ThS. Hồ Lan Trâm - Bệnh viện Mỹ Đức

1. Giới thiệu

Chất lượng noãn đóng vai trò then chốt trong sự thành công của các kỹ thuật hỗ trợ sinh sản. Vì vậy, các nghiên cứu về việc cải tiến phác đồ, tối ưu hoá thành phần trong môi trường và điều kiện nuôi cấy liên tục được thay đổi và quan tâm. Trong đó, ở mức độ phân tử, các nghiên cứu về tiềm năng của noãn thông qua các dấn ấn sinh học và con đường truyền tín hiệu được quan tâm. Trong những năm gần đây, những tiến bộ trong kỹ thuật phân tích phân tử đã cung cấp cho các nhà nghiên cứu khả năng khám phá các mô hình biểu hiện gen trong tế bào hạt với độ chính xác và độ nhạy cao. Vì tế bào hạt đóng vai trò trung tâm trong trưởng thành của noãn, liên tục phản ứng với vi môi trường ở nang noãn. Thông qua việc phân tích của các gen này, các nhà nghiên cứu đặt mục tiêu xác định các dấu ấn sinh học mới có thể dự đoán đáng tin cậy khả năng phát triển của noãn, tiềm năng phát triển phôi sau này, có khả năng cách mạng hóa các kỹ thuật hỗ trợ sinh sản hiện tại.

2. Mối liên hệ giữa noãn và tế bào hạt

Tế bào hạt quanh noãn là một loại tế bào sinh dưỡng bắt nguồn từ những tế bào lát dẹt. Vào tuần 18-20 của thai kỳ, những tế bào này tạo thành một lớp bao xung quanh tất cả các noãn GV, gọi là các tiền tế bào hạt, phức hợp này gọi là các nang noãn nguyên thuỷ. Cùng với sự phát triển của nang noãn, các tiền tế bào hạt thay đổi hình dạng từ lát dẹt thành dạng khối vuông và gia tăng về số lượng tạo thành nhiều lớp, điều này góp phần khiến nang noãn gia tăng về mặt kích thước. Noãn và các tế bào hạt phát triển song hành với nhau cho đến cuối giai đoạn nang noãn có hốc. Ở giai đoạn này, các tiền tế bào hạt biệt hoá thành hai dòng tế bào khác nhau về vị trí cũng như chức năng. Các tế bào nằm gần noãn sẽ được biệt hóa thành các tế bào hạt (Cumulus cell), tạo nên phức hợp noãn - tế bào hạt; các tế bào nằm xa hơn sẽ biệt hóa thành các tế bào granulosa (Hình 1).

Hình 1. Sự biệt hoá của tế hạt ở giai đoạn nang noãn có hốc

Giữa noãn và các tế bào hạt có sự tương tác chặt chẽ với nhau trong suốt quá trình phát triển. Trong đó, noãn sản xuất các nhân tố (Oocyte-secreted factors – OSFs) giúp điều hòa các chức năng của tế bào hạt, bào gồm tăng sinh, mở rộng, chống apoptosis tế bào hạt. Thật vậy, noãn cần các cơ chất năng lượng, amino acid, cũng như cholesterol, tuy nhiên các gen mã hóa cho các quá trình nói trên không được biểu hiện ở noãn. Noãn phải tiếp nhận các chất nói trên từ quá trình sinh tổng hợp diễn ra ở tế bào hạt kế cận. Bên cạnh đó, trên tế bào hạt chứa các thụ thể FSH và LH, là các nội tiết tố quan trọng trong quá trình phát triển của noãn. Thông qua các liên kết khe và kênh vận chuyển xuyên màng, tế bào hạt cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết và tham gia vào các con đường điều hoà nội tiết, hỗ trợ sự phát triển và trưởng thành noãn.

Hai OSFs tiêu biểu và được nghiên cứu nhiều nhất là GDF9 và BMP15. Trong đó, GDF9 đóng vai trò quan trong quá trình giãn nở tế bào hạt thông qua điều hoà biểu hiện của các gen, bao gồm HAS2, PTEGR2, SMAD2/3, CYP19A1, PRDX2, TNFAIP6, PTX3 VÀ PTGS2. Nhiều nghiên cứu đã sử dụng việc đánh giá biểu hiện của gen mục tiêu là GDF-9 cùng các gen hạ nguồn của nó được xem là công cụ hữu ích trong dự đoán chất lượng noãn [1]. Ngoài ra, GDF9 và BMP15 được chứng minh hệ chặt chẽ với nhau, thông qua các con đường PI3K/AKT và Smad2/3 (Persani và cộng sự, 2014). BMP15 còn có kích thích sản xuất estrogen và FSH để điều hoà sự phát triển của noãn (Hình 2).


 

Hình 2: Noãn và tế bào cumulus điều chỉnh sự phát triển, chức năng của nhau dựa vào giao tiếp hai chiều [1]

1. Sự biểu hiện gene trên tế bào hạt

Như đã phân tích, tế bào hạt đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng noãn, do đó tiềm năng phát triển của noãn có thể được đánh giá gián tiếp thông qua biểu hiện gen trên các tế bào này. Một số gene thường được sử dụng để đánh giá năng lực phát triển của noãn được trình bày trong Bảng 1 dưới đây.

Bảng 1: Các gen mục tiêu thường được sử dụng trong nghiên cứu về biểu hiện gen ở tế bào hạt [1].

 
Các nghiên cứu thấy sự biểu hiện của GREM1 là chỉ dấu quan trọng cho sự trưởng thành của noãn, trong đó, các noãn có tiềm năng sẽ tăng biểu hiện của GREM1 trên tế bào hạt của chúng, thúc đẩy sự hình thành nang noãn, tăng cường hoạt động của thoi vô sắc và dẫn đến sự trưởng thành ở noãn [2, 3].

Bên cạnh đó, sự biểu hiện của HAS2 ở tế bào hạt cũng liên quan đến tỷ lệ thụ tinh cao. Hầu hết các bằng chứng cho thấy HAS2  là một dấu chỉ quan trọng cho chất lượng noãn,  tỷ lệ thụ tinh và tỷ lệ phôi tốt [4], [5]. Hơn nữa, sự biểu hiện của HAS2 chịu tác động của hCG hoặc LH, tác nhân kích hoạt trưởng thành noãn [6].

Trong một phân tích tổng hợp của Faizal AM và cộng sự được công bố vào năm 2024 cho thấy sự biểu hiện của GREM1, HAS2 và PTGS2 có liên quan đến tỷ lệ trưởng thành noãn, sự thụ tinh và sự phát triển của phôi [7].

Bên cạnh các chỉ số về tỷ lệ trưởng thành noãn và kết quả phôi học, biểu hiện gen của tế bào hạt cũng là công cụ hữu ích để đánh giá hiệu quả của các phương thức nuôi cấy và thành phần môi trường nuôi cấy. Trong một nghiên cứu của Phạm H.H. và cộng sự, nhóm tác giả đã so sánh phương pháp nuôi cấy đơn và nuôi cấy nhóm trong mô hình IVM hai pha. Bên cạnh việc phân tích các tỷ lệ về sự trưởng thành noãn và phôi học, sự biểu hiện gen trên tế bào hạt (AREG, HAS2, TRPM7, GREM1 và CDC42) cũng được sử dụng để đánh giá sự khác biệt giữa 2 phương thức nuôi cấy ở mức độ phân tử [8].

1. Kết luận và kiến nghị trong tương lai

Tế bào hạt duy trì mối liên hệ mật thiết với noãn xuyên suốt quá trình phát triển nang noãn. Vì vậy, việc phân tích biểu hiện gen trên các tế bào này không chỉ là phương pháp không xâm lấn, mà còn cung cấp thông tin gián tiếp nhưng giá trị về tình trạng chức năng và tiềm năng phát triển của noãn. Đây là công cụ hữu ích để đánh giá hiệu quả và tính an toàn của các kỹ thuật hỗ trợ sinh sản hiện nay, đồng thời góp phần làm sáng tỏ nhiều khía cạnh trong sinh lý học sinh sản.
Trong thời gian tới, cần có thêm các nghiên cứu hệ thống nhằm xác định các gen đặc hiệu, phục vụ từng mục tiêu đánh giá cụ thể từng mục đích nghiên cứu.
 
 Tài liệu tham khảo 
1.         ZHAO, B., et al., Gene expression of granulosa and cumulus cells: The prospect in predicting the quality and developmental competence of oocytes in vitro maturation. BIOCELL, 2020. 44(4): p. 487--499.
2.         Sfakianoudis, K., et al., Molecular Drivers of Developmental Arrest in the Human Preimplantation Embryo: A Systematic Review and Critical Analysis Leading to Mapping Future Research. Int J Mol Sci, 2021. 22(15).
3.         Fragouli, E., M.D. Lalioti, and D. Wells, The transcriptome of follicular cells: biological insights and clinical implications for the treatment of infertility. Hum Reprod Update, 2014. 20(1): p. 1-11.
4.         Monsivais, D., M.M. Matzuk, and S.A. Pangas, The TGF-β Family in the Reproductive Tract. Cold Spring Harb Perspect Biol, 2017. 9(10).
5.         McKenzie, L.J., et al., Human cumulus granulosa cell gene expression: a predictor of fertilization and embryo selection in women undergoing IVF. Hum Reprod, 2004. 19(12): p. 2869-74.
6.         Yung, Y., et al., HAS2-AS1 is a novel LH/hCG target gene regulating HAS2 expression and enhancing cumulus cells migration. J Ovarian Res, 2019. 12(1): p. 21.
7.         Faizal, A.M., et al., Unravelling the role of HAS2, GREM1, and PTGS2 gene expression in cumulus cells: implications for human oocyte development competency - a systematic review and integrated bioinformatic analysis. Front Endocrinol (Lausanne), 2024. 15: p. 1274376.
8.         Pham, H.H., et al., Effect of single versus grouped culture of human cumulus-oocyte complexes in PCOS women treated with biphasic in vitro maturation: A sibling oocyte pilot study. Reprod Med Biol, 2024. 23(1): p. e12587.