CN. Pạm Bích Vân -  Tâm Anh

Các nghiên cứu lâm sàng so sánh các loại môi trường nuôi cấy phôi đã cho thấy sự lựa chọn môi trường nuôi cấy có thể ảnh hưởng đến hiệu quả IVF, cũng như ảnh hưởng đến sự tăng trưởng bào thai và cân nặng sơ sinh của trẻ được thụ tinh ống nghiệm. Hiện nay, các sản phẩm thương mại được sử dụng phổ biến thay cho dung dịch muối tự pha, nhưng công thức cụ thể thường không được công bố đầy đủ. Hai hệ thống nuôi cấy chính đang được áp dụng là: (1) hệ thống môi trường tuần tự dựa theo nguyên lý “trở về tự nhiên” (back to nature), mô phỏng điều kiện sinh lý từ ống dẫn trứng đến tử cung, và (2) hệ thống môi trường liên tục tuân theo nguyên lý “để phôi tự lựa chọn” (let the embryo choose), cung cấp tất cả thành phần thiết yếu trong một môi trường duy nhất. Sự thiếu minh bạch về thành phần đang là rào cản cho việc tối ưu hóa môi trường nuôi phôi. Nghiên cứu này nhằm cung cấp phân tích định lượng toàn diện về thành phần 80 mẫu môi trường từ 11 thương hiệu thương mại.

Phương pháp

Nghiên cứu phân tích 80 mẫu môi trường nuôi cấy và chất bổ sung protein khác nhau bao gồm 23 loại môi trường hoàn chỉnh (đã được nhà sản xuất bổ sung sẵn), 33 mẫu môi trường bổ sung thủ công, 14 môi trường chưa bổ sung và 10 chất bổ sung protein từ 11 thương hiệu thương mại đã được thu thập tại Hà Lan (2019–2020). Sau khi phân chia aliquot vào các ống eppendorf và bảo quản ở −80°C, các mẫu chưa bổ sung được bổ sung thủ công theo hướng dẫn nhà sản xuất trước khi phân tích. Các thành phần được phân tích gồm 40 chỉ số hóa sinh và điện giải: glucose, pyruvate, L-/D-lactate, 21 acid amin, L-/D-carnitine, 7 ion chính (Na⁺, K⁺, Cl⁻, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe, PO₄³⁻), uric acid, albumin, tổng protein, các enzyme alanine aminotransferase (ALAT), aspartate aminotransferase (ASAT), và 3 loại immunoglobulin (IgA, IgG, IgM) được định lượng bằng Cobas 8000 và UPLC-MS/MS. Toàn bộ mẫu được rã đông và xử lý đồng thời cho mỗi lần đo, và các kỹ thuật viên tiến hành đo đạc đều được làm mù tên sản phẩm và thương hiệu, đảm bảo tính khách quan.

Kết quả

+ Nguồn năng lượng chuyển hóa

• Nồng độ glucose thể hiện mô hình cao–thấp–cao trong hệ thống môi trường tuần tự: nồng độ cao ở môi trường thụ tinh (2,5–3,0 mM), rất thấp ở giai đoạn phân chia (≤0,5 mM), và trở lại nồng độ cao ở giai đoạn phôi nang (2,5–3,3 mM). Một số môi trường liên tục như GAIN Complete lại có nồng độ glucose cao bất thường (>2,1 mM).

• Lactate dạng L được phát hiện trong hầu hết các môi trường nuôi phôi sẵn sàng sử dụng, trừ ORIGIO Universal IVF. Nồng độ lactate dao động giữa các hãng (2–50 mM), với mức cao nhất trong IVC-TWO (~50 mM) và thấp nhất trong CSCM-NX(C) (~1 mM). Một số môi trường như Early Cleavage và MultiBlast chứa cả hai dạng L- và D-lactate. Sự phân bố nồng độ giữa các giai đoạn phát triển và các thương hiệu không đồng nhất, cho thấy khác biệt đáng kể trong thiết kế môi trường.

• Pyruvate được phát hiện phổ biến với nồng độ 0,2–0,3 mM ở giai đoạn thụ tinh và phân chia, giảm còn 0,1–0,2 mM ở giai đoạn phôi nang. Hệ thống môi trường liên tục có nồng độ giống với giai đoạn thụ tinh và phân chia của cùng thương hiệu (0,2–0,3 mM), trừ G-TL cao hơn đáng kể.

• Carnitine là một chất chống oxy hóa và hỗ trợ chuyển hóa acid béo, không được phát hiện trong phần lớn môi trường, ngoại trừ một số mẫu bổ sung SPS (chứa L-carnitine >0,2 µM).

+Acid amin

• Acid amin thiết yếu (histidine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, phenylalanine, threonine, tryptophan, valine): hiện diện nhiều trong môi trường giai đoạn phôi nang, nhưng rất thấp hoặc không phát hiện trong môi trường thụ tinh và phân chia. Tuy nhiên, môi trường Global Fertilization lại có nồng độ amino acid thiết yếu tương đương với môi trường giai đoạn phôi nang của các hãng khác.

• Acid amin không thiết yếu (alanine, arginine, asparagine, aspartic acid, glutamine, glutamic acid, glycine, proline, serine, tyrosine) không theo mô hình rõ rệt, với nồng độ dao động từ 50–150 μM ở phần lớn mẫu, nhưng một số môi trường có glycine đạt >3000 μM (EmbryoGen, ORIGIO Sequential, Sydney IVF)  cao gấp hơn 10 lần mức trung bình. Glutamine xuất hiện chủ yếu ở các môi trường đã bổ sung sẵn (25–378 μM), trong khi hầu như vắng mặt ở dạng chưa bổ sung (ví dụ: SSS).

+Thành phần điện giải và vi lượng

• Các ion chính (Na⁺, K⁺, Cl⁻, Ca²⁺, Mg²⁺, PO₄³⁻) được phát hiện có mặt trong gần như tất cả các môi trường, nhưng có sự dao động lớn về nồng độ giữa các thương hiệu và các giai đoạn phát triển.

+Các thành phần khác

• Uric acid và các globulin miễn dịch (IgA, IgG, IgM) không được phát hiện hoặc ở mức gần bằng 0. Hàm lượng albumin và protein toàn phần thường dao động dưới 10 mM.

Bàn luận

Nghiên cứu này cung cấp phân tích toàn diện nhất đến nay về thành phần của 80 mẫu môi trường nuôi cấy phôi thương mại, bao gồm cả hệ thống tuần tự và liên tục. Bằng cách định lượng 40 thành phần, nhóm tác giả đã xác nhận sự khác biệt đáng kể giữa các loại môi trường, đồng thời cho thấy sự thiếu nhất quán giữa các sản phẩm và dữ liệu in vivo. Kết quả cho thấy không có hai môi trường nuôi nào giống hệt nhau, mặc dù có những điểm tương đồng, nồng độ của nhiều thành phần khác nhau giữa các loại môi trường. Nồng độ glucose trong nhiều môi trường hiện thấp hơn nhiều so với mức sinh lý, trong khi nồng độ lactate và pyruvate rất biến thiên (từ 0 đến 719), dẫn đến tỷ lệ lactate/pyruvate không ổn định, điều này ảnh hưởng đến cân bằng chuyển hóa và tiềm năng phát triển của phôi. Về amino acid, các acid amin không thiết yếu hiện diện trong hầu hết các môi trường, nhưng acid amin thiết yếu lại thường bị loại bỏ hoặc có nồng độ thấp ở giai đoạn sớm. Glycine và glutamine được thêm vào với nồng độ khác nhau tùy môi trường, trong đó glutamine thường sử dụng ở dạng ổn định như alanyl-glutamine để tránh tích tụ ammonium. Cuối cùng, mặc dù nồng độ các ion như Ca²⁺ (1,1–2,7 mM) và Mg²⁺ (0,2–2,0 mM) trong môi trường nuôi tương đồng với giá trị sinh lý đo được in vivo, nồng độ K⁺ trong hầu hết môi trường thấp hơn đáng kể so với mức sinh lý (15,8–21,2 mM).

Kết luận

Nghiên cứu cho thấy thành phần môi trường nuôi phôi người giữa các hãng rất khác nhau và chưa có công thức tối ưu rõ ràng. Việc minh bạch thành phần và nghiên cứu thêm về môi trường in vivo là cần thiết để cải thiện hiệu quả và độ an toàn của IVF.

Nguồn: ZAGERS, M. S., et al. The composition of commercially available human embryo culture media. Human Reproduction, 2025, 40.1: 30-40.