CNSH. Hà Thị Diễm Uyên - IVFMD SIH - Bệnh viện Phụ sản Quốc tế Sài Gòn
 
Tinh trùng là một tế bào đã biệt hóa cao có kích thước nhỏ, thiếu hầu hết các bào quan điển hình, tế bào chất tối thiểu, nhân nhỏ gọn và khả năng di động cao. Trong quá trình sinh tinh, hầu hết tế bào chất của tinh tử tròn bị rút cạn và giọt tế bào chất bị thực bào bởi tế bào Sertoli. Tại thời điểm này, phần lớn hàm lượng RNA và các thành phần cần thiết cho hoạt động dịch mã (ví dụ: ribosome và lưới nội chất) bị loại bỏ cùng với bào tương thừa. Việc không xác định được các RNA ribosome 28S và 18S nguyên vẹn (rRNA) và do đó, không hoàn thiện rRNA 80S đặt ra câu hỏi về sự tồn tại của quá trình dịch mã mRNA. Hơn nữa, sự thay thế histone bằng các protein chuyển tiếp (Transition Protein) và sau đó là thay bằng các protamine cơ bản hơn làm nhân cô đặc cao gây tắt biểu hiện gen, dẫn đến giả định rằng phiên mã chấm dứt ở giai đoạn tinh tử tròn. Trong vài năm, những dữ liệu này đã ủng hộ khái niệm rằng tinh trùng là những tế bào 'tĩnh lặng', không hoạt động phiên mã và không có hoạt động dịch mã. Tuy nhiên bất chấp những quan sát này, một số loại RNA mã hóa và không mã hóa đã được xác định trong tinh trùng người.
 
RNA của tinh trùng lần đầu tiên được xác định ở người và chuột trong những năm 1980. Tổng số mRNA tinh trùng đầu tiên thu được bằng cách sử dụng microarray cho thấy tinh trùng người chứa khoảng 3000–7000 bảng mã khác nhau. Sau đó, bằng các kỹ thuật tân tiến hơn như giải trình tự RNA (RNAseq) đã giúp xác định, định lượng và mô tả đặc tính của cả RNA đã biết và chưa biết. Tinh trùng người có cả RNA mã hóa và không mã hóa: mRNA (messenger RNA), rRNA (ribosome RNA), miRNA (micro RNA), piRNA (Piwi-interacting RNA), lncRNA (long non-coding), siRNA (small interfering RNA), tsRNA (transfer (t)RNA-derived small RNAs) và những RNA khác.
 
Sự phát triển của các công nghệ RNA với độ nhạy và độ chính xác cao hơn, bao gồm cả giải trình tự RNA, đã cho phép xác định và mô tả đặc điểm của phiên mã trong tinh trùng người. Mặc dù phần lớn các RNA này có thể phát sinh trong quá trình sinh tinh, các dữ liệu khác hỗ trợ nguồn gốc RNA từ mào tinh được truyền đến tinh trùng trưởng thành bằng các túi ngoại bào. Một thiểu số cũng có thể được tổng hợp bằng cách phiên mã de novo ở tinh trùng trưởng thành, vì một phần nhỏ của bộ gen tinh trùng vẫn được bao bọc bởi các histon. Quần thể RNA phức tạp này có những vai trò quan trọng trong việc đóng gói chất nhiễm sắc của người cha, sự trưởng thành và khả năng hóa của tinh trùng, thụ tinh, hình thành phôi sớm và duy trì sự phát triển của phôi.
 
Tổn thương DNA và lệch bội tinh trùng có liên quan đến khả năng thụ tinh kém và giảm tỷ lệ làm tổ và mang thai. Những thay đổi về hàm lượng mRNA của tinh trùng có thể chỉ ra những bất thường trong quá trình sinh tinh và dẫn đến sự phát triển và tăng trưởng bất thường của phôi, đặc biệt là những thay đổi được chuyển đến noãn khi thụ tinh.
 
miRNA nhiều nhất trong tinh trùng người (miR-34c) được mô tả là cần thiết cho quá trình phân chia tế bào đầu tiên ở hợp tử, nó cũng có mối tương quan với sự thành công của ICSI, vì những bệnh nhân có nồng độ miR-34c cao hơn có số lượng phôi chất lượng tốt cao hơn và tăng tỷ lệ làm tổ, mang thai và sinh sống. Gần đây, có báo cáo rằng ở bò đực, miR-216b từ tinh trùng điều hòa sự tăng sinh tế bào và sự phân chia đầu tiên trong quá trình phát triển phôi sớm, đồng thời xác định chất lượng phôi nang, đặc biệt thông qua điều hòa nồng độ K-RAS. Phôi chuột được tạo ra bởi ICSI bằng cách sử dụng tinh trùng từ đầu mào tinh có biểu hiện điều hòa gen bất thường có thể liên quan đến sự thất bại trong quá trình làm tổ. Những dữ liệu thực nghiệm này gợi ý một cách rõ ràng rằng một phần RNA của tinh trùng rất quan trọng đối với sự hình thành phôi thai.
 
Ở người, nguồn gốc của tinh trùng được sử dụng trong ICSI dường như không có ảnh hưởng lớn đến kết quả đầu đời của con cái, do đó đặt câu hỏi về sự liên quan thực sự của RNA tinh trùng đối với việc làm tổ, chất lượng và phát triển của phôi ở người. Thật vậy, một phân tích tổng hợp gần đây đã xác nhận rằng tỷ lệ thai lâm sàng, sinh sống và sẩy thai không khác nhau giữa việc sử dụng tinh trùng lấy được từ tinh hoàn và tinh trùng xuất tinh ở những bệnh nhân vô tinh do đột biến vi mất đoạn c (AZFc). Tương tự như vậy, ở những bệnh nhân vô tinh, chọc hút tinh trùng PESA sau đó ICSI cho thấy không có sự khác biệt về tỷ lệ thai lâm sàng và sẩy thai so với TESA. Theo những dữ liệu này, giả thuyết rằng tinh trùng trong tinh hoàn của người chứa đủ lượng RNA cần thiết để thúc đẩy quá trình thụ tinh, phát triển bình thường và thành công trong quá trình làm tổ hoặc nồng độ protein được mã hóa bởi mRNA hay được điều hòa bởi sncRNAs là đủ để bù đắp cho sự thiếu hụt các phiên mã trong tinh trùng chưa trưởng thành.
Một số phân tích chỉ ra rằng trẻ em thụ tinh bằng ICSI có nguy cơ dị tật bẩm sinh cao hơn so với có con tự nhiên. Hàm lượng RNA của tinh trùng cũng có thể dự đoán khả năng sinh sản in vivo của nam giới có các thông số tinh dịch bình thường. Việc phân tích hàm lượng RNA tinh trùng bằng RNA-seq từ những bệnh nhân có các thông số tinh trùng bình thường nhưng được điều trị bằng ART cho thấy rằng các mẫu tinh trùng có biểu hiện hsa-mir-191 cao hơn làm cải thiện tỷ lệ thụ tinh và phôi chất lượng tốt hơn. Những nghiên cứu này chỉ ra tiềm năng của RNA tinh trùng là dấu hiệu tiên lượng để dự đoán kết quả sinh sản sau khi điều trị vô sinh cho một số nhóm nam giới.
 
Hiện nay người ta đã chấp nhận rộng rãi hơn rằng RNA của tinh trùng có thể làm trung gian truyền thông tin cho thế hệ sau ở động vật có vú và bất kỳ sự xáo trộn nào sẽ không chỉ ảnh hưởng đến chức năng của tinh trùng mà còn có thể truyền sang các thế hệ tiếp theo. Trong thập kỷ qua, một số bài báo đã được xuất bản cho thấy rằng căng thẳng mãn tính, tiếp xúc với khói thuốc lá, uống rượu và chế độ ăn uống có thể thay đổi hàm lượng RNA trong tinh trùng của người cha và do đó ảnh hưởng đến sức khỏe của thế hệ con cái. Việc sử dụng ART trong điều trị vô sinh nam có thể kéo dài vấn đề này, vì việc sử dụng tinh trùng của những người đàn ông vô sinh có dấu hiệu thượng di truyền bị biến đổi có thể làm tăng nguy cơ truyền các ảnh hưởng thượng di truyền không mong muốn cho thế hệ tiếp theo. Bản thân những dấu vết này có từ trước hay được tạo ra bởi quy trình ART (xử lý tinh dịch, bảo quản lạnh, v.v.) hay không vẫn chưa được biết. Những tổn thương gây ra cho tinh trùng trong quá trình điều trị ART có thể gây ra sự thay đổi hàm lượng RNA của tinh trùng, dẫn đến thay đổi các thông số tinh dịch, chẳng hạn như khả năng di động và khả năng sinh sản. Bảo quản lạnh tinh trùng thường được áp dụng trong ART và các mẫu tinh dịch bảo quản lạnh có protein và hàm lượng RNA bị thay đổi so với các mẫu tươi, và điều này có thể ảnh hưởng đến kết quả ART và truyền các biến đổi thượng di truyền cho con cái. Một đánh giá có hệ thống và phân tích tổng hợp cho thấy ICSI được thực hiện với tinh dịch tươi và đông lạnh thu được từ những người đàn ông vô tinh không bế tắc cho thấy tỷ lệ thụ tinh, làm tổ và thai lâm sàng, chất lượng phôi và tỷ lệ sinh sống tương tự nhau. Tuy nhiên, các kết quả chu sinh bất lợi quan sát được ở trẻ sinh ra từ ART so với trẻ được thụ thai tự nhiên có thể liên quan đến thượng di truyền bị thay đổi. Khi xem xét vai trò của RNA tinh trùng trong thượng di truyền, tùy thuộc vào thời điểm trong cuộc sống, sự tiếp xúc với một thay đổi bất lợi trong môi trường (trước khi sinh, sau khi sinh, thanh thiếu niên / trưởng thành), các quần thể tế bào mầm khác nhau có thể bị ảnh hưởng. Mặc dù có thể dễ bị tổn thương hơn trong quá trình phát triển ban đầu, khi quá trình phân chia và tái lập trình tế bào diễn ra nhanh chóng, thượng di truyền của tinh trùng cũng thay đổi trong suốt sự trưởng thành sau này khi con người thường xuyên tiếp xúc với những biến đổi bất lợi từ môi trường.

Quá trình phiên mã có tiềm năng đáng kể cho việc khám phá các dấu ấn sinh học về khả năng sinh sản. Hiểu được vai trò của phiên mã tinh trùng và so sánh in dấu RNA tinh trùng ở nam giới vô sinh và hiếm muộn có thể giúp làm sáng tỏ các con đường điều tiết góp phần gây vô sinh do yếu tố nam giới. Cuối cùng, hàm lượng RNA trinh trùng có thể được sử dụng để tối ưu hóa các quy trình ART và khắc phục một số nguyên nhân cơ bản gây vô sinh nam, đảm bảo sinh ra những đứa trẻ khỏe mạnh.
 
 
Tài liệu tham khảo: Santiago J, Silva JV, Howl J, Santos MAS, Fardilha M. All you need to know about sperm RNAs. Hum Reprod Update. 2021 Dec 21;28(1):67-91. doi: 10.1093/humupd/dmab034. PMID: 34624094.

Từ khóa: RNA TINH TRÙNG - NHỮNG ĐIỀU CẦN BIẾT