CNSH. Nguyễn Duy Khang – IVF Vạn Hạnh

TẾ BÀO GỐC SINH TINH VÀ SỰ SINH TINH
Tế bào gốc sinh tinh (Spermatogonial stem cells - SSCs) được tìm thấy ở màng đáy của ống sinh tinh, có khả năng tự làm mới và biệt hoá. Khả năng sinh sản nam giới đòi hỏi hoạt động thích hợp của SSCs nhằm duy trì quá trình sinh tinh trong suốt cuộc đời. Sự biệt hoá và tự làm mới của SSCs trong ống sinh tinh được chế tiết bởi ổ tế bào gốc xung quanh, một vi môi trường động, bao gồm tế bào Sertoli và tế bào kẽ, sản xuất phân tử tín hiệu, làm trung gian cho chức năng của SSCs. Do sự tương đối hiếm của SSCs trong tinh hoàn và thiếu các dấu ấn rõ ràng, việc xác định vị trí giải phẫu chính xác của các ổ rất khó khăn. Các nghiên cứu trên chuột gợi ý rằng, sự phân bố SSCs dọc theo màng đáy của ống sinh tinh có thể nằm ở vùng tiếp giáp với mạch máu và các kẽ xung quanh cho thấy rằng các hợp chất, tế bào nội mô mạch máu và sản phẩm nội tiết của các loại tế bào khác (tế bào Leydig, tế bào quanh ống và đại thực bào) cần thiết cho hoạt động bình thường của SSCs.
 
CÁC LỰA CHỌN NHẰM BẢO TỒN KHẢ NĂNG SINH SẢN Ở NAM GIỚI
Người trưởng thành
Phương pháp bảo tồn khả năng sinh sản (fertility preservation - FP) phổ biến ở nam giới trưởng thành là đông lạnh tinh trùng xuất tinh (chiếm 90% trường hợp FP). Hai đến ba mẫu được thu nhận sau 48 giờ kiêng xuất tinh cho mỗi mẫu. Tinh trùng được đông lạnh và có thể sử dụng sau nhiều năm mà không ảnh hưởng xấu đến tỷ lệ trẻ sinh sống. Nhiều trẻ sinh sống từ mẫu đông lạnh hơn 20 năm và một ca sinh sống sau khoảng 40 năm từ lúc lấy mẫu đã được báo cáo. Ngoài ra, tinh trùng thu nhận từ tinh hoàn bằng thủ thuật có thể được đông lạnh ở bệnh nhân vô tinh.
 
Trẻ vị thành niên
Nguyên tắc điều trị FP ở nam giới vị thành niên tương tự với người trưởng thành. Tỷ lệ đông lạnh tinh trùng thành công là 65% ở bệnh nhân từ 11 – 13 tuổi và 80% ở bệnh nhân từ 14 – 17 tuổi. Ngoài ra, sinh thiết mô tinh hoàn là lựa chọn khả thi ở bệnh nhân không lấy được hoặc chưa sản xuất tinh trùng.
 
Trẻ chưa dậy thì
Ở bệnh nhân chưa bắt đầu quá trình sinh tinh, chỉ có các lựa chọn thử nghiệm về đông lạnh mô tinh hoàn thu nhận bằng sinh thiết. Mặc dù sự thành công trong việc phục hồi khả năng sinh sản sau đông lạnh tinh hoàn ở trẻ trước tuổi dậy thì vẫn chưa được chứng minh ở người, nhưng nhiều trung tâm trên thế giới đã thu nhận và đông lạnh mô tinh hoàn được sinh thiết với kỳ vọng công nghệ tế bào gốc hoặc công nghệ dựa trên mô tinh hoàn sẽ thực hiện được trong tương tại.
 
ĐÔNG LẠNH MÔ TINH HOÀN SINH THIẾT
Dimethyl sulfoxide là chất bảo vệ đông lạnh tiêu chuẩn ở nhiều trung tâm FP tại Mỹ và châu Âu cho trẻ chưa dậy thì. Các quy trình đông lạnh chậm và thuỷ tinh hoá đã được so sánh. Một phân tích tổng hợp so sánh hai phương pháp này cho thấy, các thông số sau rã được cải thiện trong nhóm thuỷ tinh hoá. Tuy nhiên, chỉ có hai thử nghiệm nhỏ nhằm kiểm tra tính khả thi của quy trình thuỷ hoá mô tinh hoàn chưa trưởng thành, hạn chế khả năng ứng dụng kỹ thuật này trong lâm sàng. Các nghiên cứu cho thấy, nồng độ chất bảo vệ đông lạnh thấp trong quy trình thuỷ tinh hoá có thể làm giảm tổn thương bào quan và màng tế bào, cải thiện khả năng sống của tinh trùng.
 
Mô tinh hoàn so với huyền phù tế bào
Có hai chiến lược để bảo tồn lâu dài SSCs: đông lạnh mô tinh hoàn hoặc huyền phù tế bào mô tinh hoàn. Đông lạnh các phân mảnh mô tinh hoàn bằng thuỷ tinh hoá hoặc đông lạnh chậm dựa trên chất bảo vệ đông lạnh thẩm thấu, có thể gây tổn thương tế bào. Thêm vào đó, mẫu mô có kích thước lớn, dẫn đến tốc độ làm lạnh không đều và thay đổi trong tương tác giữa tế bào với tế bào. Đối với huyền phù tế bào, những hạn chế này có thể giảm đáng kể. Tuy nhiên, bảo tồn các ổ SSCs có thể giúp cải thiện khả năng sống và chức năng của SSCs sau trữ-rã.
 
Việc đông lạnh huyền phù tế bào mô tinh hoàn ít được nghiên cứu ở người. Kỹ thuật này đòi hỏi phân tách cơ học, thuỷ phân bằng enzyme và lọc tế bào để thu được tế bào tinh hoàn. Bên cạnh đó, ở bệnh nhân ung thư, việc ghép SSCs cần đảm bảo không được nhiễm tế bào ác tính. Điều này chỉ thực hiện được với SSCs dạng huyền phù.

PHỤC HỒI QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT TINH TRÙNG
Tự ghép
Năm 1994, việc ghép tế bào gốc sinh tinh vào ống sinh tinh thành công ở chuột. Nhiều chiến lược và kỹ thuật nhằm phục hồi khả năng sinh sản ở động vật khác đã được chứng minh. Năm 2012, Hermann và cộng sự đã báo cáo sự phục hồi quá trình sinh tinh sau khi cấy ghép SSCs tự thân hoặc dị thân vào linh trưởng bị vô sinh bằng hoá trị. Quá trình sinh tinh cũng được hồi phục ở chuột sau khi cấy SSCs đông lạnh trong hơn 14 năm. Chứng tỏ rằng, đông lạnh không ảnh hưởng đến chức năng SSCs. Cho đến nay, chỉ có một mô tả về ghép SSCs tự thân ở người. Mười hai nam giới được thu nhận mô tinh hoàn và đông lạnh huyền phù tế bào tinh hoàn trước khi điều trị ung thư. Bảy trong những bệnh nhân này được tái tiêm tế bào tinh hoàn sau khi điều trị bệnh. Một hạn chế tiềm ẩn trong việc ghép SSCs là số lượng nhỏ SSCs được tìm thấy trong mẫu sinh thiết tinh hoàn từ nam giới chưa dậy thì. Tế bào tiền thân và tế bào gốc sinh tinh chiếm 22% trong số tế bào mầm ở tinh hoàn người.
 
Nuôi cấy SSCs chuột bằng cách cấy tế bào tinh hoàn trên đĩa nuôi cấy phủ gelatin. Tế bào soma tinh hoàn nhanh chống bám vào đĩa, trong khi tế bào mầm nổi. Các tế bào mầm được hút và cho vào đĩa nuôi cấy thứ cấp. Sau đó, các tế bào này được cấy trên lớp tế bào nuôi (feeder cell) từ nguyên bào sợi phôi chuột trong môi trường nuôi cấy bổ sung nhân tố tăng trưởng. Sự tăng sinh của SSCs có chức năng được xác nhận khi quá trình sinh tinh được tái tạo sau khi cấy SSCs vào người nhận bị vô sinh và tạo ra thế hệ con. Phương pháp này giúp giảm nhiễm tế bào soma. Nghiên cứu của Sadri-Ardekani và cộng sự (2009) đã báo cáo rằng, quần thể SSCs người có thể gia tăng 18.000 lần trong 64 ngày nuôi cấy.
 
Một lựa chọn khác của ghép tự thân là phát sinh hình thái tinh hoàn de novo, là quá trình mà huyền phù tế bào tinh hoàn không đồng nhất, gồm tế bào mầm, tế bào Sertoli, tế bào Leydig, tế bào phúc mạc và các tế bào kẽ khác được cấy ghép với kỳ vọng tạo ra mô tinh hoàn có chức năng. Tế bào tinh hoàn chuột được nuôi cấy trên gel khuôn nền ngoại bào và cấy dưới da chuột bị suy giảm miễn dịch đã phát triển thành các cấu trúc giống ống sinh tinh và các tế bào sinh tinh. Kết quả tương tự đã được chứng mình trên heo, cừu và khỉ. Kỹ thuật này đặc biệt hữu ích ở bệnh nhân ung thư tiếp xúc với các tác nhân làm tổn thương cấu trúc tinh hoàn và ống sinh tinh. Tuy nhiên, phát sinh hình thái de novo chưa được báo cáo ở người hoặc mô tinh hoàn người.
 
Ghép mảnh mô tinh hoàn nguyên vẹn cho một số kết quả đầy hứa hẹn ở mô hình động vật. Mô tinh hoàn chưa trưởng thành từ chuột, dê và heo có thể trưởng thành và diễn ra quá trình sinh tinh sau khi ghép dưới da chuột suy giảm miễn dịch. Tinh trùng từ chuột ghép có thể thụ tinh và sinh con. Bên cạnh đó, ghép tự thân mô tinh hoàn trước tuổi dậy thì đông lạnh ở khỉ cho thấy diễn ra quá trình sinh tinh và sản xuất testosterone. Tinh trùng từ các mô ghép được ICSI và cho một con sinh sống. Những nghiên cứu này cung cấp dữ liệu quan trọng về tính khả thi và an toàn cho cấy ghép ở người trong tương lai.
 
Các phương pháp tiếp cận ngoài cơ thể
Các phương pháp tiếp cận ngoài cơ thể, như: nuôi cấy mô tinh hoàn, trưởng thành mô tinh hoàn in vitro và ghép dị loài có thể cung cấp cách tiếp cận thay thế. Năm 2011, Sato và cộng sự báo cáo quá trình sinh tinh diễn ra từ các tinh bào nguyên thuỷ ở mảnh mô tinh hoàn chuột nuôi cấy trong môi trường không huyết thanh.
 
Tạo mô tinh hoàn bằng hệ thống nuôi cấy ba chiều có thể cho phép sao chép chính xác ổ SSCs. Do đó, thúc đẩy quá trình sinh tinh theo cách mà nuôi cấy hai chiều không thực hiện được. Baert và cộng sự (2015) đã sử dụng giá thể mô tinh hoàn người khử tế bào, cho thấy sự tăng sinh dài hạn của các tinh bào. Saki và cộng sự (2019) đã mô tả hệ thống vi giếng (microwell) để tái tạo liên kết in vivo giữa tế bào mầm, tế bào Sertoli và tế bào kẽ.
 
Ghép dị loài mô tinh hoàn ở mô hình động vật vào chuột suy giảm miễn dịch cho thấy diễn ra quá trình sản xuất tinh trùng có khả năng thụ tinh hoàn chỉnh. Dị ghép mô tinh hoàn cũng là lựa chọn khả thi cho những người chuyển giới nữ, người không trải qua quá trình dậy thì của nam giới và do đó, không có mô tinh hoàn trưởng thành trong cơ thể.
 
HƯỚNG TIẾP CẬN TRONG TƯƠNG LAI
Hiện tại, tất cả chiến lược kể trên đều trong giai giai đoạn thử nghiệm. Kỹ thuật duy nhất được thử nghiệm trên người là ghép SSCs tự thân, nhưng kết quả của thử nghiệm này không được báo cáo. Một trong những hạn chế chính của kỹ thuật này là không có xét nghiệm chức năng để xác định SSCs người.
 
Ghép mô tinh hoàn tự thân có thể sớm được sẵn sàng để ứng dụng lâm sàng ở người. Cần nghiên cứu thêm về tính an toàn và hiệu quả của ghép mô tinh hoàn ở mô hình đông vật linh trưởng không bị thiến trước khi nghiên cứu trên người. Việc ghép mô tinh hoàn ở người cần lựa chọn cẩn thận nhằm giảm nguy cơ tái phát sinh tế bào ác tính cho bệnh nhân.
 
Quá trình sinh tinh chưa được báo cáo trong ghép dị loài mô tinh hoàn người, thử nghiệm cần được thực hiện trước khi ứng dụng lâm sàng. Nghiên cứu sâu hơn cần kiểm tra nguy cơ nhiễm retro virus trong ghép dị loài.
 
Quá trình sinh tinh trong ống nghiệm có ưu điểm là không gây nguy cơ tái sinh các tế bào ác tính hoặc nhiễm retro virus (trong ghép mô tinh hoàn và ghép dị loài). Mặc dù quá trình sinh tinh in vitro hoàn chỉnh từ SSCs thành tinh trùng đã được chứng minh, những kết quả này chưa được báo cáo trên linh trưởng và người. Tinh trùng đầu tròn đơn bội đã được quan sát bằng nuôi trưởng thành mô tinh hoàn in vitro nhưng thượng di truyền/di truyền và khả năng thụ tinh của những tế bào này chưa được chứng minh. Cần xác định rõ hơn đặc tính của các tế bào mầm này và đánh giá tiềm năng thụ tinh trên mô hình động vật linh trưởng trước khi ứng dụng lâm sàng.
 
KẾT LUẬN
Hiện nay, không có lựa chọn sinh sản nào cho nam giới không sản xuất tinh trùng trưởng thành bình thường. Tuy nhiên, các liệu pháp thử nghiệm cho kết quả đầy hứa hẹn. Nhiều cột mốc quan trọng đạt được khi sử dụng phương pháp ghép tự thân, ghép SSCs, sinh tinh in vitro và ghép dị loài. Tất cả phương pháp đều yêu cầu nghiên cứu cấy ghép và nghiên cứu tiền lâm sàng trước khi thực hiện lâm sàng nhưng một số phương pháp đã sẵn sàng thử nghiệm trên người.
 
Nguồn: Pelzman, D. L., Orwig, K. E., & Hwang, K. (2020). Progress in translational reproductive science: testicular tissue transplantation and in vitro spermatogenesis. Fertility and sterility, 113(3), 500-509.

Từ khóa: vô tinh, nuôi cấy, cấy ghép, vô sinh nam, sự sinh tinh, tế bào gốc