CN. Lê Ngọc Quế Anh – IVF Tâm Anh
 
Giới thiệu
Phần lớn các trung tâm hiện nay đã xác nhận tính hiệu quả của nuôi cấy phôi trong môi trường sử dụng nồng độ oxy đơn pha (5%) trong sự phát triển phôi nang và cân bằng oxy hóa khử nội bào.
 
Theo các nghiên trước đây, vào ngày 3 phôi bắt đầu đi qua ngã ba tử cung - ống dẫn trứng, nồng độ oxy trong ống dẫn trứng giảm từ 5 - 7% xuống còn 1 - 5% trong tử cung. Do đó, để phát triển phôi nang in vitro sau ngày nuôi cấy thứ 3, nồng độ oxy trong môi trường nuôi cấy có thể phải giảm từ 5% xuống 2% để mô phỏng nồng độ oxy sinh lí.
 
Các nghiên cứu trước đây cho thấy việc giảm nồng độ oxy trong môi trường nuôi cấy có thể làm giảm hàm lượng gốc oxy hóa tự do hoạt động có nguồn gốc từ oxy (reactive oxygen species -ROS) và apoptosis, do đó thúc đẩy sự phát triển của phôi. Bên cạnh đó, ngoài ảnh hưởng đến chất lượng phôi, nồng đồ oxy có thể liên quan đến cấu trúc ty thể và bất thường nhiễm sắc thể. Nghiên cứu trên mô hình chuột đã cho thấy tổn thương do ROS gây ra làm tăng tỷ lệ phôi lệch bội, tổn thương này chủ yếu được gây ra bởi sự phân ly sai lệch của nhiễm sắc thể. Một nguyên nhân khác đến từ hệ thống nuôi cấy phôi với các yếu tố như môi trường nuôi cấy (pH và các thành phần), ánh sáng, nhiệt độ và pha khí có thể ảnh hưởng đến chất lượng nuôi cấy dẫn đến sự gia tăng đáng kể nồng độ ROS.
 
Ở người, ảnh hưởng của việc nuôi cấy với nồng độ oxy hai pha (5-2%) đối với tỉ lệ lệch bội vẫn chưa được xác định rõ ràng. Đồng thời, nồng độ oxy hai pha (5-2%) có thật sự có ích trong việc hình thành phôi nguyên bội hay không vẫn chưa được làm rõ. Mặc dù, việc thực hiện xét nghiệm PGT-A để lựa chọn phôi nguyên bội nhằm tăng tỉ lệ mang thai, nhưng tỉ lệ thành công của các chu kỳ PGT-A vẫn còn hạn chế do tỷ lệ cao của các chu kỳ không thành công hoặc không có phôi nguyên bội có thể chuyển.
 
Nghiên cứu này thực hiện trên những bệnh nhân không có phôi nang nguyên bội để chuyển vào chu kỳ sử dụng oxy đơn pha (5%) trước đó để đánh giá liệu việc sử dụng oxy hai pha (5-2%) trong chu kỳ nuôi cấy tiếp theo có thể làm tăng tỉ lệ hình thành phôi nang đạt tiêu chuẩn (qualified blastocysts – QBs) và phôi nang nguyên bội. Bên cạnh đó, sự cải thiện trong các chu kỳ với ít nhất một phôi nang nguyên bội hoặc ít nhất một phôi nang có thể chuyển (không lệch bội) cũng được so sánh giữa 2 nhóm. Mục tiêu chính của nghiên cứu là đánh giá sự hình thành phôi nang nguyên bội của hai nhóm. Mục tiêu phụ, xác định tỉ lệ hình thành phôi nang đạt tiêu chuẩn, phôi nang có thể chuyển và tỉ lệ phần trăm số chu kỳ có phôi nang có thể chuyển được giữa hai nhóm.
 
Vật liệu, phương pháp
Đây là một nghiên cứu đoàn hệ hồi cứu và một thử nghiệm lâm sàng ở một trung tâm với mục đích đánh giá ảnh hưởng của nồng độ oxy bao gồm hệ thống nuôi cấy oxy đơn pha (5%) và oxy hai pha (5-2%)  về sự hình thành phôi nang và nguyên bội trong chu kỳ PGT-A. Nghiên cứu thực hiện trên 90 phụ nữ với 180 chu kỳ thực hiện PGT-A từ tháng 3/2018 đến tháng 3/2021. Tiêu chuẩn nhận bao gồm bệnh nhân không có phôi nguyên bội trong chu kỳ trước sử dụng hệ thống nuôi cấy đơn pha (5%). Tiêu chí loại gồm các trường hợp hiến noãn, tinh trùng, vô sinh do yếu tố nam. Các chu kỳ được chia thành hai nhóm là nhóm O₂ đơn pha (5%) và O₂ hai pha (5-2%)
 
Noãn sau chọc hút được nuôi cấy trong môi trường Quinn’s Advantage Fertilization (Sage BioPharma, Trumbull, CT, USA) trong tủ cấy trigas với 5% CO₂, 5% O₂ và 90% N₂. Phương pháp thụ tinh được sử dụng trong nghiên cứu bao gồm ICSI (110 chu kỳ) và một nửa ICSI (70 chu kỳ, noãn của cùng một bệnh nhân được chia thành một nửa số noãn thực hiện thụ tinh trong ống nghiệm cổ điển và một nửa còn lại thực hiện ICSI). Nghiên cứu sử dụng môi trường chuyển tiếp và thực hiện nuôi cấy đơn đến giai đoạn phôi ngày 3 trong tủ cấy với 5% O₂. Vào ngày 3, các phôi phân chia tiếp tục được nuôi cấy nhóm trong giọt môi trường phôi nang.  
 
Trong nhóm O₂ đơn pha (5%), phôi được nuôi trong tủ cấy với 5% O₂  đến ngày 5 hoặc 6. Nhóm O₂ hai pha (5-2%), phôi được chuyển sang tủ cấy với 2% O₂ vào ngày 3 và được nuôi đến ngày 5 hoặc 6. Thực hiện sinh thiết với phôi nang ngày 5/6 chất lượng tốt.
 
Kết quả
So sánh theo cặp cho thấy không có sự khác biệt đáng kể trong loại phác đồ kích thích buồng trứng, liều lượng FSH, nồng độ E2 và P4 vào ngày tiêm hCG, số lượng noãn MII và số lượng hợp tử 2PN giữa hai nhóm. Tuy nhiên, nồng độ LH vào ngày tiêm  hCG cao hơn đáng kể ở nhóm nhóm O₂ đơn pha (5%) (2,6 ± 2,5 IU/L) so với nhóm O₂ hai pha (5-2%) (1,7 ± 1,7 IU/L) (p = 0,001). Bên cạnh đó, số lượng noãn thu được nhóm O₂ đơn pha (5%) (10,7 ± 4,7) thấp hơn so với nhóm nhóm O₂ hai pha (5-2%) (11,5 ± 5,9) (p = 0,047).
 
Trong nhóm O₂ hai pha (5-2%), tỉ lệ hình thành phôi nang đạt tiêu chuẩn (35,8%; 225/628) cao hơn so với nhóm O₂ đơn pha (5%) (23,5%; 137/582; p < 0,001). Bên cạnh đó, số lượng phôi nang nguyên bội (0,5 ± 0,8) và tỉ lệ phần trăm số chu kỳ có phôi nang có thể chuyển được cao hơn đáng kể trong nhóm O₂ hai pha (5-2%) (57,8%; 52/90) so với nhóm O₂ đơn pha (5%) (0 và lần lượt là 35,6%; 32/90; p < 0,01).
 
Phân tích hồi quy đa biến cũng chỉ ra rằng tỉ lệ phôi nang đạt tiêu chuẩn và tỉ lệ phần trăm số chu kỳ có phôi nang có thể chuyển được tương quan với hàm lượng oxy (OR 1,535; 95% KTC 1,325–1,777, và OR 3,191; 95% KTC 1,638–5,679; p < 0,001)
 
Thảo luận
Đây là nghiên cứu đầu tiền đánh giá tác động của nuôi cấy Oxy 2 pha (5-2%) lên thể bội phôi và tiềm năng phát triển ở phụ nữ không có phôi nguyên bội trong chu kỳ trước đó khi thực hiện nuôi cấy với O₂ đơn pha (5%).
 
Mặc dù mức tiêu thụ oxy tăng đáng kể vào giai đoạn nén, nhưng trong suốt quá trình biệt hóa phôi bào thành TE và ICM, hàm lượng oxy thấp thúc đẩy sự ưu tiên chuyển hóa glucose trở thành nguồn năng lượng chính giúp bảo vệ chúng khỏi căng thẳng oxy hóa quá mức. Điều này có lợi cho sự phát triển của phôi vì mức độ trao đổi chất thấp hơn có liên quan đến sự phát triển phôi tốt hơn và giảm hoạt động phosphoryl hóa cũng như tiêu thụ oxy.
 
Phôi có hoạt động trao đổi chất cao có thể làm tăng nồng độ ROS, tổn thương DNA dẫn đến phôi phát triển kém. Bên cạnh ROS nội sinh, trong môi trường nuôi cấy hoặc quá trình thao tác cũng làm xuất hiện ROS ngoại sinh. Các nghiên cứu trước đây cho thấy giảm hàm lượng oxy trong điều kiện nuôi cấy có thể làm giảm nồng độ ROS, apoptosis từ đó làm cải thiện quá trình phát triển của phôi. Tuy nhiên, hiệu quả của nồng độ oxy thấp có thể phụ thuộc vào giai đoạn phát triển của phôi. Điều chỉnh nồng độ oxy hai pha có thể có lợi cho sự phát triển của phôi.
 
Nồng độ oxy không chỉ ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất mà còn ảnh hưởng đến sự biểu hiện của các gen trong phôi tiền làm tổ. Môi trường hàm lượng oxy thấp có thể thúc đẩy sự phát triển của phôi nang và giảm apoptosis thông qua điều chỉnh các yếu tố phiên mã và enzyme chống oxy hóa. Nuôi cấy phôi dưới hàm lượng oxy hai pha có thể cải thiện chất lượng, số lượng phôi nang từ đó cải thiện các kết quả lâm sàng.
 
Kết luận
Nuôi cấy phôi dưới điều kiện O₂ hai pha (5-2%) có thể cải thiện sự phát triển của phôi và tăng tỷ lệ phôi nang nguyên bội và tỉ lệ phần trăm số chu kỳ có phôi nang có thể chuyển được ở bệnh nhân có tiên lượng kém.
 
Nguồn: Chen HH, Lee CI, Huang CC, Cheng EH, Lee TH, Lin PY, Chen CH, Lee MS. Biphasic oxygen tension promotes the formation of transferable blastocysts in patients without euploid embryos in previous monophasic oxygen cycles. Sci Rep. 2023 Mar 15;13(1):4330. doi: 10.1038/s41598-023-31472-4. PMID: 36922540; PMCID: PMC10017668.

Từ khóa: môi trường oxy hai pha, hình thành phôi nang, bệnh nhân không có phôi nguyên bội, chu kỳ oxy đơn pha