệt (Scotchie và cs., 2009). Các phân tích đã chứng minh rằng NMTC tiết ra miR vào dịch tử cung, ví dụ như hsa-miR-30d, và được phôi tiếp nhận thông qua lớp tế bào TE và ảnh hưởng đến khả năng bám dính của phôi (Vilella và cs., 2015). Những nghiên cứu sâu hơn còn chứng minh rằng các miR trong dịch tử cung làm thay đổi và ảnh hưởng hàng loạt gen liên quan đến khả năng tiếp nhận và làm tổ của phôi. Dịch tử cung có thể được thu nhận thông qua chọc hút hoặc rửa buồng tử cung mà không gây ảnh hưởng đến việc làm tổ. Tuy nhiên, hiện nay các nghiên cứu sử dụng dịch tử cung còn tương đối hạn chế và hầu hết các nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào các mục tiêu là sự khác biệt protein giữa các bệnh nhân có khả năng sinh sản bình thường và bệnh nhân hiếm muộn.
 
Thách thức

Mặc dù miR có nhiều tiềm năng trở thành dấu ấn sinh học dự đoán khả năng làm tổ của phôi mà không gây xâm lấn, vẫn chưa có sự thống nhất chung về kết quả giữa các nghiên cứu. Điều này cũng có thể dễ dàng giải thích khi quy trình và hệ thống xác định, phân lập các RNA hiện nay chưa có sự thống nhất trên toàn thế giới. Các nghiên cứu sử dụng các bộ kit thương mại khác nhau để phân lập RNA và độ nhạy giữa các sản phẩm này là khác nhau. Thêm vào đó là những quy trình IVF khác nhau dẫn đến những sự biểu hiện miR khác nhau trong NMTC của người phụ nữ. Zhao và cộng sự đã chứng minh phác đồ hỗ trợ hoàng thể có ảnh hưởng đến cấu trúc miR trong NMTC. Cụ thể hơn, việc bổ sung progesterone có liên quan đến sự gia tăng đáng kể biểu hiện miR trong NMTC so với nhóm không bổ sung. Ngoài ra, những bệnh nhân được điều trị với phác đồ như nhau nhưng nồng độ progesterone trong huyết thanh khác nhau cũng có các biểu hiện miR khác nhau trong biểu mô NMTC. Như vậy, phác đồ kích thích buồng trứng và hỗ trợ hoàng thể cần được xem xét như một yếu tố gây nhiễu khi thực hiện các nghiên cứu liên quan đến miR.
 
Kết luận

Việc khảo sát miR trong các mẫu thu thập ít xâm lấn sẽ không làm ảnh hưởng đến chu kì chuyển phôi của bệnh nhân, mở ra triển vọng mới cho việc dự đoán khả năng làm tổ của phôi. Dấu ấn sinh học này hi vọng có thể mang lại những ảnh hưởng tích cực đến tâm lý và tài chính của các cặp vợ chồng điều trị IVF trong tương lai. Vì còn những hạn chế nhất định, việc khảo sát miR vẫn cần kết hợp với các phương pháp tương đối xâm lấn khác để đánh giá tiềm năng làm tổ ở các giai đoạn khác nhau của phôi. Sự phát triển của phương pháp này sẽ có những tác động lớn đến thực hành lâm sàng và giúp tối ưu hóa việc lựa chọn phôi chuyển, cải thiện tỷ lệ thành công của chu kỳ điều trị và giảm thiểu tối đa tình trạng đa thai.
 
Nguồn: Zhou, W., & Dimitriadis, E. (2020). Secreted MicroRNA to Predict Embryo Implantation Outcome: From Research to Clinical Diagnostic Application. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 8, 939.

Từ khóa: MicroRNA dự đoán kết quả làm tổ của phôi: Từ nghiên cứu đến ứng dụng lâm sàng