CNSH. Trần Nhật Ánh Dương - Bệnh viện Mỹ Đức
 
Giới thiệu
Môi trường nuôi cấy phôi là một yếu tố vô cùng quan trọng, giúp cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của phôi bên ngoài tử cung của mẹ. Trong suốt quá trình phát triển, để ngày càng hoàn thiện môi trường nuôi cấy nhằm nâng cao kết quả điều trị ART, đã có nhiều nghiên cứu thực hiện điều tra về tác dụng của việc bổ sung các phân tử sinh học khác nhau vào môi trường nuôi cấy như chất chống oxy hoá, các yếu tố tăng trưởng,… Gần đây, số lượng các nghiên cứu về tác dụng của việc bổ sung thành phần môi trường trong các tình huống lâm sàng khác nhau như bệnh nhân lớn tuổi, thất bại làm tổ liên tiếp và vô sinh không rõ nguyên nhân ngày càng nhiều, giúp dự đoán về những lợi ích tiềm năng từ việc cá nhân hóa từng bệnh nhân đang tăng lên. 
 
Mục tiêu của bài viết này nhằm tóm tắt tác dụng của các chất bổ sung khác nhau trong môi trường nuôi cấy đối với sự phát triển của phôi và đánh giá toàn diện về tác dụng của chúng trong việc hỗ trợ tối ưu hóa các điều kiện nuôi cấy để cải thiện kết quả điều trị, đưa ra những con đường mới để nâng cao tỷ lệ thành công và sức khỏe sinh sản cho bệnh nhân.
 
Tác dụng của chất bổ sung trong môi trường nuôi cấy IVF đối với sự phát triển của phôi

• N-Acetyl-5-Methoxytryptamine (Melatonin)

Được tiết ra từ tuyến tùng, hoạt động như một chất kích hoạt các chất chống oxy hóa và điều hoà phản ứng viêm, loại bỏ các gốc tự do trong cơ thể một cách hiệu quả. Melatonin có thể làm tăng hoạt động của các enzyme chống oxy hóa khác như glutathione và superoxide effutase, và còn là chất ức chế các enzyme pro-oxy hóa.
Trong số các nghiên cứu điều tra tác dụng của melatonin, một nửa là nghiên cứu RCT trên người và phần còn lại là nghiên cứu trên mô hình động vật. Nhìn chung, các nghiên cứu hiện tại đều ủng hộ phát hiện rằng melatonin có thể tăng cường sự phát triển phôi tiền làm tổ và tăng tỷ lệ làm tổ. Hơn nữa, một số nghiên cứu còn chứng minh rằng melatonin có thể làm giảm ROS trong quá trình phát triển phôi dẫn đến giảm tổn thương DNA. Mặc dù các nghiên cứu trên người đã cho thấy kết quả nhất quán, nhưng liều lượng melatonin ở từng cá thể khác nhau cần phải được nghiên cứu sâu hơn để tiêu chuẩn hóa liều lượng trước khi áp dụng lâm sàng. Ngoài ra, cơ chế chính xác mà melatonin ảnh hưởng đến phôi trong nuôi cấy in vitro vẫn chưa rõ ràng, và vì nó không phải là yếu tố thiết yếu chính cho thai kỳ nên cần phải xem xét việc bổ sung nó vào môi trường nuôi cấy có tác động tiêu cực nào đến thai nhi và kết quả chu sinh hay không. Do đó, việc nghiên cứu sâu hơn về các con đường truyền tín hiệu là cần thiết để có được sự hiểu biết chính xác về cách melatonin ảnh hưởng đến sự phát triển của phôi.
 

• Granulocyte-Macrophage Colony-Stimulating Factor (GM-CSF)

GM-CSF, còn được gọi là CSF2, là một cytokine có mục tiêu là các tế bào miễn dịch, tế bào dòng tủy, tế bào tua, tế bào lympho và đại thực bào. GM-CSF có vai trò trung gian cho sự sống sót, biệt hóa, bám dính, tăng trưởng và thậm chí điều hòa miễn dịch của tế bào. GM-CSF được tổng hợp trong các tế bào biểu mô của đường sinh dục nữ và đóng một vai trò quan trọng bằng cách thay đổi hoạt động trong suốt thai kì, GM-CSF xuất hiện ở mức cao nhất từ ​​khi thụ thai đến khi làm tổ rồi giảm dần, sau đó được sản xuất bởi các tế bào màng đệm và tế bào rụng cho đến khi chuyển dạ. Không giống như hầu hết các yếu tố tăng trưởng và cytokine, phôi không thể tự sản xuất GM-CSF. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng GM-CSF có tác động tích cực đến sự phát triển của phôi, bao gồm chất lượng phôi nang, tỷ lệ sống sót và sự biểu hiện của các gen có liên quan đến quá trình apoptosis.
 
Tính tới nay, có tổng cộng 7 nghiên cứu về việc bổ sung GM-CSF vào môi trường nuôi cấy, trong đó có sáu nghiên cứu thực hiện trên người. Tuy nhiên, vẫn chưa có sự thống nhất giữa các kết quả nghiên cứu để có thể chứng minh tác dụng tích cực của việc bổ sung GM-CSF vào môi trường nuôi cấy ở các nhóm bệnh nhân cụ thể. Trong khi ba nghiên cứu cho thấy sự gia tăng tỉ lệ làm tổ, trẻ sinh sống khi GM-CSF được thêm vào, thì bốn nghiên cứu còn lại cho thấy tác động không đáng kể hoặc tiêu cực. Điều này cho thấy sự không chắc chắn về tác động của việc bổ sung GM-CSF vào môi trường nuôi cấy phôi.
 

-Insulin-like Growth Factor 1 (IGF-Ⅰ)

Thông thường, đường sinh sản của người mẹ sẽ tiết ra nhiều yếu tố tăng trưởng và phôi tiền làm tổ sẽ biểu hiện các thụ thể này để duy trì sự tương tác giữa mẹ và thai nhi. IGF là các hormone peptide bao gồm hai phối tử IGF-Ⅰ và IGF-Ⅱ. Nhiều loài động vật có vú khác nhau biểu hiện phối tử IGF-Ⅰ và IGF-Ⅱ, cùng với các thụ thể tương ứng ở mức độ mRNA hoặc protein ở giai đoạn phôi tiền làm tổ. Ngoài ra, IGF-Ⅰ được sản xuất bởi đường sinh sản nữ, ống dẫn trứng, dịch nang và dịch tử cung. Các IGF tham gia vào nhiều vai trò khác nhau thúc đẩy tăng trưởng tế bào, tăng sinh, biệt hóa và chống apoptosis bằng cách hoạt động như các yếu tố nội tiết, cận tiết và tự tiết. IGF đóng vai trò then chốt trong nhiều chức năng khác nhau, bao gồm sự phát triển của nang noãn và sự phát triển phôi.

 
Các nghiên cứu liên quan đến IGF-Ⅰ được chia thành hai nhóm nhỏ: những nghiên cứu sử dụng kếp hợp IGF-Ⅰ với các chất khác và những nghiên cứu chỉ sử dụng IGF-I. Tuy nhiên, việc thiếu dữ liệu trong các nghiên cứu IGF-Ⅰ đã hạn chế việc phân tích chính xác về tác động khi IGF-Ⅰ được thêm vào môi trường nuôi cấy phôi. Mặc dù có bổ sung các chất kết hợp, nhưng tất cả các nghiên cứu đều cho thấy kết quả không đáng kể trong việc cải thiện tốc độ phát triển ở giai đoạn phôi phân chia. Tuy nhiên, hầu hết các kết quả nghiên cứu, bao gồm cả nghiên cứu chỉ bổ sung IGF-Ⅰ đều cho thấy sự gia tăng tốc độ phát triển phôi nang. Hầu hết các nghiên cứu về tác dụng IGF-Ⅰ đều kết hợp với các chất bổ sung khác chứ không phải đơn độc, do đó cần nghiên cứu sâu hơn để điều tra tác động của việc bổ sung riêng IGF-Ⅰ vào môi trường nuôi cấy phôi và cần có những nghiên cứu trên người trước khi áp dụng thường quy.
 

-Leukemia Inhibitory Factor (LIF)

LIF là một cytokine được biểu hiện ở lớp tế bào lá nuôi và giúp điều chỉnh các chức năng tế bào khác nhau bằng cách liên kết với các thụ thể là LIFR và glycoprotein. LIF góp phần vào sự phát triển, tăng sinh và tồn tại của tế bào thông qua các con đường truyền tín hiệu tế bào. Người ta nhận thấy noãn, phôi phân chia và phôi nang ở người đều biểu hiện thụ thể LIFR. Ngoài ra, nó còn được biểu hiện ở nội mạc tử cung và được điều hòa trong giai đoạn hoàng thể cùng với quá trình làm tổ. Thông qua nhiều nghiên cứu trên người và động vật, người ta đã chứng minh rằng LIF đóng một vai trò quan trọng không chỉ trong việc làm tổ mà còn cả sự phát triển của phôi. Một nghiên cứu đã chứng minh nồng độ LIF cao hơn trong môi trường nuôi cấy phôi có tương quan thuận đến tỷ lệ mang thai khi chuyển phôi nang. 
 
Sáu nghiên cứu đã phân tích tác động lên sự phát triển phôi của việc bổ sung LIF vào môi trường nuôi cấy. Có ba nghiên cứu trên người và ba nghiên cứu sử dụng mô hình động vật. Trong số đó, bốn nghiên cứu đã điều tra cụ thể tác động của việc chỉ thêm LIF vào môi trường nuôi cấy, trong khi hai nghiên cứu còn lại đánh giá việc sử dụng kết hợp LIF với các chất bổ sung khác. Kết quả ghi nhận được việc bổ sung LIF vào môi trường nuôi cấy phôi giúp cải thiện tiềm năng phát triển của phôi nang. Chỉ có một RCT ở người đã chứng minh được tác dụng tích cực lên tỷ lệ làm tổ và trẻ sinh sống, mặc dù họ đã sử dụng kết hợp các chất bổ sung. Tất cả các nghiên cứu đều cho thấy sự gia tăng tốc độ phát triển phôi nang khi sử dụng LIF, ngoại trừ một nghiên cứu cho thấy không có tác dụng đáng kể. Mặc dù vai trò đa dạng và tầm quan trọng đáng kể của LIF trong sự phát triển phôi và quá trình mang thai đã được xác định rõ ràng nhưng vẫn có tương đối ít nghiên cứu về việc bổ sung LIF trong môi trường nuôi cấy phôi. Do đó, trong tương lai cần có nhiều nghiên cứu sâu hơn về các kết quả phôi học và lâm sàng trên người trước khi được áp dụng thường quy.
 
Kết luận
Bài báo cáo đã cho thấy những tác động lên sự phát triển phôi của một số chất bổ sung tiêu biểu được thêm vào môi trường nuôi cấy. Melatonin, GM-CSF, IGF-Ⅰ và LIF đều cho thấy tác dụng tích cực lên chất lượng và tốc độ phát triển phôi nang. Melatonin, GM-CSF, IGF-Ⅰ và LIF dường như có tác động tích cực nói chung đến các kết quả liên quan đến thai kỳ như tỷ lệ làm tổ và tỷ lệ trẻ sinh sống. Các nghiên cứu gần đây đã công bố về tác dụng của chất bổ sung trong các tình huống lâm sàng khác nhau, chẳng hạn như bệnh nhân lớn tuổi, thất bại làm tổ liên tiếp và vô sinh không rõ nguyên nhân. Các chiến lược bổ sung vào môi trường nuôi cấy đã cho thấy nhiều hứa hẹn trong việc nâng cao tỷ lệ phôi nang và cải thiện kết quả điều trị ART. Cuối cùng, việc hiểu rõ về cơ chế phân tử đằng sau những tác động này sẽ cho phép chúng ta sử dụng môi trường nuôi cấy phôi chứa các chất bổ sung được cá nhân hóa phù hợp với từng bệnh nhân giúp mang lại hy vọng mới cho những người đang trên hành trình làm cha mẹ.
 
Nguồn: Choi J-W, Kim S-W, Kim H-S, Kang M-J, Kim S-A, Han J-Y, Kim H, Ku S-Y. Effects of Melatonin, GM-CSF, IGF-1, and LIF in Culture Media on Embryonic Development: Potential Benefits of Individualization. International Journal of Molecular Sciences. 2024; 25(2):751. https://doi.org/10.3390/ijms25020751
 

Từ khóa: chất bổ sung, môi trường nuôi cấy, sự phát triển phôi, cá nhân hóa, thụ tinh trong ống nghiệm