CNSH. Trần Nhật Ánh Dương - IVFMD Tân Bình

Giới thiệu
Thất bại thụ tinh là một vấn đề vô cùng nan giải trong điều trị IVF. Mặc dù đã có sự cải thiện đáng kể về tỷ lệ thụ tinh nhờ vào sự ra đời của kỹ thuật ICSI, nhưng vẫn còn khoảng 1-5% trường hợp thất bại thụ tinh hoàn toàn mà không rõ nguyên nhân.
 
Việc xác định các dạng đột biến gen là rất quan trọng không chỉ để nắm rõ được cơ chế gây thất bại thụ tinh ở cấp độ phân tử mà còn giúp trong việc điều trị và chẩn đoán cho bệnh nhân. Những tiến bộ gần đây trong kỹ thuật sinh học phân tử đã thúc đẩy mạnh mẽ việc xác định các gen chịu trách nhiệm cho quá trình thụ tinh cũng như xác định các gen gây bệnh liên quan đến sự thất bại thụ tinh ở một số trường hợp.
 
Mục tiêu của nghiên cứu này nhằm tập trung vào các đột biến gen gây thất bại thụ tinh trong các chu kỳ IVF/ICSI, cũng như cung cấp thêm những thông tin hữu ích và kịp thời về nguyên nhân di truyền và dấu ấn sinh học gây thất bại thụ tinh.
 
Thiết kế nghiên cứu:
Tổng quan này phân tích dữ liệu từ tất cả các nghiên cứu được xuất bản cho đến 12/2021 trên PubMed, tổng cộng có 669 nghiên cứu. Có 83 nghiên cứu đạt tiêu chuẩn nhận loại, trong đó có 28 bài đáp ứng các tiêu chí quan trọng để đưa vào đánh giá. Bài tổng quan hệ thống chọn tập trung các nghiên cứu thảo luận về các đột biến gen cụ thể liên quan đến thụ tinh kém hoặc thất bại thụ tinh trong điều trị IVF/ICSI và cung cấp bằng chứng thuyết phục về vai trò của các gen này trong các kiểu hình tương ứng.
 
Kết quả:
Dữ liệu nghiên cứu thu được từ giải trình tự toàn bộ bộ gen (whole exome sequencing – WES) và giải trình tự Sanger ở những bệnh nhân mang các đột biến gen gây ra tình trạng thụ tinh kém hoặc thất bại thụ tinh sau khi thực hiện IVF/ICSI. Phát hiện được các dạng đột biến gen gây ra tình trạng trên:

• PLCZ1:

PLCZ1 được xem là nhân tố kích thích sinh lý chịu trách nhiệm tạo ra dao động Ca²⁺ trong quá trình thụ tinh. Đây là thành viên nhỏ nhất trong họ phospholipase C (∼70 kDa ở người), cấu trúc gồm 3 miền: miền EF liên kết Ca2+; miền xúc tác XY và miền C2. PLCZ1 phân bố ở các vùng xích đạo, acrosome và sau acrosome của đầu tinh trùng ở nam giới có khả năng sinh sản bình thường. Hiện nay, người ta đã phát hiện ra 24 biến thể PLCZ1 dẫn đến thụ tinh kém hoặc thất bại thụ tinh sau các chu kỳ IVF/ICSI ở nam giới vô sinh. Phân tích phả hệ gia đình cho thấy đây là kiểu di truyền lặn trên nhiễm sắc thể thường.

• WEE2:

WEE2 (WEE1 homolog 2, còn được gọi là WEE1B) mã hóa một kinase đặc hiệu cho tế bào noãn, hoạt động như một chất điều hòa thiết yếu trong kỳ đầu giảm phân I và kỳ giữa giảm phân II bằng cách phosphoryl hóa Tyr15 của phức hợp CDK1/cyclin B (Yếu tố thúc đẩy pha M; MPF). Trong giai đoạn noãn GV, sự ức chế WEE2 dẫn đến sự phá vỡ túi mầm và tái khởi động giảm phân. Việc điều hoà giảm biểu hiện WEE2 ảnh hưởng tới quá trình tái khởi động giảm phân của noãn và cản trở quá trình thụ tinh.

Trong những năm gần đây, ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy đột biến gen WEE2 có thể dẫn đến thất bại trong quá trình thụ tinh và vô sinh ở nữ giới. Cho đến nay, 8 nghiên cứu đã báo cáo có tổng cộng 27 dạng đột biến WEE2 ở những bệnh nhân thụ tinh kém hoặc thất bại thụ tinh (gồm 12 đột biến sai nghĩa, 10 đột biến lệch khung, 3 đột biến ở vị trí nối và 2 đột biến vô nghĩa). Những đột biến này tuân theo kiểu di truyền lặn trên nhiễm sắc thể thường và được chứng minh là bị cắt ngắn hoặc mất chức năng, do đó làm giảm nồng độ protein và làm rối loạn quá trình phosphoryl hóa WEE2. Trong tất cả các báo cáo mô tả tình trạng vô sinh nữ liên quan đến đột biến WEE2, gần như tất cả các tế bào noãn thu được từ những bệnh nhân đều không thể hình thành hai tiền nhân sau khi thực hiện IVF/ICSI. Hơn nữa, ICSI-AOA không thể cứu vãn tình trạng thụ tinh thất bại.

• TUBB8:

TUBB8 (Tubulin beta 8 class VIII) mã hóa β-tubulin, được biểu hiện trong tế bào noãn người và phôi giai đoạn sớm, đóng vai trò chính trong quá trình lắp ráp thoi phân bào của noãn. Hầu hết các đột biến ở TUBB8 được báo cáo gần đây đều có liên quan đến việc ngừng quá trình trưởng thành noãn và những bất thường trong quá trình phát triển phôi tiền làm tổ, trong khi một số đột biến ở TUBB8 là nguyên nhân gây ra tình trạng thụ tinh kém hoặc thất bại thụ tinh. Kể từ năm 2016, 12 đột biến TUBB8 (gồm đột biến sai nghĩa, vô nghĩa và lệch khung) liên quan đến thụ tinh kém hoặc thất bại thụ tinh đã được xác định. Những đột biến này tuân theo kiểu di truyền lặn hoặc trội trên NST thường hoặc phát sinh đột biến De novo. Những đột biến này đã được phát hiện là can thiệp vào sự hình thành của α/β-tubulin, sự lắp ráp và tính ổn định của vi ống hoặc ảnh hưởng đến sự tương tác của các vi ống với kinesin và các protein liên kết với vi ống (microtubule-associated proteins – MAP).

• NLRP5:

Là một gen chọn lọc tế bào noãn, NLRP5 đóng một vai trò quan trọng trong quá trình tạo phôi ở chuột, bò, khỉ rhesus và người. Chuột cái bị loại bỏ NLRP5 bị vô sinh do ngừng phát triển phôi ở giai đoạn 2 tế bào, mặc dù sự phát triển nang noãn, sự trưởng thành noãn và quá trình thụ tinh diễn ra bình thường. Một báo cáo gần đây chứng minh rằng đột biến gen NLRP5 ở người có liên quan đến thất bại thụ tinh hoàn toàn sau khi thực hiện IVF/ICSI và gây ra hiện tượng ngừng phát triển phôi giai đoạn sớm. Cho đến nay, đã xác định được ba đột biến NLRP5 liên quan đến thất bại thụ tinh (gồm 2 đột biến sai nghĩa và 1 đột biến lệch khung).

• ACTL9 và ACTL7A

ACTL9 (Actin-like 9) và ACTL7A (Actin-like 7A) thuộc họ gen liên quan đến Actin. Chúng lần lượt mã hóa protein Actin 9 và protein Actin 7A.
Hai đột biến sai nghĩa và một đột biến vô nghĩa trong gen ACTL9 đã được xác định ở ba cá thể thụ tinh kém hoặc thất bại thụ tinh hoàn toàn sau chu kỳ IVF/ICSI. Những bệnh nhân mang đột biến ACTL9 tồn tại tỷ lệ tinh trùng đầu thuôn dài cao hơn so với những cá thể không mang đột biến. Những đột biến ACTL9 này đã được chứng minh là làm suy yếu hoặc mất khả năng tương tác với ACTL7A, dẫn đến màng acrosome bên trong tách ra khỏi nhân và hình thành cấu trúc vỏ quanh nhân lỏng lẻo.

Hai biến thể dị hợp tử trong ACTL7A đã được xác định ở một cặp vợ chồng không thụ tinh hoàn toàn sau ICSI. Đột biến này tuân theo kiểu di truyền lặn. Mô hình chuột khuyết ACTL7A cho thấy giảm biểu hiện và định vị bất thường của PLCZ1, có thể là nguyên nhân gây ra sự thất bại trong quá trình thụ tinh.

• ZP2:

ZP2 (zona pellucida glycoprotein 2) mã hóa glycoprotein ZP2, là một thành phần của màng trong suốt, đóng vai trò liên kết với tinh trùng trong phản ứng với acrosome. Hai biến thể đồng hợp tử của gen ZP2 gây bệnh đã được xác định ở bệnh nhân nữ thất bại thụ tinh sau IVF (gồm đột biến sai nghĩa và lệch khung). Người ta đã quan sát thấy rằng các tế bào noãn của những bệnh nhân này có ZP bất thường, mỏng hơn và khoảng không quanh noãn rộng. Các đột biến mất chức năng của gen ZP2 gây lỗi trong việc gắn kết tinh trùng với ZP.

• TLE6:

TLE6 (Transducin-like enhancer of split 6) là một gen mã hóa protein TLE6, một thành phần thiết yếu của phức hợp hạt vỏ (subcortical maternal complex-SCMC). Gen TLE6 được biểu hiện ở buồng trứng cũng như noãn và phôi tiền làm tổ. Bằng cách kết hợp với nhiều loại protein, protein TLE6 tạo thành SCMC tham gia vào các quá trình thụ tinh và phân chia phôi (gồm tái tổ chức khung tế bào, hình thành và định vị thoi phân bào và phân chia tế bào). Hai biến thể của gen TLE6 đã được xác định ở các bệnh nhân nữ thất bại thụ tinh hoàn toàn sau thực hiện ICSI. Các nghiên cứu loại bỏ gen TLE6 ở chuột cho thấy sự dừng lại của quá trình phân chia phôi.

• DNAH17:

Sợi trục là cấu trúc cốt lõi của đuôi tinh trùng bao gồm các phức hợp protein, trong đó một cặp vi ống trung tâm được bao quanh bởi chín cặp vi ống ngoại vi. Sợi trục Dynein bao gồm các nhánh dynein bên ngoài và bên trong (ODA và IDA, tương ứng). DNAH 17 (Dynein axonemal heavy chain 17), mã hoá protein chuỗi nặng ODA, là một protein thuộc họ Dynein, chủ yếu được biểu hiện ở tinh hoàn và tinh trùng. Các báo cáo trước đây đã chứng minh rằng các đột biến DNAH17 trong tinh trùng người có liên quan đến giảm khả năng vận động và mang nhiều bất thường về hình thái đuôi, một loại suy tinh trùng hiếm gặp được đặc trưng bởi không có đuôi, đuôi ngắn, cong, cuộn,…
Hai đột biến dị hợp tử trong gen DNAH17 đã được xác định ở bệnh nhân vô sinh nam với khả năng di chuyển của tinh trùng giảm rõ rệt và gây ra thất bại thụ tinh hoàn toàn sau hai lần thực hiện ICSI (gồm đột biến sai nghĩa và đột biến vô nghĩa). Đột biến DNAH17 là đột biến gen lặn ảnh hưởng đến chức năng tinh trùng gây thất bại thụ tinh hoàn toàn.
 
Kết luận:
Với số chu kỳ IVF/ICSI ngày càng tăng mang đến cơ hội để đánh giá một cách có hệ thống về các khiếm khuyết trong quá trình thụ tinh. Bài đánh giá tổng quan này đã tóm tắt về các đột biến gen liên quan đến thụ tinh kém hoặc thất bại thụ tinh. Trong những nghiên cứu này, một nhóm bệnh nhân mang đột biến liên quan đến tinh trùng đã mang thai thông qua ICSI với AOA. Ngược lại, những bệnh nhân mang đột biến liên quan đến noãn rất khó để mang thai, và theo báo cáo chỉ có một bệnh nhân mang đột biến ZP2 sinh con sau khi điều trị bằng ICSI. Đối với những phụ nữ mang đột biến WEE2, TUBB8, NLRP5 và TLE6, xin noãn được coi là một chiến lược hiệu quả. Những phát hiện này cung cấp thêm thông tin về nguyên nhân di truyền và dấu ấn sinh học phía sau quá trình thụ tinh kém hoặc thất bại thụ tinh, đồng thời cung cấp một số hướng dẫn cho các bác sĩ trong việc tư vấn di truyền và tối ưu hóa các phương pháp điều trị lâm sàng.
 
Nguồn: Xue, Y., Cheng, X., Xiong, Y., & Li, K. (2022). Gene mutations associated with fertilization failure after in vitro fertilization/intracytoplasmic sperm injection. Frontiers in Endocrinology, 13, 1086883.

Từ khóa: Một số đột biến gen liên quan đến thất bại thụ tinh sau IVF/ICSI