ThS. Mai Trần Thuỳ Linh – IVFMD SIH – Bệnh viện Phụ sản Quốc tế Sài Gòn
 
            Quá trình thụ tinh đặt nền tảng cho sự chuyển đổi cực kỳ tinh vi từ giai đoạn giảm phân của noãn đến quá trình nguyên phân của phôi sớm. Trong mười năm trở lại đây, công nghệ theo dõi động học hình thái phôi (Timelapse technology - TLT) đã cho phép quan sát được sự phát triển theo động học của phôi giai đoạn tiền làm tổ một cách liên tục. Việc đánh giá các sự kiện động học hình thái đi kèm quá trình thụ tinh sẽ cho thấy tầm quan trọng của chúng ở vai trò là dấu ấn sinh học (biomarker) trong đánh giá phôi sớm.
 
 
Các biomarker trong thụ tinh thể hiện tiềm năng phát triển phôi
 
Thể cực thứ hai (PB2)
 
Thời điểm xuất hiện thể cực thứ hai đã bị bỏ qua nhiều năm qua. Thông qua kỹ thuật timelapse, quan sát thấy sự xuất hiện thể cực thứ hai có thể sớm hơn ở những noãn được tiêm tinh trùng từ tinh hoàn hay những noãn được hoạt hoá bằng Ca²⁺ ionophore trước khi ICSI. Tuy nhiên, thời điểm này không có giá trị khác biệt giữa phôi nguyên bội và dị bội, và giá trị tiên đoán vẫn còn bỏ ngỏ.
 
 
Tiền nhân (PNs)
 
Nhiều bằng chứng từ TLT cho thấy thời điểm xuất hiện tiền nhân, vị trí 2PN và thời điểm vỡ màng tiền nhân có liên quan đến chất lượng phôi cũng như kết cục thai sau đó.
 
 
Thời điểm quan sát tiền nhân
 
Tiền nhân đực và cái xuất hiện đồng thời khoảng 6 giờ sau ICSI. 2PN nằm kề nhau tại thời điểm khoảng 8,5 giờ sau ICSI. Sau đó chúng sẽ di chuyển về trung tâm và biến mất cùng lúc khoảng 24,5 giờ sau ICSI. Thời điểm tiền nhân biến mất có liên quan đến khả năng làm tổ thành công của phôi. Một nghiên cứu báo cáo từ 15,0 - 17,5 giờ sau thụ tinh (hours post-insemination - hpi) số lượng 2PN trung bình của hợp tử là 98,2%, với tỷ lệ xuất hiện cao nhất là sau 16,0 – 16,5 hpi (98,3%). Ở khoảng 18,0 – 18,5 hpi, số lượng tiền nhân quan sát được giảm còn 95,53% và tiếp tục giảm còn 87,0% tại 19,5 – 20,0 hpi. Điều này cho thấy nếu không có TLT và chỉ dựa vào hướng dẫn hiện tại (như ASRM hay ESHRE) thì thời điểm kiểm tra thụ tinh (16 – 18 hpi) có hơn 11% noãn bị đánh giá là không thụ tinh.
 
 
Vị trí tiền nhân ngoài trung tâm
 
Một khi tiến lại gần nhau, vị trí PN sẽ xác định hướng của mặt phẳng phân chia thứ nhất, điều này có thể ảnh hưởng đến kích thước và sự toàn vẹn của phôi bào ở giai đoạn phôi 2 tế bào. Vị trí PN lệch tâm liên quan đến sự phân chia bất thường và giảm tỉ lệ sinh sống 2 lần.
 
 
Định hướng tương hỗ giữa trục tiền nhân và trục thể cực
 
Vị trí của thể cực thứ hai sẽ quyết định trục cực của noãn. Việc định hướng trục của cực và tiền nhân sai lệch (không thẳng hàng) có thể làm tăng tỷ lệ phôi ngừng phát triển, phân bào bất thường, lệch bội và thất bại làm tổ.
 
 
Hai tiền nhân nằm kề nhau và vỡ màng
 
Sau khi hình thành, hai tiền nhân sẽ tiến về vị trí trung tâm noãn, nằm sát cạnh nhau và màng tiền nhân sẽ vỡ đồng thời. Trong các nghiên cứu gần đây, việc không nằm kề nhau cũng như màng tiền nhân không vỡ cùng lúc có liên quan đáng kể đến sự phân bào bất thường ở giai đoạn sớm, gây ảnh hưởng cho sự phát triển của phôi sau này, ảnh hưởng đến tỷ lệ chuyển phôi nang trữ.
 
 
Kích thước tiền nhân
 
Tiền nhân đực thường lớn hơn tiền nhân cái mặc dù sự khác nhau này sẽ giảm đi ngay trước sự kiện PNBD (PN breakdown). Otsuki đã quan sát thấy những khác biệt nhỏ hơn giữa tiền nhân đực và cái có ảnh hưởng đáng kể đến tỷ lệ trẻ sinh sống. Có báo cáo rằng không có thai nào được ghi nhận khi tiền nhân cái lớn hơn tiền nhân đực.
 
 
Thể hạch nhân (Nucleolus precursor bodies – NPB)
 
Thể hạch nhân là tập hợp đậm đặc vật chất có tính sợi, thành phần phần lớn chưa được biết, có thể nhìn thấy trong tiền nhân của noãn người sau thụ tinh. Mô hình không gian của NPBs thường liên quan đến sự tái sắp xếp nhiễm sắc chất trong quá trình thụ tinh, chuẩn bị cho lần phân chia đầu tiên.
 
Những năm gần đây, TLT đã cung cấp cái nhìn mới về các NPB. Ngay sau khi 2 tiền nhân hình thành, các NPB xuất hiện rải rác trong tiền nhân. TLT cho thấy trong khi tiền nhân cái tiến lại phía tiền nhân đực, cả hạch nhân đực và cái đều có xu hướng tập hợp ở khu vực mà sau này các tiền nhân áp sát gần nhau. Tốc độ di chuyển của hạch nhân tương quan thuận với tỷ lệ hình thành phôi nang nguyên bội và tỷ lệ sinh sống, có lẽ điều này phản ánh xu hướng các hạch nhân tập hợp và phân phối lại.
 
 
Chuyển động tế bào chất
 
Khi quan sát dưới kính hiển vi thường, tế bào chất của noãn có kết cấu đồng nhất và hạt mịn. Sau quá trình ICSI, những nhiễu động tinh  vi sẽ được ghi nhận bởi TLT. Thuật ngữ Flare tế bào chất được định nghĩa là khu vực có “hình thái tế bào chất lóng lánh” tỏa ra xung quanh vị trí hình thành tiền nhân đực. Ngoài ra, thời điểm xuất hiện flare dự đoán chính xác thời gian xuất hiện tiền nhân đực. Bản chất của flare vẫn chưa được biết rõ. Tuy nhiên, thời gian xuất hiện, quan hệ với vị trí và hình dạng tiền nhân đực gợi ý rằng nó có thể phản ánh sự hình thành thể hình sao ở vi ống của tinh trùng.
 
            Sự chuyển động tế bào chất cũng là 1 biomarker mới về chất lượng phôi. Trên chuột, 1 báo cáo cho thấy có sự chuyển động nhịp nhàng trong quá trình thụ tinh (sử dụng phép đo vận tốc hình ảnh phân tử – PIV). Nghiên cứu trên noãn người sau thụ tinh và phôi giai đoạn sớm cho thấy phân tích PIV và AI về chuyển động tế bào chất có thể đưa ra dự đoán sự phát triển lên phôi nang.
 
 
Vòng sáng quanh tiền nhân (Cytoplasmic halo)
 
            Trong hầu hết noãn thụ tinh, sự xuất hiện tiền nhân 16 – 18 giờ sau thụ tinh cũng cùng lúc ghi nhận sự xuất hiện một vùng tế bào chất quanh tiền nhân có mật độ hạt tế bào chất giảm được gọi là “vòng sáng quanh tiền nhân”. Vòng sáng này không có ở những noãn chưa thụ tinh có thể do sự di chuyển các bào quan (phần lớn là ty thể) từ vùng ngoại vi của noãn vào vị trí trung tâm để hỗ trợ cho tiền nhân. Scott lần đầu tiên báo cáo quầng halo là một biomarker cho khả năng làm tổ. Việc hình thành quầng halo bắt đầu khoảng 11 hpi và kết thúc ngay trước khi sự kiện PNBD diễn ra không quá 1,5 tiếng, liên quan đến sự phân bố lại các vật liệu tế bào. Trong một nghiên cứu gần đây (dựa trên 1009 hợp tử và chu kỳ chuyển đơn phôi nang trữ lạnh), Ezoe báo cáo có tỉ lệ phân chia bất thường cao (như phân chia sớm, phân chia ngược hay phân chia không đều) ở những hợp tử không có quầng halo.
 
 
Khoảng động học hình thái
 
            TLT đã cung cấp các thông số đánh giá phôi mới như khoảng thời gian giữa các sự kiện có thay đổi hình thái phôi. Aguilar đã báo cáo những phôi có khoảng thời gian tiền nhân xuất hiện và biến mất ngắn hơn (từ 5,7 – 13,8h) sẽ có khả năng làm tổ cao hơn. Coticchio nhận thấy khoảng thời gian giữa các sự kiện sớm của quá trình thụ tinh (như thời điểm tống xuất thể cực thứ 2, cytoplasmic flare và sự xuất hiện của tiền nhân) không dự đoán cho chất lượng phôi. Trái lại, những khoảng thời gian sau của quá trình thụ tinh (như sự xuất hiện rồi biến mất của halo, sự kiện PNBD, thời điểm diễn ra lần phân chia đầu tiên) có thể dự đoán chất lượng phôi tốt hơn. Ezoe báo cáo rằng khoảng thời gian giữa lần xuất hiện và biến mất của quầng halo có liên quan đến sự phân bào nhanh, phân chia ngược và phân chia không đều. Các bằng chứng cho thấy khoảng thời gian giữa các sự kiện xảy ra sau của quá trình thụ tinh có thể có liên quan đến chất lượng phôi ngày 3 và ngày 5.
 
 
Lần phân bào đầu tiên (first cleavage)
 
            Sự chuyển đổi từ giảm phân sang nguyên phân là một thử thách mà noãn cần vượt qua trong vòng vài giờ sau thụ tinh. Thuật ngữ “phân chia sớm” được đưa ra bởi Shoukir và Sakkas để chỉ lần phân chia đầu tiên thành 2 phôi bào trong vòng 25 tiếng sau thụ tinh bằng phương pháp IVF cổ điển. Meseguer đã xác định khoảng thời gian chính xác của lần phân chia đầu tiên (từ 24,3 – 27,9 sau ICSI) cho tỉ lệ làm tổ cao hơn.
 
Hiện tượng “phân chia trực tiếp” (direct cleavage) là tế bào phôi phân chia thành 3 phôi bào chỉ trong một lần nguyên phân hoặc 2 lần liên tục trong khoảng thời gian rất ngắn (<5h). Sự bất thường này có thể xuất hiện ở các giai đoạn phân bào khác nhau. Tại thời điểm thụ tinh là sự phân chia trực tiếp thành phôi 3 tế bào mà không có giai đoạn 2 tế bào với tần suất cao tới 26%. Nguyên phân trực tiếp lên 3 phôi bào được quan tâm đặc biệt vì nó cho thấy sự phân chia bất thường từ 2 mặt phẳng phân cắt. Zhan quan sát thấy tỉ lệ lên phôi nang của những phôi này thấp hơn nhóm chứng từ 6 đến 7 lần. Thêm vào đó, khi tiến hành chuyển phôi ngày 3, tỉ lệ làm tổ không đáng kể và không có thai sinh sống nào được ghi nhận. Hiện có ghi nhận ở phôi nang có nhiều bất thường phức tạp thường bắt nguồn từ lần phân chia trực tiếp đầu tiên này. Khả năng là do quá trình phân ly thực hiện bởi hệ thống thoi vô sắc có 3 cực có thể gây ra các bất thường NST. McCoy quan sát thấy rằng phân chia trực tiếp có liên quan chặt chẽ với các biến dị di truyền từ mẹ.
 
 
Lời kết
Kiểu quan sát tĩnh không thể thấy được tính cực kỳ động của quá trình thụ tinh. Sự ra đời của TLT cùng với công nghệ phân tích hình ảnh nâng cao trong IVF đã thúc đẩy sự chuyển đổi sang mô hình cho phép quan sát liên tục một cách chi tiết các thay đổi hình thái. Công nghệ mới đã tạo ra một bản đồ hình thái học chính xác và đầy đủ thông tin hơn về sự phát triển phôi cũng như đưa ra những hiện tượng chưa từng biết trước đây. TLT đã củng cố tầm quan trọng của các biomarker thụ tinh như sự chuyển động của tiền nhân và quầng halo, nổi bật là sự chuyển động của tế bào chất, tốc độ di chuyển của các hạch nhân, sự không đồng bộ của PNBD và các khoảng thời gian thay đổi hình thái. Nhìn chung, các bằng chứng trên kêu gọi sự đồng thuận trong cộng đồng IVF về tầm quan trọng từ các thông số động học hình thái nói chung và quá trình thụ tinh nói riêng, từ đó thiết lập nên nhiều tiêu chí cho quá trình đánh giá phôi.
 
Tài liệu tham khảo: Giovanni Coticchio, Andrea Borini, Carlotta Zacà, Evangelos Makrakis, Ioannis Sfontouris, Fertilization signatures as biomarkers of embryo quality, Human Reproduction, 2022;, deac123, https://doi.org/10.1093/humrep/deac123

Từ khóa: Đánh giá dấu hiệu thụ tinh – một dấu ấn sinh học về chất lượng phôi