CN Nguyễn Lê Hữu Tài, ThS Trương Quốc Thịnh, ThS Nguyễn Huyền Minh Thụy – IVF Tâm Anh
 
Trong các trường hợp vô tinh ở nam giới có khoảng 60% là vô tinh không do tắt nghẽn (Non-Obstructive Azoospermia – NOA). Ở các bệnh nhân NOA không tìm thấy tinh trùng thông qua phẫu thuật lấy tinh trùng từ tinh hoàn (Testicular Sperm Extraction – TESE) hoặc microTESE có khoảng 30% trường hợp có tinh tử tròn. Tinh tử tròn là tiền thân của tinh trùng, chúng chứa bộ nhiễm sắc thể đơn bội giống như tinh trùng trưởng thành. Những năm gần đây phương pháp tiêm tinh tử tròn (Round Spermatid Injection – ROSI) được phát triển như một lựa chọn tiềm năng cho các bệnh nhân vô tinh, tuy nhiên kết quả lâm sàng tương đối kém, tỉ lệ mang thai thấp. Khác với tiêm tinh trùng vào bào tương noãn (Intracytoplasmic Sperm Injection – ICSI), tinh tử tròn sau khi ROSI không gây ra dao động canxi, dẫn đến sự thiếu hụt hoạt hóa noãn (Oocyte Activation Deficiency – OAD), là một trong các lý do thất bại thụ tinh. Do đó, kỹ thuật hỗ trợ hoạt hóa noãn nhân tạo (Assisted Oocyte Activation – AOA) là rất cần thiết. Kết quả đạt được khoảng 100 trẻ sinh ra không mang dị tật bất thường, hứa hẹn về tiềm năng cải thiện tỉ lệ thành công cho ROSI.
 
Dao động canxi
Sau khi tinh trùng xâm nhập vào noãn, nồng độ Ca²⁺ nội bào gia tăng được gọi là dao động Ca²⁺, từ đó làm kích hoạt một chuỗi phản ứng hoạt hóa noãn. Dao động Ca²⁺ gây ra các sóng hoạt động tăng cường của hai loại kinase là protein kinase II phụ thuộc Ca²⁺/calmodulin (Ca²⁺/calmodulin-dependent protein kinase II - CaMKII) và Myosin light chain kinase (MLCK). Các kinase này kích hoạt các protein liên kết hạt vỏ và myosin II để kích hoạt phản ứng vỏ. Tinh trùng xâm nhập vào noãn làm tăng nồng độ Inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3) trong bào tương, dẫn đến giải phóng Ca²⁺ khỏi mạng lưới nội chất, làm gia tăng Ca²⁺ bào tương. Từ đó làm giảm hoạt động của yếu tố thúc đẩy metaphase (Metaphase Promoting Factor - MPF) và yếu tố kìm hãm tế bào (Cytostatic Factor - CSF), giúp noãn khởi động quá trình giảm phân. Dao động Ca²⁺ trong noãn còn liên quan đến sự hình thành các tiền nhân của phôi. Các nghiên cứu chỉ ra rằng Phospholipase C Zeta (PLCζ) trong tinh trùng là một yếu tố gây ra dao động Ca²⁺. Tinh trùng không có PLCζ không tạo ra sự giải phóng Ca²⁺ và không thể bước vào giai đoạn phát triển phôi.
 
Nguy cơ tiềm ẩn của ROSI
Cho đến nay, các trẻ em sinh ra từ ROSI đều không có sự suy giảm sinh lý hoặc quá trình phát triển cơ thể khi so sánh với ICSI và IVF cổ điển. Một số nghiên cứu trên chuột cho thấy sự phát triển bình thường, cũng như sự biểu hiện bình thường của các gen ở những con non sau sinh từ ROSI, ICSI và mang thai tự nhiên. Tuy nhiên, một số nghiên cứu khác tìm thấy sự biểu hiện gen  khác biệt trong bào thai từ ROSI, cho thấy nguy cơ dị tật do ảnh hưởng di truyền biểu sinh. Ngoài ra theo nghiên cứu của Liang và cộng sự (2022), AOA làm thay đổi tốc độ methyl hóa in dấu di truyền của các gen H19 và SNRPN ở giai đoạn phôi phân chia nhưng không thay đổi ở giai đoạn phôi nang và nhau thai.
 
Việc ROSI với tinh tử tròn nguyên vẹn được đề xuất do khó xác định chính xác vị trí trung thể gần. Trung thể gần gắn chặt vào màng nhân cơ bản ở giai đoạn muộn của tinh tử tròn, chịu trách nhiệm cho sự thừa kế trung thể và chu kì trung thể của hợp tử và phôi. Bên cạnh đó các chất hoạt hoá noãn trong tinh tử tròn không đủ để tạo ra dao động Ca²⁺, vì vậy không đảm bảo khả năng thụ tinh và phát triển của phôi. Các chất hoạt hoá noãn này chỉ được tổng hợp sau giai đoạn hình thành acrosome của quá trình trưởng thành tinh trùng.
 
Dựa trên những hiểu biết về dao động canxi và sự hoạt hoá noãn, người ta đã nghiên cứu các phương pháp AOA trong ROSI.
 
Hút tế bào chất của noãn
Các nghiên cứu đầu tiên sử dụng phương pháp hút mạnh tế bào chất noãn (khoảng 0,1 pL) tại thời điểm ROSI để AOA đã cho tỷ lệ thụ tinh lần lượt là 45% với tinh tử tròn và 44% với tinh tử kéo dài. Nhiều nghiên cứu cũng được thực hiện nhưng cho các kết quả rất khác nhau. Các nghiên cứu cũng có ghi nhận một số trường hợp trẻ sinh sống, tuy nhiên nhìn chung, kết quả thụ tinh thấp và tỉ lệ thai lâm sàng rất kém khi không áp dụng phương pháp AOA nào khác. Phương pháp hút mạnh tế bào chất noãn có thể giả lập sự di chuyển của các bào quan từ trung tâm ra ngoại vi, tạo ra dòng Ca²⁺ cũng như giải phóng Ca²⁺ cất trữ trong các bào quan. Tuy nhiên dao động Ca²⁺ từ quá trình hút cơ học tạo ra có biên độ nhỏ, và hầu như không gây ra đỉnh Ca²⁺ trong noãn. Một giả thuyết khác cho rằng sự tích luỹ của ty thể có tính phân cực cao dưới màng tế bào, và nhờ quá trình hút tế bào chất noãn đã làm ty thể di chuyển đến trung tâm noãn, cung cấp nhiều năng lượng trực tiếp cho điểm tiêm tinh trùng vào.
 
Canxi clorua và canxi ionophore
Ca²⁺ ngoại sinh được bổ sung để mô phỏng dao động Ca²⁺ đối với AOA trong ROSI. Người ta thường dùng calcimycin A23187, một canxi ionophore có tính chọn lọc cao, tạo phức hợp ổn định với Ca²⁺, có thể tự do đi qua màng noãn, làm tăng nồng độ Ca²⁺ nội bào một cách hiệu quả. Ngoài ra người ta còn sử dụng ionomycin, một loại ionophore giống A23187 nhưng hiệu quả cao gấp đôi. Hiệu quả của canxi ionophore trong ICSI có thể cải thiện tỉ lệ có thai và tỉ lệ trẻ sinh sống, nhưng không tác động đến tỷ lệ sẩy thai, dị tật bẩm sinh và tỷ lệ giới tính sơ sinh. Các nghiên cứu đã thực hiện ROSI kết hợp AOA bằng Ca²⁺ ngoại sinh cho chất lượng noãn và quá trình phát triển của phôi tốt hơn. Tuy nhiên, nồng độ Ca²⁺ thêm vào bằng cách tiêm hoặc phân giải từ A23187 chỉ có thể tạo ra một đỉnh Ca²⁺ duy nhất, chứ không thể tạo ra dao động Ca²⁺ liên tục như trong sinh lý thụ tinh bình thường. Ca²⁺ sẽ kết hợp với chất ức chế protein kinase, ví dụ như 6-dimethyl aminopurine, dẫn đến sự phân giải protein cyclin B và làm giảm hoạt động của CDK1, từ đó thúc đẩy quá trình giảm phân II diễn ra. Tuy nhiên, do chỉ có một đỉnh Ca²⁺ duy nhất, cyclin B sẽ được tái tổng hợp và CDK1 hoạt động trở lại, và tế bào noãn ngừng phát triển.
 
Dòng điện
Trong nghiên cứu của Tanaka và cộng sự (2015), ông thực hiện  kích thích điện để AOA bằng điện trường cao áp sau khi ROSI đã cho thấy tỷ lệ thụ tinh cao. Ông cũng so sánh mô hình dao động Ca²⁺ sau khi hút tế bào chất noãn với kích thích dòng điện thì nhận thấy ROSI kết hợp kích thích điện hiệu quả hơn trong việc tạo ra dao động Ca²⁺ lớn và lặp lại. Trong nghiên cứu của Yamaguchi và cộng sự (2017), ông so sánh nồng độ Ca²⁺ sau khi kích thích bằng các phương pháp hút mạnh tế bào chất noãn, xử lý canxi ionophore ionomycin, ICSI, bơm PLCz RNA và kích thích điện. Để kích thích điện, noãn được đặt trong môi trường chứa 0,1 mmol/l canxi clorua và gây sốc điện với cường độ 5 V/cm ở tần số 1 MHz trong 10 giây, sau đó là một xung dòng điện một chiều 1,2 kV/cm trong 99 ms bằng cách sử dụng một điện cực từ máy phát điện nhiệt hạch. Kết quả là noãn được kích thích bằng dòng điện đều có đỉnh Ca²⁺ tăng vọt ngay lập tức, cao hơn bất kỳ phương pháp AOA nào khác, theo sau là một loạt sóng Ca²⁺ nhỏ hơn nhưng vẫn chất lượng. Phương pháp kích thích điện có vẻ mang lại kết quả tốt hơn so với các phương pháp AOA khác.
 
Bàn luận
OAD làm một trong những nguyên nhân chính dẫn đến kết quả ROSI kém. Nhiều phương pháp AOA giúp cải tiến ROSI nhưng tỷ lệ thành công thấp đã làm hạn chế việc áp dụng lâm sàng. Trong các phương pháp AOA đang được sử dụng, kích thích điện có vẻ đang cho kết quả tốt hơn các phương pháp khác. Một số phương pháp AOA mới đang được nghiên cứu trên mô hình động vật như sử dụng ethanol, strontium chloride, cycloheximide and 6-dimethylaminopurine một mình hoặc kết hợp với nhau. Tiêm PLCz RNA cũng cho kết quả khả quan. Mặc dù vậy, vẫn cần có những nghiên cứu sâu hơn để cải thiện phương pháp AOA, qua đó nâng cao tỷ lệ thành công của ROSI.
 
Tóm lại, hiệu suất của ROSI vẫn còn kém và không ổn định, vì vậy ROSI chưa phải là một quy trình kỹ thuật thường quy. Tuy nhiên, ROSI lại là cơ hội cuối cùng cho những bệnh nhân nam vô tinh mong muốn có con sinh học.
 
Nguồn: Tao Y. Oocyte activation during round spermatid injection: state of the art. Reprod Biomed Online. 2022 Aug;45(2):211-218. doi: 10.1016/j.rbmo.2022.03.024. Epub 2022 Apr 1. PMID: 35534395.

Từ khóa: Hoạt hóa noãn, tinh tử tròn, ROSI, dao động canxi, canxi clorua, canxi ionophore, kích thích điện