CN. Đặng Ngọc Minh Thư, ThS Trần Hà Lan Thanh, ThS Nguyễn Huyền Minh Thuỵ – IVF Tâm Anh

1.      Tổng quan
Chất lượng hình thái phôi là một trong những yếu tố quan trọng quyết định thành công của chu kỳ IVF (In vitro fertilization – IVF). Nhiều nghiên cứu đã chứng minh được mối tương quan giữa hình thái phôi tốt và tỉ lệ thành công cao trong các chu kỳ IVF. Đối với phôi ngày 3, hình thái phôi được đánh giá thông qua ba thông số chính: số lượng phôi bào, kích thước phôi bào và độ phân mảnh bào tương.
 
Phân mảnh là hiện tượng đặc trưng bởi sự hiện diện của các mảnh vụn tế bào chất không chứa nhân bao quanh bởi màng tế bào. Phân mảnh đa dạng về kích thước, động học, thành phần các bào quan và phân tử (1). Theo đồng thuận về đánh giá phôi Istanbul (2011), phân mảnh có kích thước đường kính <45µm ở phôi ngày 2, và <40µm ở phôi ngày 3 (2). Thành phần cấu tạo phân mảnh chứa axit nucleic, protein, lipid, nhiễm sắc thể và các bào quan. Các bào quan như không bào, ti thể lớn, phức hợp túi và lysosome có thể được tìm thấy trong phân mảnh. Phân mảnh thường được dễ dàng quan sát ở giai đoạn phôi phân chia hơn là giai đoạn phôi dâu và phôi nang.
 
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng mức độ phân mảnh tỉ lệ nghịch với tiềm năng phát triển và làm tổ của phôi. Bài viết này nhằm mục đích cập nhật các nghiên cứu mới gần đây về các nguyên nhân gây ra phân mảnh và tác động của phân mảnh đến hiệu quả phát triển phôi cũng như kết quả lâm sàng.
 
2.      Nguyên nhân gây ra phân mảnh phôi
Có nhiều yếu tố liên quan đến hiện tượng phân mảnh phôi như chất lượng giao tử, điều kiện nuôi cấy, quá trình chết theo chương trình (apoptosis), stress oxy hoá và quá trình sửa sai di truyền ở phôi đã được biết đến.
 
Nghiên cứu của Setti và cộng sự (2021) chỉ ra rằng noãn chất lượng kém, đặc biệt ở những phụ nữ lớn tuổi, có thể ảnh hưởng đến sự phân mảnh phôi do khả năng sửa chữa sai hỏng kém (3). Ngoài ra, một số nghiên cứu ban đầu cho thấy phân mảnh DNA tinh trùng (Sperm DNA fragmentation – SDF) có liên quan đến sự hình thành phôi chất lượng kém và phân mảnh tế bào chất. Nghiên cứu của Kim và cộng sự (2019) cho thấy mức độ SDF >30% sẽ gây ra hiện tượng phân mảnh và phát triển phôi kém hơn so với nhóm có phân mảnh <30% (4). Một yếu tố khác là môi trường nuôi cấy phôi ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển và chất lượng của phôi, bao gồm cả hiện tượng phân mảnh tế bào. Nuôi cấy phôi với nồng độ oxy thấp (khoảng 5%) được cho là làm giảm tỉ lệ phân mảnh phôi so với nồng độ oxy cao (khoảng 20%) (5). Ngoài ra, các gốc oxy tự do được sản sinh quá mức trong môi trường nuôi cấy phôi có thể gây ra stress oxy hóa và hiện tượng phân mảnh (6,7). Hơn nữa, những bất thường về di truyền trong quá trình phân bào và cơ chế sửa chữa cũng có thể gây ra phân mảnh. Nuôi cấy phôi bằng hệ thống time-lapse đã ghi nhận hiện tượng phân mảnh có thể xuất phát từ việc phân chia không đồng đều của tế bào và loại bỏ các phôi bào trong quá trình phát triển. Apoptosis là một giả thuyết khác được xem là nguyên nhân dẫn đến phân mảnh. Quá trình apoptosis có thể dẫn đến sự hình thành các thể apoptotic, là các mảnh tế bào chứa các bào quan và DNA bị phân mảnh. Những thể này bị tiêu hóa bởi các tế bào thực bào lân cận, nhưng cũng có thể tồn tại trong phôi, gây ra sự phân mảnh. Ngoài ra, một số nghiên cứu cho thấy rằng phân mảnh có thể bắt nguồn từ thể cực (Polar body – PB) thứ hai. Một số giả thuyết khác về nguồn gốc của phân mảnh có thể xuất phát từ túi ngoại bào (Extracellular vesicles – EVs), ti thể, sợi mảnh trong khoang phôi (Perivitelline threads – PVTs) (1). Nhìn chung, các giả thuyết trên cho thấy phân mảnh phôi có thể có nguồn gốc từ nhiều cơ chế khác nhau, ảnh hưởng đến tiềm năng phát triển của phôi theo nhiều cách.
 
3.      Ảnh hưởng của phân mảnh phôi đến hiệu quả điều trị trong hỗ trợ sinh sản
Các nghiên cứu ban đầu đã chứng minh rằng mức độ phân mảnh cao ảnh hưởng đến sự phát triển phôi nang. Ngoài ra, độ phân mảnh cao có liên quan đến sự suy giảm kích thước khối tế bào bên trong (Inner Cell Mass – ICM) và số lượng tế bào lá nuôi (Trophectoderm – TE). Gần đây, nghiên cứu của Hur và cộng sự (2023) đề cập đến hiện tượng phân mảnh ở giai đoạn nén của phôi, đặc biệt là nén một phần. Trong nghiên cứu này, các phôi bào bị loại trừ hoặc đẩy ra ngoài trong quá trình nén là nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng phân mảnh và nén một phần. Kết quả nghiên cứu cho thấy ở những phôi nén toàn phần có tỉ lệ phát triển thành phôi nang cao hơn so với các nhóm phôi nén một phần (95,3% so với 83,1% và 82,9%; p=0,006). Phôi nén một phần có kích thước ICM nhỏ và chất lượng TE kém hơn so với phôi nén toàn phần. Cụ thể, phôi nén một phần có tỉ lệ chất lượng hình thái ICM và TE loại 1 thấp hơn so với phôi nén toàn phần (lần lượt là 25,8% so với 49,2% và 26,6% so với 44,3%; p<0,001). Ngoài ra, ​phôi nén một phần trải qua quá trình phát triển chậm hơn so với phôi nén toàn phần (trung bình 81-88 giờ so với 79,9 giờ; p<0,001). Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng 15,6% phôi có hiện tượng nén một phần là phôi khảm, so với chỉ 3,6% ở các phôi nén toàn phần (8). Điều này có thể thấy hiện tượng phân mảnh trong quá trình nén có liên quan đến việc sửa sai của phôi và loại bỏ các phôi bào bất thường, dẫn đến hiện tượng phôi khảm. Như vậy, phân mảnh không chỉ ảnh hưởng đến tốc độ phát triển và chất lượng của phôi, mà còn làm giảm khả năng phát triển thành phôi nang và tăng nguy cơ phôi khảm. Nghiên cứu tổng hợp của Yadani và cộng sự (2024), khi phân tích nhiều nghiên cứu khác nhau đã chỉ ra mối liên hệ giữa phân mảnh phôi và tỉ lệ lệch bội cao (9). Phân mảnh phôi thường liên quan đến các bất thường nhiễm sắc thể, ví dụ như monosomy và trisomy. Vì vậy, mức độ phân mảnh cao có thể ảnh hưởng đến bất thường nhiễm sắc thể của phôi, làm giảm hiệu quả làm tổ và kết cục chu sinh. Điều này cho thấy phân mảnh có thể là một yếu tố quan trọng để dự đoán tình trạng di truyền và tiềm năng phát triển của phôi.
 
Lahav-Baratz và cộng sự (2023) đã phân tích 4.210 phôi ngày 5 để xác định mối tương quan giữa phân mảnh phôi và tiềm năng làm tổ. Tổng cộng 379 phôi phân mảnh được đưa vào nghiên cứu, 58% trong số đó đã được chuyển phôi hoặc đông lạnh. Kết quả cho thấy hơn 88% phôi có độ phân mảnh dưới 19,5% chuyển phôi tươi và phôi đông lạnh có tỉ lệ trẻ sinh sống cao. Ngược lại, hơn 92% phôi có độ phân mảnh trên 27,5% bị loại bỏ hoặc không được lựa chọn để chuyển và đông lạnh do khả năng phát triển kém. Ngoài ra, kết quả của nghiên cứu còn cho thấy phân mảnh phôi không phải là thông số duy nhất quyết định khả năng làm tổ mà còn phụ thuộc vào thông số động học hình thái. Thông qua hệ thống time-lapse có thể thấy phôi có độ phân mảnh lên đến 32% vẫn có khả năng làm tổ. Cụ thể, tỉ lệ trẻ sinh sống ở những phôi này là 44%, tương tự với tỉ lệ của phôi không bị phân mảnh trong nghiên cứu (10). Như vậy, mặc dù phôi bị phân mảnh nhưng nếu có quá trình phát triển động học tốt vẫn có thể dẫn đến kết quả thai kỳ thành công. ​
 
4.      Hiệu quả của giải pháp loại bỏ phân mảnh phôi
Ngày nay, có nhiều phương pháp làm giảm tỉ lệ phân mảnh như cải thiện chất lượng giao tử, tối ưu hoá điều kiện nuôi cấy phôi, loại bỏ phân mảnh thông qua laser, … Phương pháp loại bỏ phân mảnh trực tiếp bằng laser đã được nghiên cứu và ứng dụng bước đầu cho thấy tính hiệu quả. Nghiên cứu của Eftekhari-Yazdi và cộng sự (2006) thực hiện so sánh giữa phôi ngày 2 đã loại bỏ phân mảnh bằng laser và phôi không loại bỏ phân mảnh. Kết quả cho thấy ở nhóm phôi có phân mảnh nặng (loại IV), tỉ lệ phát triển thành phôi nang đạt 42,3% sau khi được loại bỏ phân mảnh, cao hơn nhiều so với nhóm đối chứng (20%). Bên cạnh đó, số lượng tế bào chết theo chương trình (apoptosis) trong phôi giảm từ 22,99% xuống còn 3,40% sau khi loại bỏ phân mảnh (11).
 
Ngược lại, nghiên cứu của Sordia-Hernandez và cộng sự (2020) đã thực hiện loại bỏ phân mảnh bằng laser ở giai đoạn phôi ngày 3 loại B và C (theo tiêu chuẩn Hill) trước khi chuyển phôi tươi. Kết quả cho thấy, không có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê về tỉ lệ thai lâm sàng giữa nhóm loại bỏ phân mảnh và không loại bỏ phân mảnh (38,5% so với 30,8%; p=0,68) (12). Như vậy, hiệu quả của việc loại bỏ phân mảnh bằng laser vẫn còn tranh cãi. Đây là những nghiên cứu bước đầu, do đó cần thêm nghiên cứu lâu dài để chứng minh tính an toàn và hiệu quả, đặc biệt là đánh giá những tác động đến tiềm năng của phôi.
 
5.      Kết luận
Phân mảnh phôi là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả điều trị trong hỗ trợ sinh sản. Mức độ phân mảnh cao làm hạn chế tiềm năng phát triển, làm tổ của phôi và kết cục chu sinh. Hiện nay, hiệu quả của việc loại bỏ phân mảnh bằng phương pháp laser đến khả năng phát triển và làm tổ của phôi vẫn còn nhiều tranh cãi. Trong tương lai cần có nhiều nghiên cứu với cỡ mẫu lớn hơn để chứng minh liệu phương pháp này có hiệu quả để áp dụng rộng rãi trong thực hành lâm sàng hay không.
 
Tài liệu tham khảo
1.         Cecchele A, Cermisoni GC, Giacomini E, Pinna M, Vigano P. Cellular and Molecular Nature of Fragmentation of Human Embryos. Int J Mol Sci. 2022 Jan 25;23(3):1349.
2.         Alpha Scientists in Reproductive Medicine and ESHRE Special Interest Group of Embryology. The Istanbul consensus workshop on embryo assessment: proceedings of an expert meeting. Hum Reprod Oxf Engl. 2011 Jun;26(6):1270–83.
3.         Setti AS, Braga DP de AF, Provenza RR, Iaconelli A, Borges E. Oocyte ability to repair sperm DNA fragmentation: the impact of maternal age on intracytoplasmic sperm injection outcomes. Fertil Steril. 2021 Jul;116(1):123–9.
4.         Kim SM, Kim SK, Jee BC, Kim SH. Effect of Sperm DNA Fragmentation on Embryo Quality in Normal Responder Women in In Vitro Fertilization and Intracytoplasmic Sperm Injection. Yonsei Med J. 2019 May 1;60(5):461–6.
5.         Chen L, Ma S, Xie M, Gong F, Lu C, Zhang S, et al. Oxygen concentration from days 1 to 3 after insemination affects the embryo culture quality, cumulative live birth rate, and perinatal outcomes. J Assist Reprod Genet. 2023 Nov;40(11):2609–18.
6.         Mateo-Otero Y, Llavanera M, Torres-Garrido M, Yeste M. Embryo development is impaired by sperm mitochondrial-derived ROS. Biol Res. 2024 Jan 30;57(1):5.
7.         Sciorio R, Rinaudo P. Culture conditions in the IVF laboratory: state of the ART and possible new directions. J Assist Reprod Genet. 2023 Nov;40(11):2591–607.
8.         Hur C, Nanavaty V, Yao M, Desai N. The presence of partial compaction patterns is associated with lower rates of blastocyst formation, sub-optimal morphokinetic parameters and poorer morphologic grade. Reprod Biol Endocrinol RBE. 2023 Jan 28;21(1):12.
9.         Yazdani A, Halvaei I, Boniface C, Esfandiari N. Effect of cytoplasmic fragmentation on embryo development, quality, and pregnancy outcome: a systematic review of the literature. Reprod Biol Endocrinol RBE. 2024 May 14;22:55.
10.       Lahav-Baratz S, Blais I, Koifman M, Dirnfeld M, Oron G. Evaluation of fragmented embryos implantation potential using time-lapse technology. J Obstet Gynaecol Res. 2023 Jun;49(6):1560–70.
11.       Eftekhari-Yazdi P, Valojerdi MR, Ashtiani SK, Eslaminejad MB, Karimian L. Effect of fragment removal on blastocyst formation and quality of human embryos. Reprod Biomed Online. 2006 Dec;13(6):823–32.
12.       Sordia-Hernandez LH, Morales-Martinez FA, Frazer-Moreira LM, Villarreal-Pineda L, Sordia-Piñeyro MO, Valdez-Martinez OH. Clinical Pregnancy After Elimination of Embryo Fragments Before Fresh Cleavage-stage Embryo Transfer. J Fam Reprod Health. 2020 Sep;14(3):198–204. 

Từ khóa: thụ tinh trong ống nghiệm (IVF), cửa sổ làm tổ (IW), thất bại làm tổ nhiều lần.