ThS. Đào Hữu Nghị - IVFMD Phú Nhuận, Bệnh viện Mỹ Đức Phú Nhuận
 
Trong quá trình thụ tinh, sự xâm nhập của tinh trùng vào noãn sẽ tạo ra sự dao động về nồng độ ion canxi (Ca²⁺) và nồng độ Ca²⁺ trong noãn lúc này cũng sẽ tăng lên. Những dao động này sẽ kích hoạt noãn, bao gồm cả việc ngăn chặn sự đa thụ tinh và sau đó là sự hình thành tiền nhân. Nếu các dao động Ca²⁺ do tinh trùng tạo ra không đủ thì sẽ không thể ngăn chặn sự xâm nhập của nhiều tinh trùng gây ra hiện tượng đa thụ tinh và thường dẫn đến tình trạng phôi ngừng phát triển sớm. Phospholipase C zeta 1 (PLCZ1) là một protein đặc hiệu của tinh trùng khi xâm nhập vào noãn trong quá trình thụ tinh. PLCZ1 sẽ xúc tác quá trình thủy phân phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate thành inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3), sau đó sẽ kích hoạt giải phóng Ca²⁺ từ lưới nội chất. Việc tiêm protein tái tổ hợp đơn lẻ cho thấy PLCZ1 gây ra sự dao động nồng độ Ca²⁺ trong noãn, do đó, sự thiếu hụt PLCZ1 của tinh trùng sẽ ngăn cản quá trình hoạt hóa noãn. Trước đây, đã có nhiều nghiên cứu báo cáo rằng đột biến PLCZ1 gây ra tình trình thất bại thụ tinh hoàn toàn (Total fertilization failure - TFF) sau khi tiêm tinh trùng vào bào tương noãn (Intra-Cytoplasmic Sperm Injection - ICSI) và phát hiện ra rằng dao động Ca²⁺ không đủ là nguyên nhân chính gây ra tình trạng này. Kể từ đó, nhiều nghiên cứu đã xác nhận rằng hơn 20 đột biến PLCZ1 gây ra hiện tượng TFF. Một trong những phương pháp để giúp khắc phục hiệu quả TFF là hoạt hóa noãn nhân tạo (Artificial oocyte activation - AOA) sử dụng ionophore canxi để kích hoạt sự gia tăng nồng độ Ca²⁺. Ngoài TFF, các nghiên cứu gần đây trên chuột đột biến PLCZ1 đã báo cáo tỷ lệ mắc chứng đa thụ tinh cao sau IVF, tuy nhiên, vẫn chưa có nhiều nghiên cứu lâm sàng chứng minh mối liên quan giữa đột biến PLCZ1 và hiện tượng đa thụ tinh ở người. Do đó, mục đích của nghiên cứu này nhằm tìm hiểu xem liệu có thể kích hoạt quá trình hình thành PN hay không và thực hiện điều trị ICSI-AOA để khắc phục tình trạng hoạt hóa noãn thất bại.
 
            Phương pháp:
Giải trình tự toàn bộ exome (Whole-exome sequencing - WES) đã được thực hiện để xác định các đột biến ở các cặp vợ chồng vô sinh nguyên phát; giải trình tự Sanger đã được sử dụng để xác nhận các đột biến. Nhiều tinh trùng đột biến PLCZ1 được tiêm vào tế bào noãn của người và chuột để tìm hiểu xem quá trình hình thành PN có được kích hoạt hay không. Sau đó, thực hiện AOA sau ICSI để khắc phục tình trạng thất bại trong quá trình hoạt hóa noãn.
 
Các biến thể PLCZ1 đã được xác định ở ba cặp vợ chồng khác nhau từ hai gia đình. Trong các chu kỳ IVF trước, tỷ lệ đa thụ tinh dao động từ 50% đến 100%. Bệnh nhân II-1 từ gia đình 1 có 4 MII: 2MII không tạo thành PN và những noãn còn lại tạo thành 1 hợp tử 3PN và 1 hợp tử 5PN; Bệnh nhân II-2 từ gia đình 1 đã trải qua một chu kỳ IVF (13 MII đã tạo thành 4 hợp tử 5PN và 8 hợp tử >6PN) và một chu kỳ ICSI thất bại (9 MII, nhưng tất cả đều không tạo thành PN); Bệnh nhân II-1 từ gia đình 2 có: 19 MII trong chu kỳ IVF, nhưng tất cả đều là đa thụ tinh (14 hợp tử 4PN, 4 hợp tử 7PN và 1hợp tử 8PN).
 
Kết quả:
Kết quả phân tích giải trình tự cho thấy:

• Bệnh nhân II-1 và II-2 trong gia đình 1 có biểu hiện các đột biến dị hợp tử kép của đột biến dịch khung (c.1234del, p.R412Efs*15) và đột biến sai nghĩa (c.1154C>T, p.R385Q). Đột biến mới c.1154C>T, p.R385Q được thừa hưởng từ mẹ.
• Bệnh nhân II-1 từ gia đình 2 có đột biến sai nghĩa đồng hợp tử (c.1733T>C, p.M578T) gây ra TFF sau ICSI. 

 
Trong đó, tần số alen của p.R385Q, p.R412Efs*15 và p.M578T trong cơ sở dữ liệu gnomAD lần lượt là 0,00007 (19/282170), 0,00001 (3/274280) và 0,00002 (5/281390). PolyPhen-2 và Mutation Taster dự đoán rằng hai đột biến sai nghĩa p.R385Q và p.M578T có khả năng cao gây ảnh hưởng đến TFF.
 
Kết quả thụ tinh khi sử dụng noãn IVM-MII ở người sau khi tiêm tinh trùng mang đột biến WT hoặc PLCZ1 cho thấy: Không có sự hình thành PN sau khi tiêm 1 tinh trùng đột biến PLCZ1, nhưng sự hình thành nhiều PN đã được quan sát thấy khi tiêm 6 tinh trùng đột biến PLCZ1, điều này cho thấy rằng dao động Ca²⁺ do nhiều tinh trùng đột biến PLCZ1 gây ra có thể đạt đến ngưỡng hình thành PN. Nhiều nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng khả năng hoạt hóa của tinh trùng người có thể được đánh giá bằng cách vi tiêm tinh trùng người vào noãn chuột. Do đó, nghiên cứu đã thực hiện ICSI bằng noãn chuột và phát hiện ra rằng hầu hết các noãn được tiêm 1 tinh trùng đột biến PLCZ1 đều không hình thành PN. Tuy nhiên, có sự hình thành nhiều PN sau khi tiêm nhiều tinh trùng WT, nhưng sự hình thành PN không xảy ra sau khi tiêm nhiều tinh trùng đột biến PLCZ1. 
 
Sau khi xác định được đột biến PLCZ1, AOA được kết hợp với ICSI trong các chu kỳ tiếp theo. Tất cả các bệnh nhân đều tạo ra hợp tử 2PN bình thường. Trong đó, bệnh nhân II-1 của gia đình 1 có: 11/12 noãn thụ tinh và 11 phôi; sau đó chuyển 2 phôi và đã có hai bé. Bệnh nhân II-1 của gia đình 1 có: 7/9 noãn thụ tinh phôi và 7 phôi; sau đó chuyển 2 phôi và đã có hai bé. Nệnh nhân II-1 của gia đình 2 có: 4/6 noãn đã được thụ tinh và 2 phôi; sau đó chuyển 2 phôi và bệnh nhân đã có thai.
 
Nghiên cứu đã xác định được ba đột biến PLCZ1 ở ba bệnh nhân bị đa thụ tinh trong các chu kỳ IVF, bao gồm một đột biến sai nghĩa mới c.1154C>T, p.R385Q. Thất bại trong quá trình hình thành PN đã được quan sát thấy trong chu kỳ ICSI. Tuy nhiên, tiêm nhiều tinh trùng đột biến PLCZ1 đã gây ra sự hình thành PN, cho thấy dao động Ca²⁺ do tinh trùng gây ra đã vượt quá ngưỡng cần thiết để hình thành PN. AOA sau ICSI cho phép thụ tinh bình thường và tất cả bệnh nhân đều có thai thành công.
 
Tuy nhiên, nghiên cũng có một số hạn chế: (1) - Cỡ mẫu ít; (2) - Các noãn MII sử dụng từ nuôi trưởng thành trong ống nghiệm (in vitro maturation - IVM).
 
Kết luận:
Nghiên cứu cho thấy hiện tượng đa thụ tinh xảy ra ở những người có mang đột biến PLCZ1 (c.1154C>T, p.R385Q) và cho thấy vai trò quan trọng của PLCZ1 trong việc ngăn chặn tình trạng đa thụ tinh. Hơn nữa, nghiên cứu này có thể hỗ trợ trong chẩn đoán di truyền ở các trường hợp thụ tinh bất thường và cung cấp những biện pháp điều trị thích hợp cho trường hợp đa thụ tinh có nguồn gốc từ tinh trùng.
 
Nguồn: Tong, K. Y., Liu, W. W., Sun, L. W., Liu, D. Y., Xiang, Y. Z., Li, C., ... & Li, J. Y. (2024). Novel PLCZ1 mutation caused polyspermy during in vitro fertilization. Asian Journal of Andrology, 10-4103.
 
Link: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38445955/
 

Từ khóa: AOA; PLCZ1 ; đa tinh trùng; hình thành tiền nhân