ThS. Đào Hữu Nghị - IVFMD Phú Nhuận, Bệnh viện Mỹ Đức Phú Nhuận
 
Hệ phiên mã noãn là một quá trình được kiểm soát chặt chẽ từ giai đoạn hình thành noãn bào cho đến khi trưởng thành. Quá trình biểu hiện trạng thái phiên mã riêng biệt lần lượt xảy ra quyết định sự phát triển, trưởng thành của noãn và ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của phôi trước khi bộ gene phôi được kích hoạt. Hiểu rõ về hệ phiên mã trong quá trình hình thành nang noãn và sự trưởng thành của noãn có thể giúp tối ưu hóa quá trình nuôi cấy và sự phát triển của noãn trong ống nghiệm, góp phần nâng cao khả năng thành công trong hỗ trợ sinh sản.
 
SỰ BIỂU HIỆN VÀ ĐIỀU HÒA PHIÊN MÃ TRONG CÁC GIAI ĐOẠN

Sự hình thành nang noãn

Hình 1. Sự thay đổi phiên mã theo các giai đoạn khác nhau trong quá trình hình thành nang noãn. (A) Phân tích thành phần chính của toàn bộ dữ liệu biểu hiện loại bỏ 10% gen có phương sai thấp nhất. (B) So sánh tổng số lần đọc đã chuẩn hóa giữa các giai đoạn nang noãn khác nhau (ý nghĩa được đánh giá bằng t-test, * p < 0,05, *** p < 0,005).

- Phân tích tổng thể thành phần (principal component, PC) phiên mã của noãn từ giai đoạn nang nguyên thủy đến nang có hốc có sự khác biệt tổng thể giữa 2 nhóm, tuy nhiên giữa nang nguyên thủy và nang sơ cấp ít có sự khác biệt (Hình 1A).
- Sự tích lũy phiên mã của noãn thông qua quá trình hình thành nang noãn cho thấy không có sự thay đổi đáng kể từ giai đoạn nang noãn sơ cấp đến giai đoạn nang noãn thứ cấp (Hình 1B).
- Sự điều chỉnh tăng hoặc giảm của hệ phiên mã ở bốn giai đoạn nang noãn phân tích trên Gene Ontology, cụ thể:
+ Giai đoạn nang noãn nguyên thủy: đặc trưng bởi sự tăng biểu hiện của các gene liên quan đến dịch mã tế bào chất, hóa hướng động, điều hòa sự kết dính của tế bào và điều hòa các tế bào biểu mô; trong khi quá trình chuyển pha thì có xu hướng giảm.
+ Giai đoạn nang noãn sơ cấp: không biểu hiện quá trình phiên mã mạnh so với các giai đoạn phát triển nang noãn khác, vì giai đoạn này một số con đường được điều hòa giảm đáng kể và có chức năng sinh học thấp liên quan đến sự phát triển noãn.
+ Giai đoạn nang noãn thứ cấp: có sự gia tăng hô hấp hiếu khí, tổng hợp ATP của ty thể và quá trình phosphoryl hóa, trong khi các quá trình RNA (xử lý mRNA, cắt - nối RNA) có xu hướng giảm.
+ Giai đoạn nang có hốc: có sự trái ngược so với nang noãn nguyên thủy và nang noãn thứ cấp, đặc trưng bởi sự biểu hiện của các gene liên quan đến sửa chữa tái tổ hợp.
- Quá trình hình thành nang noãn trải qua các biến đổi kích hoạt hoặc ức chế phiên mã liên tục, không bị gián đoạn ở một giai đoạn cụ thể nào. Các nang nguyên thủy và nang sơ cấp hầu như không thể phân biệt được. Cùng một nhóm giai đoạn nang noãn, hệ phiên mã có thể khác nhau về mặt thời gian, cụ thể: một số nang có hốc gần với các nang thứ cấp, trong khi các nang có hốc còn lại hình thành một cụm tách biệt rõ ràng về sau trong quỹ đạo phát triển của nang noãn. Khác biệt này đến từ tình trạng bệnh lý của bệnh nhân (Hình 2).
 
 
Hình 2. Phân tích quỹ đạo những thay đổi phiên mã dọc theo quá trình tạo nang.

- Tổng quan quá trình chuyển đổi hoạt động phiên mã liên tục từ giai đoạn nang noãn nguyên thủy đến giai đoạn nang noãn có hốc. Việc kích hoạt và ức chế liên tục phiên mã thúc đẩy quá trình hình thành nang noãn và điều chỉnh quá trình chuyển từ giai đoạn sớm sang giai đoạn muộn, đặc biệt là trường hợp đối với các yếu tố phiên mã.
+ Phần lớn gene phiên mã được biểu hiện cao bên trong các nang noãn nguyên thủy,  nang noãn sơ cấp và biểu hiện thấp hơn trong các giai đoạn sau (khoảng 3903 trong tổng số 6552 gene được chọn lọc trong nghiên cứu), nhưng hầu như không có gene nào đặc biệt nổi trội.
+ Sự chuyển đổi sang giai đoạn nang noãn thứ cấp được đánh dấu bằng sự kích hoạt của một nhóm gene nhỏ (152) liên quan đến biến đổi Peptidyl-tyrosine và hoạt động kinase.
+ Sự phát triển noãn ở giai đoạn nang noãn cuối cùng có liên quan đến sự điều hòa tăng phiên mã của 2497 gene liên quan đến quá trình dẫn truyền chu kỳ tế bào.

Sự trưởng thành noãn
Phân tích lại các nghiên cứu đơn lẻ:
Phân tích tổng thể thành phần cho thấy có sự phân tách rõ ràng giữa noãn giai đoạn GV và MII.
Số lượng gene biểu hiện khác nhau giữa noãn GV và MII cao, trung bình là 33% (9–51%). Theo các dữ liệu phân tích, các con đường chính được điều hòa có thể liên quan đến các quá trình của ty thể (điều hòa giảm ở MII so với GV), dịch mã tế bào chất và tổ chức nhiễm sắc thể (điều hòa tăng ở MII so với GV).

Phân tích tổng hợp (Meta-analysis):
Phân tích tổng hợp các gene biểu hiện khác nhau (differentially expressed gene - DEG), cụ thể:
Đã xác định 2991 DEG với sự điều chỉnh nhất quán trên tất cả 6 bộ dữ liệu. Kết quả chỉ ra rằng, trong khi hầu hết được điều hòa giảm ở MII (61%), tuy nhiên một số lại hiển thị mức độ phiên mã cao hơn ở MII.
Phân tích dữ liệu cho thấy, các DEG chủ yếu là các gen mã hóa protein, tỷ lệ nhỏ là các Gen nhảy (transposable elements - TE) hoặc RNA không mã hóa dài (long non-coding RNAs - lncRNA). Chuỗi lặp đoạn cuối dài (long terminal repeats  - LTR) phần lớn được điều chỉnh tăng ở MII trong khi các phần tử hạt nhân dài (long interspersed nuclear elements – LINE).

Các con đường điều hòa tăng có liên quan đến quá trình biến đổi histone, sự trưởng thành nhân và RNA, trong khi các con đường điều hòa giảm có liên quan đến các quá trình của ty thể.

Kết quả đánh giá mức độ suy thoái mRNA trong quá trình chuyển từ giai đoạn noãn GV sang MII:
Một tỷ lệ đáng kể mRNA đã bị giảm rõ rệt (giảm > 70%). Độ suy giảm trung bình trên mỗi loại mRNA là 53%. Giữa các giai đoạn GV và MII thì tổng số lượng mRNA đã giảm có thể đánh giá ở mức 31%.
Sự suy thoái diễn ra ở tất cả các nhiễm sắc thể, trong khi biểu hiện DNA ti thể lại tăng lên ở MII.
Ảnh hưởng của môi trường đến quá trình hình thành nang noãn và noãn:
Các bản phiên mã được biểu hiện khác nhau trong quá trình hình thành nang noãn hoặc quá trình chuyển đổi từ GV sang MII dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố stress từ môi trường trong các giai đoạn phát triển noãn (tuổi mẹ, PCOS, IVM và đông lạnh).
 
Hệ phiên mã của noãn tuân theo một động học được kiểm soát chặt chẽ. Các sự kiện liên quan đến quá trình điều hòa mRNA của mẹ dẫn đến noãn phát triển và trải qua nhiều kiểu trưởng thành. Các quá trình điều hòa phiên mã được mô tả cụ thể, sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc xác định chính xác các quá trình phiên mã liên quan đến sự thất bại trong quá trình phát triển và trưởng thành của noãn cho các nghiên cứu trong tương lai.
 
Nguồn: Ducreux, Bastien, et al. "Overview of Gene Expression Dynamics during Human Oogenesis/Folliculogenesis." International Journal of Molecular Sciences 25.1 (2023): 33.
Link: https://www.mdpi.com/1422-0067/25/1/33

Từ khóa: sự hình thành nang noãn; trưởng thành noãn ; RNA-seq ; hệ phiên mã