Sự phát triển của thụ tinh trong ống nghiệm (IVF) gắn liền với những thay đổi và cải tiến trong hệ thống nuôi cấy phôi, đặc biệt là môi trường nuôi cấy. Thành phần của môi trường nuôi cấy đóng vai trò thiết yếu trong việc hỗ trợ quá trình phát triển phôi, ảnh hưởng trực tiếp đến các sự kiện phát triển quan trọng và tiềm năng làm tổ của phôi. Hiện nay, trong nghiên cứu và thực hành lâm sàng hướng tới sử dụng môi trường nuôi cấy có thành phần hóa học vì sự ổn định, an toàn và hiệu quả cao. Tuy nhiên, gần đây có bằng chứng cho thấy rằng môi trường nuôi cấy phôi hiện tại vẫn chưa tối ưu và cần được cải thiện thêm. 

 

Nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng túi ngoại bào (Extracellular vesicles – EVs) là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự phát triển phôi. EVs là một tập hợp không đồng nhất của các hạt có màng lipid với kích thước từ nano đến micro, được tạo ra bởi các loại tế bào khác nhau. EVs chứa các thành phần như protein, lipid, axit nucleic, và các chất chuyển hóa, từ đó gây ra nhiều tác động sinh học đa dạng. EVs đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa sự giao tiếp giữa phôi và mẹ. Vì vậy, việc bổ sung EVs vào môi trường nuôi cấy có thể là một chiến lược khả thi để tối ưu hóa hệ thống nuôi cấy phôi và nâng cao hiệu quả của thụ tinh trong ống nghiệm (IVF). Bài tổng quan này nhằm đánh giá tác động của EVs từ nhiều nguồn gốc khác nhau đối với sự phát triển phôi, đồng thời cập nhật các nghiên cứu mới gần đây về khả năng sử dụng EVs như một thành phần bổ sung trong môi trường nuôi cấy phôi in vitro.

 

Phương pháp

Nghiên cứu này tổng hợp phân tích các kết quả nghiên cứu không có giới hạn thời gian đầu đến tháng 6/2024 ở 3 cơ sở dữ liệu là Embase, PubMed, và Scopus. Tiêu chí lựa chọn gồm các nghiên cứu đề cập ảnh hưởng của EVs đến sự phát triển phôi in vitro. Tổng cộng có 28 nghiên cứu đủ tiêu chuẩn được đưa vào phân tích.

 

Tác động của EVs từ các nguồn gốc khác nhau đối với sự phát triển phôi

EVs từ dịch ống dẫn trứng

Dịch ống dẫn trứng chứa các EVs, là môi trường đầu tiên mà phôi gặp phải sau khi thụ tinh ở động vật có vú. Ống dẫn trứng bao gồm các phần infundibulum, ampulla và isthmus, nơi xảy ra quá trình thụ tinh và phát triển phôi sớm. Nhiều nghiên cứu đã đánh giá tác động của EVs từ dịch ống dẫn trứng đối với sự phát triển của phôi từ các loài động vật có vú khác nhau. Lopera-Vasquez và cộng sự (2017) báo cáo rằng bổ sung EVs từ dịch ống dẫn trứng của bò vào môi trường nuôi cấy giúp cải thiện chất lượng phôi nang so với môi trường bổ sung huyết thanh. Đồng thời, Banliat và cộng sự (2020) phát hiện rằng EVs từ dịch ống dẫn trứng đã gây ra sự thay đổi đáng kể trong thành phần phospholipid của phôi, cho thấy EVs có vai trò trong chuyển hóa lipid. Nghiên cứu của Qu và cộng sự (2020) ở thỏ cho thấy EVs giúp làm tăng tỉ lệ phôi nang và giảm ROS. Năm 2023, Li và cộng sự thực hiện đồng nuôi cấy phôi chuột với EVs từ dịch ống dẫn trứng của người. Kết quả cho thấy tỉ lệ phôi nang, tỉ lệ nở rộng và tổng số tế bào phôi nang tăng, đồng thời giảm mức ROS và tỉ lệ apoptosis.

 

EVs từ tế bào biểu mô ống dẫn trứng

Bổ sung EVs từ các tế bào biểu mô ống dẫn trứng (Oviduct epithelial cells – OECs) trong môi trường nuôi cấy có tác động tích cực đến sự phát triển của phôi ở các loài như lợn và bò. Nghiên cứu được báo cáo lần đầu tiên bởi tác giả Lopera-Vasquez và cộng sự (2016), EVs từ các tế bào biểu mô ống dẫn trứng bò (BOEC) có vai trò trung gian trong giao tiếp giữa phôi và ống dẫn trứng, có thể cải thiện chất lượng nuôi cấy phôi in vitro. Sidrat và cộng sự (2020) cho thấy exosome từ BOEC cải thiện chức năng ty thể trong quá trình phát triển tiền làm tổ. Các nghiên cứu khác đều cho kết quả tương tự (Wei và cộng sự 2022, Fang và cộng sự 2022). Bang và cộng sự (2023) đã phát hiện rằng EVs từ OECs làm giảm tỉ lệ tế bào chết theo chương trình, góp phần cải thiện sự phát triển của phôi nang.

 

EVs từ tế bào biểu mô nội mạc tử cung

EVs được xác định là yếu tố giúp truyền tải tín hiệu giữa phôi và nội mạc tử cung trong giai đoạn sớm của thai kỳ, đặc biệt trong quá trình làm tổ. Nhằm nghiên cứu sự tương tác giữa phôi và nội mạc tử cung và trong quá trình làm tổ, các nghiên cứu đã phát triển các hệ thống đồng nuôi cấy, trong đó phôi được nuôi cùng với túi ngoại bào (EVs) từ tế bào biểu mô nội mạc tử cung. Gurung và cộng sự (2020) đã nghiên cứu dịch tiết từ các tế bào biểu mô nội mạc tử cung và đồng nuôi cấy với phôi chuột. Kết quả cho thấy exosome làm tăng tổng số lượng tế bào và có độ nở rộng lớn. Mặt khác, EVs từ những bệnh nhân thất bại làm tổ nhiều lần làm giảm sự phát triển của phôi và khả năng làm tổ (Liu và cộng sự, 2020). 

 

EVs từ phôi đồng nuôi cấy

Nghiên cứu của Saadeldin và cộng sự (2014) cho thấy đồng nuôi cấy phôi lợn từ chuyển nhân tế bào soma (SCNT) với phôi đơn tính giúp cải thiện tỉ lệ phân chia và tỉ lệ hình thành phôi nang, được trung gian bởi exosome và vi túi tiết ra từ phôi đơn tính. Tương tự, Qu và cộng sự (2017) đã chứng minh rằng việc bổ sung môi trường nuôi cấy với exosome có nguồn gốc từ phôi SCNT bò cải thiện sự phát triển của phôi, ngược lại việc loại bỏ exosome làm giảm tiềm năng phát triển của phôi SCNT.

 

EVs từ tế bào màng ối

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc đồng nuôi cấy phôi với các tế bào màng ối làm tăng đáng kể tỉ lệ hình thành phôi nang so với đồng nuôi cấy với các tế bào có nguồn gốc từ tủy xương và tế bào cumulus. Perrini và cộng sự (2018) báo cáo rằng việc bổ sung các vi túi có nguồn gốc từ tế bào màng ối làm tăng tỉ lệ hình thành phôi nang và số lượng tế bào ICM. Các nghiên cứu của Lange-Consiglio và cộng sự (2020) đã chỉ ra các vi túi màng ối giúp cải thiện độ nở rộng và tỉ lệ có thai của phôi bò.

 

EVs từ dịch tử cung

Qiao và cộng sự (2018) báo cáo rằng các exosome từ dịch tử cung bò đã cải thiện tỉ lệ hình thành phôi nang, độ nở rộng, tỉ lệ ICM/TE, đồng thời giảm tỉ lệ apoptosis ở phôi nhân bản. Một nghiên cứu khác cho thấy, nuôi cấy phôi trong môi trường có bổ sung EVs từ dịch tử cung làm tăng tỉ lệ phôi nở vào ngày thứ bảy và ngày thứ chín so với nhóm đối chứng, với sự gia tăng đường kính phôi trong suốt quá trình phát triển (Aguilera và cộng sự, 2024).

 

EVs từ dịch nang noãn

EVs từ dịch nang noãn đóng vai trò quan trọng trong quá trình trưởng thành của noãn và sự phát triển phôi. Nghiên cứu của Silveira và cộng sự (2017) cho thấy các EVs từ dịch nang noãn có thể cải thiện tỉ lệ hình thành phôi nang. Tác động này được cho là do các microRNA cụ thể trong EVs điều tiết sự tương tác giữa DNA và protein trong phôi. Kết quả tương tự với nghiên cứu của Asaadi và cộng sự (2021). 

 

EVs từ tế bào gốc trung mô có nguồn gốc từ nội mạc tử cung (endMSCs)

Blazquez và cộng sự (2018) lần đầu tiên báo cáo rằng việc bổ sung EVs có nguồn gốc từ endMSCs vào môi trường nuôi cấy đã làm tăng đáng kể số lượng hình thành phôi nang và độ nở rộng của phôi. Nghiên cứu tiếp theo của nhóm tác giả cho thấy tác động có lợi lên sự phát triển của phôi từ chuột cái lớn tuổi khi bổ sung EVs từ endMSCs. 

 

EVs từ các nguồn gốc khác

Một số nghiên cứu cho thấy EVs từ tinh dịch góp phần vào sự phát triển sớm của phôi thông qua việc truyền tín hiệu giữa tinh dịch và phôi. Ma và cộng sự (2022) cho rằng việc bổ sung EVs từ tinh dịch chuột vào môi trường nuôi cấy đã giảm tỉ lệ apoptosis phôi nang và tăng tỉ lệ hình thành phôi nang cũng như tỉ lệ ICM/TE.

 

Kết luận

Việc bổ sung EVs vào môi trường nuôi cấy in vitro có thể là một chiến lược khả thi để cải thiện sự phát triển phôi người và nâng cao kết quả lâm sàng trong các liệu pháp hỗ trợ sinh sản (ART). Các nghiên cứu cho thấy EVs từ các nguồn khác nhau trong môi trường nuôi cấy có thể tăng khả năng phát triển và tiềm năng làm tổ của phôi. Ngược lại, EVs từ các bệnh nhân có tình trạng bệnh lý như lạc nội mạc tử cung hoặc thất bại làm tổ nhiều lần có thể gây tác động tiêu cực đến sự phát triển phôi. Mặc dù EVs đã nhận được sự chú ý đáng kể trong việc tối ưu hóa môi trường nuôi cấy phôi người, nhưng các tác động có lợi của EVs phụ thuộc vào nhiều yếu tố bao gồm: nguồn gốc, nồng độ, kích thước và đặc điểm phân tử.

 

Nguồn: Xue Y, Zheng H, Xiong Y, Li K. Extracellular vesicles affecting embryo development in vitro: a potential culture medium supplement. Front Pharmacol. 2024 Sep 18;15:1366992. doi: 10.3389/fphar.2024.1366992. PMID: 39359245; PMCID: PMC11445000.