CNSH. Lê Thị Quỳnh – IVFMD SIH – Bệnh viện Phụ sản Quốc tế Sài Gòn

Tổng quan
Vô sinh là một mối lo ngại lớn về sức khỏe cộng đồng, ảnh hưởng đến 10-15% các cặp vợ chồng trên toàn cầu, với nguyên nhân do nam giới chiếm một nửa số trường hợp. Vô tinh không tắc nghẽn (NOA), một dạng vô sinh nam nghiêm trọng do suy sinh tinh, là nguyên nhân phổ biến nhất, ảnh hưởng đến 10% nam giới vô sinh. Tuy nhiên, nguyên nhân của khoảng 75% trường hợp NOA vẫn chưa được xác định, cho thấy đây là một đặc điểm phức tạp chịu ảnh hưởng của cả yếu tố di truyền và môi trường.
Protein PIWI, thuộc họ protein Argonaut, có bốn loại ở người: PIWIL1, PIWIL2, PIWIL3 và PIWIL4. Các protein này chủ yếu được biểu hiện trong tế bào mầm và đóng vai trò quan trọng trong việc bất hoạt retrotransposon thông qua liên kết với piRNA (RNA nhỏ không mã hóa). Quá trình bất hoạt này, đạt được nhờ methyl hóa DNA và biến đổi histone, là rất cần thiết cho sự thành công của quá trình sinh tinh.
Nhiều nghiên cứu trên chuột đã chỉ ra rằng sự thiếu hụt gen PIWIL4 dẫn đến ngừng giảm phân trong sinh tinh, gây ra vô sinh ở con đực. Điều này cho thấy vai trò thiết yếu của PIWIL4 trong quá trình sinh sản.
Liên quan đến các biến thể di truyền phổ biến trong gen PIWIL4, một số nghiên cứu đã báo cáo mối liên hệ giữa các đa hình một nucleotide (SNP) khác nhau, bao gồm cả rs508485, với nguy cơ vô sinh nam cao hơn. Tuy nhiên, ý nghĩa chức năng của các biến thể rs508485 vẫn chưa rõ ràng, và có nhiều tranh luận về mối liên hệ của nó với các dạng vô sinh nghiêm trọng như NOA hay thiểu tinh trùng nghiêm trọng. Mặc dù một số giả thuyết cho rằng biến thể này ảnh hưởng đến sự ổn định mRNA hoặc ái lực liên kết của microRNA (miRNA) điều hòa, cơ chế phân tử chính xác vẫn còn mơ hồ.
Do đó, nghiên cứu này được thực hiện nhằm xác định mối liên hệ giữa biến thể PIWIL4-rs508485 và NOA trong một nhóm đối tượng gốc Âu. Mục tiêu chính là làm sáng tỏ vai trò chức năng và cơ chế phân tử của biến thể này trong cơ chế bệnh sinh của vô sinh nam.
Vật liệu và Phương pháp
Nghiên cứu này được tiến hành trên hai nhóm dân số độc lập, gốc châu Âu, bao gồm tổng cộng 1.516 nam giới vô sinh do suy sinh tinh nghiêm trọng (SPGF) và 2.451 nam giới có khả năng sinh sản. Nhóm ca bệnh được chẩn đoán NOA theo tiêu chí của WHO, và tất cả các nguyên nhân vô sinh đã biết đều được loại trừ một cách có hệ thống. Khoảng một nửa số bệnh nhân NOA đã trải qua thủ thuật TESE để phân loại thành các nhóm mô học nhỏ hơn.
Mẫu DNA của các đối tượng được phân tích kiểu gen để xác định đa hình rs508485 trong gen PIWIL4. Dữ liệu được phân tích bằng mô hình hồi quy logistic và phân tích tổng hợp để so sánh các nhóm và xác định ý nghĩa thống kê. Để tìm hiểu cơ chế chức năng của biến thể này, một phân tích tin sinh học toàn diện đã được thực hiện để dự đoán các miRNA có thể bị ảnh hưởng. Các công cụ như TargetScan và miRBase được sử dụng để xác định các vị trí mục tiêu tiềm năng trên vùng 3'-UTR của PIWIL4.
Cuối cùng, để kiểm tra các dự đoán này, một đoạn DNA chứa biến thể rs508485 đã được nhân bản vào vector plasmid. Các tế bào HEK-293T được chuyển gen với các plasmid này và miRNA bắt chước. Sử dụng hệ thống xét nghiệm luciferase kép, các nhà nghiên cứu đã đo hoạt tính luciferase để xác nhận sự liên kết đặc hiệu của miRNA và từ đó làm sáng tỏ tác động chức năng của biến thể di truyền này lên gen PIWIL4 và quá trình sinh tinh.
Kết quả
Mối liên hệ của biến thể PIWIL4-rs508485 với vô sinh nam
Ban đầu, các tác giả không tìm thấy mối liên hệ đáng kể giữa đa hình rs508485 và vô sinh nam nói chung. Tuy nhiên, khi phân tích sâu hơn các phân nhóm, biến thể này cho thấy mối liên hệ mạnh mẽ với các kiểu hình vô sinh nam nghiêm trọng nhất: kết quả TESE âm tính (TESEneg) và hội chứng chỉ có tế bào Sertoli (SCO). Phân tích tổng hợp dữ liệu từ các nhóm nghiên cứu đã xác nhận mối liên hệ này với ý nghĩa thống kê cao (P<0,003 cho cả hai phân nhóm). Điều này chứng tỏ rs508485 không phải là yếu tố nguy cơ chung mà là yếu tố cụ thể đối với các dạng vô sinh cực đoan nhất.
Cơ chế chức năng của biến thể rs508485
Để làm sáng tỏ cơ chế sinh học, các tác giả đã thực hiện một loạt các phân tích. Phân tích tin sinh học cho thấy biến thể rs508485 và các biến thể liên quan đều ảnh hưởng đến gen PIWIL4 và chồng chéo với các dấu hiệu biểu sinh quan trọng. Đáng chú ý, phân tích cũng liên kết rs508485 với nồng độ testosterone sinh khả dụng, một dấu hiệu quan trọng của chức năng sinh sản.
Quan trọng nhất, vì rs508485 nằm ở vùng 3'-UTR của gen PIWIL4, các tác giả đã tập trung vào tương tác của nó với miRNA điều hòa. Các thí nghiệm chức năng đã chứng minh rằng biến thể này làm thay đổi ái lực liên kết của hai miRNA quan trọng: hsa-miR-215-3p và hsa-miR-136-3p. Cụ thể, khi có alen C, hsa-miR-215-3p liên kết và ức chế hoạt động của gen PIWIL4, trong khi hsa-miR-136-3p không liên kết. Ngược lại, khi có alen T, hsa-miR-136-3p liên kết mạnh mẽ và ức chế hoạt động của gen, trong khi hsa-miR-215-3p không có tác động đáng kể. Điều này cho thấy biến thể rs508485 hoạt động như một công tắc phân tử, điều chỉnh việc ức chế gen PIWIL4 bằng cách thay đổi các miRNA liên kết, từ đó ảnh hưởng đến quá trình sinh tinh và làm tăng nguy cơ vô sinh nam.
Thảo luận
Việc hiểu cơ sở di truyền của suy sinh tinh nghiêm trọng (SPGF) là rất quan trọng cho việc tư vấn và quản lý lâm sàng. SPGF là một tình trạng phức tạp, và các nghiên cứu gần đây đã nhấn mạnh vai trò của RNA không mã hóa và các protein PIWI trong việc điều hòa quá trình sinh tinh.
Nghiên cứu này đã phân tích vai trò của đa hình rs508485 trong gen PIWIL4 và đã xác định rằng alen T của rs508485 là một yếu tố nguy cơ cụ thể đối với các kiểu hình vô sinh nam cực đoan nhất: SCO và kết quả chiết xuất tinh trùng từ tinh hoàn âm tính. Mặc dù các nhóm nghiên cứu độc lập ban đầu có kết quả không hoàn toàn giống nhau do quy mô mẫu nhỏ.
Các phân tích tin sinh học cho thấy biến thể rs508485 có liên quan đến các dấu hiệu biểu sinh chromatin hoạt động, các vị trí liên kết yếu tố phiên mã quan trọng cho sinh tinh (như GATA và MEIS1), và nồng độ testosterone sinh khả dụng. Điều này củng cố mối liên hệ giữa rs508485 và các kiểu hình vô sinh nam cụ thể.
Cơ chế phân tử chính mà các tác giả khám phá là rs508485 ảnh hưởng đến quá trình điều hòa sau phiên mã của gen PIWIL4 bằng cách thay đổi ái lực liên kết của miRNA.
Sự gián đoạn này có thể dẫn đến suy giảm tế bào mầm và cuối cùng là SCO, phù hợp với mối liên hệ lâm sàng mà chúng tôi quan sát được.
Ý nghĩa lâm sàng và Hạn chế
Nghiên cứu này không chỉ xác định rs508485 là một dấu ấn di truyền của SCO mà còn xác định hsa-miR-215-3p và hsa-miR-136-3p là các chất điều hòa mới của PIWIL4. Điều này thúc đẩy hiểu biết của chúng ta về nguyên nhân gây SCO và gợi ý các hướng đi hứa hẹn cho các liệu pháp điều trị nhắm mục tiêu.
Từ góc độ lâm sàng, kiểu gen rs508485 có thể bổ sung cho các dấu ấn lâm sàng đã có, giúp đánh giá toàn diện và tư vấn trước phẫu thuật tốt hơn cho bệnh nhân vô sinh nam.
Tuy nhiên, nghiên cứu vẫn có một số hạn chế: khoảng một nửa bệnh nhân NOA thiếu chẩn đoán mô bệnh học, và các xét nghiệm chức năng được thực hiện in vitro chỉ tập trung vào một SNP. Cần có các nghiên cứu tiếp theo in vivo và trên các quần thể đa dạng để xác nhận và mở rộng các phát hiện này.
Tóm lại, nghiên cứu này đã cung cấp bằng chứng chức năng mạnh mẽ về vai trò của biến thể rs508485 trong cơ chế bệnh sinh của các dạng vô sinh nam cực đoan nhất, mở đường cho các chiến lược điều trị cá nhân hóa.

Từ khoá: vô sinh nam, NOA, SCO, TESE, PIWIL4, piRNA, miRNA, SNP.

Tài liệu tham khảo: Sara González-Muñoz et al, A genetic variant in the 3′-UTR of PIWIL4 confers risk for extreme phenotypes of male infertility by altering miR-215 and miR-136 binding affinity, Human Reproduction, 2025;, deaf107, https://doi.org/10.1093/humrep/deaf107