Mở đầu

Tế bào nhân thực bao gồm nhiều bào quan con, giúp kiểm soát tốt hơn các quá trình trao đổi chất và điều hòa tế bào. Nhiễm sắc thể và các đại phân tử liên quan được đóng gói trong nhân tế bào, tuy nhiên, nhân không phải là cấu trúc cố định mà sẽ phân rã để thực hiện quá trình phân chia tế bào, và tái lập lại trong kỳ trung gian của chu kỳ tế bào. Đối với phôi người giai đoạn trước khi làm tổ, các phôi bào thường chỉ có một nhân, tuy nhiên hiện tượng hai hoặc nhiều nhân (multinucleation - MN) cũng xuất hiện trong 2-3 chu kỳ phân bào đầu tiên. MN trong phôi bào bị coi là dấu hiệu tiên lượng tiêu cực cho sự phát triển của phôi.

 

Hình thái nhân, phát hiện đa nhân và tỉ lệ phát sinh đa nhân

Ở giai đoạn hai tế bào, nhân xuất hiện dưới dạng cấu trúc hình tròn được xác định rõ ràng, chứa  vật chất dạng hạt mịn và một vài cấu trúc giống như hạch nhân. Công nghệ timelapse (TLT) ghi nhận nhân hình thành ngay sau lần phân chia đầu tiên, mở rộng đến đường kính 18 μm và duy trì đến ngay trước khi diễn ra chu kỳ phân chia thứ hai. Khi có sự xuất hiện đa nhân (hai đến bốn nhân), dù nhỏ hơn và kích thước đa dạng, chúng vẫn có cùng đặc điểm và hình thái. Ở giai đoạn phôi bốn tế bào, các nhân ít nhìn thấy rõ hơn và gần như không thể phân biệt chính xác sau giai đoạn năm tế bào. Phôi giai đoạn phân chia sớm có thể có một hoặc nhiều hoặc toàn bộ phôi bào đa nhân.

 

Một nghiên cứu từ cuối những năm 1990 dựa trên quan sát tĩnh trên kinh hiển vi cho thấy khoảng 15% trong số hơn 1800 phôi giai đoạn 2 - 4 tế bào vào ngày 2 có hiện tượng đa nhân. Khoảng 50% phôi 2 tế bào có cả hai phôi bào đa nhân, trong khi dưới 8% phôi 4 tế bào có MN ở tất cả các phôi bào. Công nghệ TLT đã cải thiện khả năng giám sát phôi MN hiệu quả hơn bằng cách quan sát lặp lại mỗi 15–30 phút. Một nghiên cứu cho thấy chỉ 27% phôi MN có thể được phát hiện bằng quan sát tĩnh trong khung giờ đánh giá phôi theo Đồng thuận Istanbul. Một nghiên cứu khác cũng xác nhận sự vượt trội của TLT với tỷ lệ phôi MN được phát hiện là 25% so với 5% khi quan sát tĩnh trong 2000 phôi được nghiên cứu. TLT còn cho thấy MN là trạng thái động, với tỷ lệ phôi MN giảm từ 37–42% ở giai đoạn 2 tế bào xuống còn 11–16% ở giai đoạn 4 tế bào.

 

Cơ chế phát sinh

Hiện tượng MN là kết quả của những cơ chế hoặc hiện tượng: sự hợp nhất của các tế bào đơn nhân, nhân đôi nhiễm sắc thể mà không kèm theo phân chia tế bào, rối loạn chức năng thoi vô sắc trong quá trình phân chia, hoặc sự hình thành màng nhân bị khiếm khuyết.

 

Công nghệ TLT đã cho phép ghi nhận sự hợp nhất phôi bào và sự thất bại trong phân chia phôi, được gọi chung là bất thường phân chia ngược (reverse cleavage - RC). RC có thể xảy ra ngay từ lần phân bào đầu tiên với tỷ lệ từ 1% đến 5% ở các loại phôi khác nhau. Các cơ chế tế bào của RC vẫn hoàn toàn chưa rõ ràng. Sự hợp nhất tinh trùng - noãn được điều hoà bởi nhiều protein phức tạp, vì vậy có thể  khả năng dung hợp của noãn được truyền lại một cách bất thường cho các phôi bào con trong các chu kỳ phân bào đầu tiên.

 

Cơ chế thứ ba dẫn đến hiện tượng MN liên quan đến chức năng thoi vô sắc. Thoi vô sắc gặp rủi ro đặc biệt trong lần phân chia đầu tiên do quá trình chuyển đổi phức tạp về cấu trúc và chức năng từ kiểu giảm phân sang kiểu nguyên phân, và sự thất bại của các yếu tố điều hoà từ mẹ hoặc cha. Quá trình nhiều bước của cơ chế phân chia tế bào có thể thất bại do hai lý do: (i) hai thoi vô sắc ban đầu có thể giữ khoảng cách quá xa trong quá trình phân cắt, khiến các nhiễm sắc thể của mẹ và cha phân tách hoàn toàn độc lập vào mỗi tế bào con; hoặc (ii) sự không hoàn hảo hoặc sáp nhập không hoàn toàn của hai thoi vô sắc có thể dẫn đến cấu trúc vi ống ba cực hoặc nhiều cực, dẫn đến sự phân chia nhiễm sắc thể hỗn loạn. Kết quả là các phôi bào hình thành từ lần nguyên phân đầu tiên sẽ có tình trạng MN.

 

Sự xáo trộn trong cơ chế hình thành màng nhân cũng có thể dẫn đến MN. Ở chuột, chromokinesin Kid/kinesin-10 góp phần vào việc đóng gói nhiễm sắc thể trong kỳ sau. Sự mất chức năng của Kid/kinesin-10 dẫn đến sự hình thành các tế bào đa nhân, đặc biệt là ở hợp tử và phôi sớm.

 

Cuối cùng, MN có thể xảy ra như một hệ quả của quá trình sao chép gen người. Có bằng chứng cho thấy các vùng gen đặc biệt với ít vùng mã hoá có thể được sao chép DNA một phần trong khoảng thời gian hạn hẹp của pha S. Nếu điều này xảy ra, khi các nhiễm sắc tử tách ra ở kỳ sau, DNA sao chép không hoàn chỉnh có thể gây ra stress cơ học, đứt gãy nhiễm sắc thể và các lỗi phân chia, dẫn đến các bất thường trong quá trình hình thành nhân sau nguyên phân.

 

Kết quả lâm sàng

Giai đoạn phôi phân chia

Vào đầu những năm 2000, một nghiên cứu hệ thống lớn gồm 1395 chu kỳ IVF/ICSI đã làm sáng tỏ một số khía cạnh của phôi MN: (i) MN quan sát được ở 33,6% phôi giai đoạn phân chia, phôi ngày 2 (27,4%) phổ biến hơn ngày 3 (15,1%); (ii) MN làm tăng phân mảnh phôi và giảm số lượng phôi bào ở cả ngày 2 và 3; (iii) tỷ lệ làm tổ giảm khi chuyển phôi MN. Các nghiên cứu khác cũng chỉ ra rằng MN liên quan đến chất lượng phôi kém và giảm tỷ lệ làm tổ cũng như tỷ lệ sinh sống. MN cũng có tương quan với tình trạng dự trữ buồng trứng kém, các yếu tố vô sinh nam, phân mảnh DNA tinh trùng. Nghiên cứu trên TLT, MN làm trì hoãn thời gian phân chia phôi từ khi hai tiền nhân biến mất đến giai đoạn 5 phôi bào, và tăng gấp 2-3 lần tỉ lệ phân chia phôi trực tiếp.

 

Giai đoạn phôi nang

Một nghiên cứu trên gần 6000 phôi cho thấy tỷ lệ hình thành phôi nang giảm đáng kể ở những phôi có một hoặc nhiều phôi bào MN so với phôi bình thường (lần lượt là 11,4%, 6,5% và 51%). Các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng sự hiện diện của hai nhân ở giai đoạn hai tế bào có thể là hiện tượng lành tính và phôi vẫn có thể phát triển bình thường. Tuy nhiên, MN ở các giai đoạn phân chia sau có thể liên quan đến tình trạng phôi đa bội và giảm khả năng làm tổ sau khi chuyển phôi nang.

 

Kết quả xét nghiệm lệch bội

Các nghiên cứu ban đầu phân tích nhiễm sắc thể cho thấy phôi có MN ở giai đoạn phân chia có nguy cơ cao bất thường lệch bội nhiễm sắc thể so với phôi bình thường. Tuy nhiên, kết quả này chưa chắc chắn do phương pháp phân tích (sử dụng một phôi bào từ phôi ngày 3) và công nghệ phân tích (lai huỳnh quang). Một phân tích theo dõi hơn 1000 phôi nang ngày 5-6 cho thấy MN ở giai đoạn hai và bốn tế bào có tỉ lệ phát sinh phôi lệch bội cao hơn gấp 2 và 6 lần. Ngược lại, trong một phân tích tổng hợp nghiên cứu mối tương quan giữa động học phôi và phôi lệch bội, MN ở giai đoạn hai tế bào không làm gia tăng nguy cơ lệch bội, nhưng gợi ý tiềm năng tiên đoán nếu MN tồn tại ở giai đoạn bốn tế bào. Vì vậy, hiện tại, dữ liệu về sàng lọc nhiễm sắc thể chưa xác định mối liên hệ giữa MN và bất thường lệch bội nhiễm sắc thể của phôi nang.

 

Kết luận

Sự phát triển của kỹ thuật nuôi cấy dài ngày, theo dõi phôi liên tục TLT và sàng lọc di truyền trước làm tổ phát hiện lệch bội (PGT-A) cung cấp các bằng chứng về hiện tượng MN rõ ràng hơn. MN có thể phát sinh do ba cơ chế chính: hợp nhất phôi bào, thất bại trong phân cắt phôi bào và rối loạn chức năng thoi vô sắc. MN có tương quan đến hình thái phôi kém, bất thường phân chia, phôi phát triển chậm và giảm kết quả lâm sàng. Khoảng 40% phôi giai đoạn phân chia có thể bị ảnh hưởng, nhưng MN là hiện tượng có thể đảo ngược. Nhiều phôi MN vẫn có khả năng phát triển thành phôi nang. Dữ liệu hiện tại không cung cấp bằng chứng rõ ràng rằng MN có ảnh hưởng đến tỷ lệ nguyên bội nhiễm sắc thể hay khả năng làm tổ của phôi nang. 

 

Nguồn: Embryo multinucleation: detection, possible origins, and implications for treatment - Giovanni Coticchio, Cristina Lagalla, Marilena Taggi, Danilo Cimadomo, Laura Rienzi, Embryo multinucleation: detection, possible origins, and implications for treatment, Human Reproduction, 2024;, deae186, https://doi.org/10.1093/humrep/deae186