Theo thống kê trên toàn thế giới, hiện tại ghi nhận có hơn 5 triệu trường hợp mang thai bằng phương pháp thụ tinh trong ống nghiệm (IVF). Tuy nhiên, số lượng trẻ sinh ra nhờ phương pháp này vẫn còn thấp. Nhiều báo cáo cho thấy trẻ sinh ra bằng kỹ thuật hỗ trợ sinh sản bị nhiều biến chứng chu sinh hơn so với trẻ sinh ra tự nhiên (Wang và Sauer, 2006). Bên cạnh đó, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các bất thường về nhiễm sắc thể thường xảy ra trong quá trình phát triển ban đầu ở phôi từ IVF (Vanneste và cs., 2009). Nguyên nhân dẫn đến bất thường nhiễm sắc thể vẫn chưa được hiểu rõ, tuy nhiên điều kiện nuôi cấy và những kích thích nội tiết trong quá trình điều trị có thể ảnh hưởng đến tỷ lệ dị bội ở phôi (Weghofer và cs., 2008).

Môi trường nuôi cấy phôi chứa Genomic DNA (gDNA) và Mitochondrial DNA (mtDNA) (Stigliani và cs., 2013). Tổng số DNA và nồng độ mtDNA có liên quan đến sự gia tăng phân mảnh phôi, nhưng mối tương quan giữa gDNA và sự phân mảnh phôi vẫn chưa được làm rõ (Stigliani và cs., 2013). Hiện vẫn chưa rõ lý do tại sao gDNA được phát hiện trong môi trường nuôi cấy của phôi (Fang và cs., 2019). Ngoài ra, còn có các túi ngoại bào (EVs) có vai trò quan trọng trong giao tiếp giữa các tế bào. Ba loại chính của EV là (i) mảnh vỡ tế bào (ABS, đường kính từ 500 nm- 3 μm), được giải phóng từ các tế bào trải qua apoptosis, (ii) vi hạt (MV, 100 nm- 1 μm), được tạo ra từ màng sinh chất và (iii) các ống nano (30 - 100 nm), bao gồm các exosomes (Exo) được giải phóng qua quá trình exocytosis (Dragovic và cs, 2011). Trong IVF, phôi tiết ra các exosomes vào môi trường nuôi cấy có đường kính 50 - 200 nm, biểu hiện các dấu hiệu điển hình của MV và exosomes, CD63, CD9, ALIX, và chứa mRNA OCT4 và NANOG (Giacomini và cs., 2017). Do đó, việc đánh giá các túi ngoại bào trong môi trường nuôi cấy và hàm lượng gDNA của chúng có thể phản ánh khả năng phát triển của phôi một cách không xâm lấn.

Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả thu môi trường nuôi cấy từ các phôi ICSI ngày 3 rồi đánh dấu và phân loại dựa trên chất lượng hình thái tương ứng của phôi (tốt, trung bình hoặc xấu). Xác định đặc điểm của EV phân lập từ môi trường nuôi cấy bằng cách sử dụng kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) và phân tích dòng chảy tế bào. Sau đó, các mảnh vỡ tế bào, vi hạt và exosomes được phân lập từ môi trường nuôi cấy và mỗi mẫu được đánh giá riêng lẻ bằng các phân tích theo dõi hạt nano (NTA); kích thước và nồng độ của các mảnh vỡ tế bào, vi hạt và exosomes được xác định trong mỗi mẫu môi trường nuôi cấy. Sự hiện diện của gDNA trong vi hạt và exosomes phân lập từ môi trường nuôi cấy được xác định bằng điện di và phân tích bằng phần mềm Tape Station Analysis. Cuối cùng, phân tích aCGH được sử dụng để đánh giá sự hiện diện của gDNA và các bất thường nhiễm sắc thể trong vi hạt, exosomes được phân lập từ môi trường nuôi cấy.

Theo kết quả nghiên cứu, kích thước của EV từ môi trường nuôi cấy là 100 - 200 nm tương tự như được quan sát thấy trong dịch nang. Vi hạt và exosomes được phân lập từ phôi chất lượng tốt có đường kính trung bình cao nhất (112,17 nm) so với phôi trung bình (108,02 nm) hoặc phôi xấu (102,78 nm) (p < 0,05). Không tìm thấy sự khác biệt thống kê về nồng độ vi hạt, exosomes giữa các phôi được phân loại là tốt (14,26 × 10⁸/ ml), trung bình (11,85 × 10⁸/ ml) hoặc chất lượng xấu (12,94 × 10 ⁸/ ml) (p > 0,05). Về các mảnh vỡ tế bào, không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê nào về đường kính, nồng độ của các mảnh vỡ tế bào ở các nhóm phôi. Song song với đó, có sự hiện diện của gDNA và 23 cặp nhiễm sắc thể trong các mảnh vỡ tế bào, vi hạt và exosomes. Tỷ lệ bất thường nhiễm sắc thể được phát hiện trong 23 cặp nhiễm sắc thể trong các mẫu EV (24,9%) cao hơn đáng kể so với các bất thường được phát hiện trong các mẫu phôi tương ứng (8,7%) (p = 0,03). Tỷ lệ tương đồng về chấm nhiễm sắc thể được phát hiện trong phôi và trong các mẫu EVs tương ứng của chúng là 70 - 80%. Sự khác biệt này có thể là do sự hiện diện của tế bào cumulus, và thậm chí cả các thể cực (Hammond và cs., 2016). Ngoài ra, các phôi dị bội có thể trải qua quá trình tự sửa chữa và tự điều chỉnh, điều này có liên quan đến khả năng phát triển của phôi (Barbash-Hazan và cs., 2009). Quá trình tự điều chỉnh của phôi dị bội có thể giải thích tại sao các bất thường nhiễm sắc thể được phát hiện trong phôi thấp hơn bất thường nhiễm sắc thể được phát hiện trong các EV do chúng tiết ra.

Nghiên cứu cho thấy, kích thước EVs của phôi có thể được sử dụng như một phương pháp không xâm lấn để đánh giá khả năng phát triển của phôi. Nghiên cứu chứng minh phôi ngày 3 tiết ra các EV mang gDNA và có sự hiện diện của 23 cặp nhiễm sắc thể trong EVs được phân lập từ môi trường nuôi cấy phôi. Bên cạnh đó, gDNA thu từ EVs có tỷ lệ bất thường nhiễm sắc thể cao và tỷ lệ này không phải lúc nào cũng phù hợp với tỷ lệ ở phôi. Do đó, việc phân tích gDNA trong EV không phải là nguồn vật liệu hoàn toàn đáng tin cậy để tiên lượng tiềm năng của phôi, ít nhất là cho tới thời điểm hiện tại.

Nguồn: Veraguas, D., Aguilera, C., Henriquez, C., Velasquez, A. E., Melo-Baez, B., Silva-Ibañez, P., Rodriguez-Alvarez, L. (2020). Evaluation of extracellular vesicles and gDNA from culture medium as a possible indicator of developmental competence in human embryos. Zygote, 1–12. doi:10.1017/s0967199420000593

Từ khóa: Đánh giá các túi ngoại bào và gDNA từ môi trường nuôi cấy như một chỉ số tiên lượng về khả năng phát triển ở phôi người