CNSH. Phan Thị Ngọc Linh – IVFMD Tân Bình
 

1. Giới thiệu

Thụ tinh trong ống nghiệm (IVF) là phương pháp hỗ trợ sinh sản phổ biến, giúp mang lại cơ hội làm cha mẹ cho hàng triệu cặp vợ chồng vô sinh. Quá trình phát triển phôi sớm sau thụ tinh rất phức tạp, bao gồm hình thành hai tiền nhân, tái cấu trúc khung tế bào, hợp nhất tiền nhân và bắt đầu phân chia. Khoảng 5% noãn đã thụ tinh trong IVF gặp tình trạng ngừng phát triển sớm ở giai đoạn tiền nhân (pronuclear - PN). Một số đột biến đồng hợp tử trong TLE6 và PADI6 đã được báo cáo gây ra hiện tượng ngừng phát triển phôi ở giai đoạn 2-4 tế bào, trong khi đột biến TUBB8 (c.322G > A, p.Glu108Lys) có thể gây thất bại hoàn toàn trong quá trình phân cắt hợp tử 2PN. Tuy nhiên, cơ chế di truyền chính xác gây ra sự ngừng phát triển PN ở các gia đình có tiền sử vô sinh vẫn chưa được làm rõ.
Hoạt hóa noãn phụ thuộc vào dao động Ca²⁺ nội bào, đóng vai trò thiết yếu trong hợp nhất tiền nhân, tổng hợp DNA và khởi động lần phân chia đầu tiên của hợp tử. Việc duy trì dao động Ca²⁺ tối ưu là điều kiện quan trọng để đảm bảo quá trình hoạt hóa noãn và hợp nhất tiền nhân. Hoạt hóa noãn nhân tạo bằng ionophore Ca²⁺ (A23187) đã giúp một số hợp tử bị ngừng phát triển ở giai đoạn PN tiếp tục phân cắt, nhưng hiệu quả vẫn còn hạn chế. Điều này cho thấy có thể tồn tại một cơ chế chưa được biết đến ảnh hưởng đến dao động Ca²⁺, dẫn đến thất bại trong hợp nhất tiền nhân.
Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã mô tả một trường hợp gia đình có nhiều thành viên gặp tình trạng tái diễn ngừng phát triển ở giai đoạn PN trong các chu kỳ IVF và ICSI. Để xác định nguyên nhân di truyền của hiện tượng này, nhóm nghiên cứu đã tiến hành giải trình tự toàn bộ exon (WES), đồng thời phân tích RNA trên hợp tử bị ngừng phát triển nhằm tìm hiểu các thay đổi trong biểu hiện gen.
 

2. Phương pháp

Nghiên cứu được thực hiện tại Trung tâm Y học Sinh sản của Bệnh viện Đại học Y Quảng Đông.
            Máu ngoại vi của bệnh nhân và thành viên gia đình được thu thập để tách chiết DNA, trong khi đó ba hợp tử bị ngừng phát triển từ bệnh nhân được thu nhận để phân tích RNA. Giải trình tự toàn bộ exon được thực hiện trên hai cá thể bị ảnh hưởng và ba cá thể không bị ảnh hưởng, sau đó các biến thể gen được xác định và xác thực bằng PCR và giải trình tự Sanger.
 

3. Kết quả

Phân tích giải trình tự cho thấy một đột biến thay thế nucleotide c.C1630T (p.R544W) trong gen RGS12, có đặc điểm di truyền từ cha sang con, có liên quan đến tình trạng ngừng phát triển ở giai đoạn PN. RGS12 là một gen quan trọng điều hòa dao động Ca²⁺ nội bào, một tín hiệu thiết yếu trong quá trình hoạt hóa noãn sau thụ tinh. Đột biến này gây rối loạn dao động Ca²⁺, dẫn đến mức độ bất thường của phức hợp thúc đẩy kỳ cuối (anaphase-promoting complex - APC) và yếu tố dừng chu kỳ tế bào (cytostatic factor - CSF), từ đó làm gián đoạn quá trình phân rã màng nhân và sao chép DNA.
Phân tích RNA cho thấy hợp tử bị ngừng phát triển có sự bất thường trong dịch mã, xử lý RNA và điều hòa chu kỳ tế bào. Cụ thể, các gen liên quan đến dao động Ca²⁺ như ORAI1 và CaMKII có mức độ biểu hiện tăng cao, trong khi các gen kiểm soát APC như EMI1 và BUB3 lại giảm biểu hiện, làm kéo dài tình trạng ức chế CSF và thúc đẩy APC hoạt động quá mức. Điều này dẫn đến sự phân hủy cyclin B không kiểm soát, phá vỡ quá trình chuyển từ kỳ giữa II (MII) sang phân bào đầu tiên của hợp tử, từ đó ngăn chặn sự hợp nhất tiền nhân và tiếp tục phân chia.
 

4. Bàn luận

Nghiên cứu này lần đầu tiên xác định biến thể RGS12 là một nguyên nhân tiềm tàng gây ra hiện tượng ngừng phát triển hợp tử ở giai đoạn PN. Phân tích RNA cho thấy sự bất thường trong tín hiệu dao động Ca²⁺ – CSF – APC, trong đó dao động Ca²⁺ bất thường dẫn đến mức CSF thấp kéo dài và mức APC cao, gây gián đoạn phân rã màng nhân và sao chép DNA.
Các gen từ mẹ đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển phôi sớm. Các đột biến trong ZAR1 và BTG4 đã được ghi nhận là gây rối loạn dịch mã mRNA mẹ và dẫn đến thất bại phân cắt hợp tử. Tuy nhiên, nguyên nhân di truyền chính xác gây ra hiện tượng ngừng phát triển PN vẫn chưa được xác định rõ ràng. Nghiên cứu này lần đầu tiên báo cáo đột biến RGS12 có nguồn gốc từ cha, di truyền theo kiểu trội trên nhiễm sắc thể thường, có liên quan đến vô sinh nữ do hợp tử dừng phát triển ở giai đoạn PN. RGS12 đóng vai trò quan trọng trong điều hòa dao động Ca²⁺ – một tín hiệu thiết yếu cho sự hoạt hóa noãn và chuyển đổi từ giảm phân sang nguyên phân. Phân tích tín hiệu phiên mã cho thấy sự suy giảm trong quá trình dịch mã, xử lý RNA và điều hòa chu kỳ tế bào, xác nhận vai trò của RGS12 trong con đường tín hiệu Ca²⁺ – CSF – APC. Các dữ liệu phiên mã thu được cho thấy đột biến RGS12 gây mất chức năng có thể dẫn đến dao động Ca²⁺ bất thường ở hợp tử 2PN, giúp lý giải tại sao phương pháp hoạt hóa noãn nhân tạo bằng ionophore Ca²⁺ chỉ mang lại hiệu quả ở mức hạn chế. Phát hiện này cũng mở ra khả năng phát triển các chất đối kháng nhằm kiểm soát mức Ca²⁺ tự do trong tế bào, như các chất cô lập Ca²⁺ như BAPTA và EGTA, để cải thiện hiệu quả điều trị vô sinh do nguyên nhân này.
 

5. Kết luận

Nhóm nghiên cứu đã xác định biến thể RGS12 là nguyên nhân tiềm năng gây ngừng phát triển của hợp tử ở giai đoạn PN trong nhiều chu kỳ IVF và ICSI. Kết quả này không chỉ mở rộng hiểu biết về nguyên nhân di truyền của vô sinh nữ mà còn cung cấp nền tảng cho các xét nghiệm di truyền trong chẩn đoán và điều trị các trường hợp vô sinh chưa rõ nguyên nhân. Trong tương lai, cần có thêm các nghiên cứu để đánh giá vai trò của RGS12 trên một nhóm bệnh nhân lớn hơn, đồng thời phát triển các phương pháp can thiệp phù hợp nhằm cải thiện hiệu quả của kỹ thuật hỗ trợ sinh sản.
 
TLTK: Ma, Tianzhong, et al. "A case report of a family with developmental arrest of human prokaryotic stage zygote." Frontiers in Cell and Developmental Biology 12 (2024): 1280797.

Từ khóa: Ngừng phát triển ở giai đoạn tiền nhân, Hợp tử, RGS12, Ca2+