CNSH. Trần Nhật Ánh Dương – IVFMD Tân Bình

Ti thể là một bào quan di truyền từ mẹ đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng cho sự tồn tại và phát triển của tế bào. Ở noãn và phôi giai đoạn sớm, ti thể là bào quan hiện diện nhiều nhất, là yếu tố quyết định đối với tiềm năng phát triển của phôi. Sự suy giảm và rối loạn chức năng của ty thể là một trong những dấu hiệu nổi bật của quá trình lão hóa và xảy ra ở tất cả các loại tế bào trong cơ thể, bao gồm cả noãn. Tế bào noãn rất nhạy cảm với các rối loạn ty thể và bất kỳ những tổn hại hay thay đổi tiêu cực nào của ty thể đều gây ảnh hưởng đến chất lượng noãn, đây được cho là lý do chính dẫn đến hiệu suất sinh sản kém ở phụ nữ lớn tuổi.

Trong thập kỷ qua, liệu pháp thay thế ty thể (Mitochondrial replacement therapy- MRT) đã được phát triển để cải thiện chất lượng tế bào noãn và tiềm năng phát triển của phôi có liên quan đến rối loạn ty thể, bao gồm cả lão hóa. Tuy nhiên, các quy trình chuyển ti thể dị hợp thông thường bị vấp phải những mối quan tâm lớn về vấn đề đạo đức và hạn chế về nguồn tế bào, hợp tử hiến tặng. Do đó, chuyển ty thể tự thân là một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn trong việc cải thiện chất lượng noãn và sự phát triển của phôi, đặc biệt là đối với những bệnh nhân bị giảm số lượng ti thể trong tế bào và giảm sản xuất ATP, chẳng hạn như ở phụ nữ lớn tuổi. Thế nhưng theo một số quan sát và nghiên cứu thì hình thái và hoạt động của ty thể trong tế bào soma khác với ty thể ở tế bào noãn và việc chuyển ty thể từ tế bào soma là không đủ trong việc cải thiện chất lượng noãn và tiềm năng phát triển phôi ở những cá thể chuột già. Một phát hiện mới về các tế gốc vạn năng cảm ứng (induced pluripotent stem cells- iPS) có chứa các ti thể hình tròn với các mào (cristae) kém phát triển và hình thái giống như chưa trưởng thành, tương tự như ty thể trong tế bào noãn. Chính vì vậy mà nhóm nghiên cứu (2021) đã đề xuất một chiến lược mới để cải thiện kết quả thụ tinh ống nghiệm ở những bệnh nhân nữ lớn tuổi thông qua chuyển ty thể từ tế bào iPS. 

Phương pháp: Nghiên cứu sử dụng mô hình chuột cái non (2 tháng tuổi) và chuột cái ICR già (8 đến 10 tháng tuổi), có biểu hiện giảm khả năng sinh sản đáng kể và khiếm khuyết ty thể. Với các phương pháp thực hiện như thu nhận nguyên bào sợi từ phôi chuột ICR (mouse embryo fibroblast-MEF), tái lập trình MEF để tạo dòng tế bào iPS, phân lập ty thể từ các tế bào iPS, MEF và vi tiêm ty thể vào tế bào noãn đã thụ tinh và chuyển phôi. Sử dụng các phương pháp phân tích miễn dịch huỳnh quang, nhuộm Mitotracker, xác định điện thế màng ty thể, phân tích số bản sao mtDNA và dùng kính hiển vi điện tử để so sánh hình thái và hoạt động của ty thể ở ba loại tế bào là noãn, iPS và MEF.

Một số kết quả thu nhận được:

• Lão hóa gây ra những bất thường về chức năng và hình thái của ti thể ở tế bào noãn của chuột

Bằng cách thu nhận tế bào noãn của chuột già và chuột non để xem xét các đặc điểm hình thái và chức năng của ty thể. Kết quả cho thấy cả ti thể trong noãn của chuột già và chuột non đều có hình thái giống nhau. Tuy nhiên, một tỷ lệ lớn các tế bào noãn ở chuột già mang các ty thể bất thường về hình thái như chất nền không đồng nhất, không tạo mào,... Bên cạnh đó, kết quả cũng ghi nhận được số lượng bản sao mtDNA trong noãn ở chuột già thấp hơn đáng kể so với noãn ở chuột non, tương tự như vậy, mức ATP cũng thấp hơn đáng kể. Những kết quả này chỉ ra rằng noãn ở những cá thể già có liên quan đến các khiếm khuyết về hình thái, số lượng, chức năng của ti thể và sẽ được di truyền toàn bộ cho các phôi đời sau.

• Ty thể ở tế bào iPS và tế bào noãn có hình thái và chức năng tương tự nhau

Quan sát bằng kính hiển vi điện tử chỉ ra rằng tương tự như trong tế bào noãn, ti thể trong tế bào iPS cũng có cấu trúc chưa trưởng thành hình cầu đặc trưng, ​​trong khi tế bào MEF biểu hiện ti thể dạng sợi hoặc dài với số lượng mào nhiều hơn. Bên cạnh việc so sánh hình thái, nhóm tác giả đã tiến hành so sánh hoạt động trao đổi chất trong ty thể của các loại tế bào này thông qua việc đánh giá điện thế màng ty thể. Kết quả thu nhận được là tế bào iPS và tế bào noãn có tiềm năng màng ty thể tương tự nhau, thấp hơn đáng kể so với tế bào MEF.

• Liệu pháp chuyển ty thể từ tế bào iPS giúp cải thiện tiềm năng phát triển của phôi IVF ở những cá thể chuột cái già

Sau khi phân lập ty thể từ các tế bào iPS, MEF và tiêm chúng vào noãn đã thụ tinh, kết quả cho thấy rằng chuyển ty thể từ tế bào iPS hay MEF đều có thể cải thiện tỷ lệ phát triển của phôi giai đoạn tiền làm tổ. Tuy nhiên, một phân tích chi tiết hơn chỉ ra rằng việc chuyển các ty thể có nguồn gốc từ iPS có thể đẩy nhanh quá trình phát triển ở giai đoạn phôi nang. Sau khi chuyển phôi, tỷ lệ đậu thai ở những phôi được tiêm ty thể từ iPS cũng cao hơn đáng kể.

• Chuyển ty thể từ tế bào iPS giúp cải thiện chức năng hoạt động của ty thể

Ở giai đoạn phân cắt, phôi được tạo ra từ những con chuột già có số lượng bản sao mtDNA thấp hơn so với những con non và lượng mtDNA sẽ giảm dần cho đến giai đoạn phôi nang. Việc chuyển ti thể từ các tế bào iPS, không chỉ bù đắp lượng mtDNA bị mất, mà còn tăng cường hoạt động trao đổi chất để sản xuất năng lượng của ty thể trong các phôi giai đoạn tiền làm tổ ở những cá thể chuột cái già.

Kết luận
Nghiên cứu đã chứng minh rằng việc tiêm ty thể có nguồn gốc từ iPS vào tế bào noãn đã thụ tinh có thể trực tiếp cải thiện tiềm năng phát triển của phôi từ những cá thể cái già và do đó giúp nâng cao tỷ lệ mang thai sau quá trình thụ tinh ống nghiệm. Từ kết quả nghiên cứu trên đã đề xuất một chiến lược mới đầy tiềm năng để cải thiện kết quả thụ tinh ống nghiệm ở bệnh nhân nữ lớn tuổi thông qua chuyển ty thể từ tế bào iPS tự thân, điều này cũng tránh những lo ngại về vấn đề đạo đức đối với các chiến lược chuyển ty thể hiện tại.

Nguồn: Chao Zhang, Li Tao, Yuan Yue , Likun Ren, Zhenni Zhang , Xiaodong Wang , Jianhui Tian , Lei An; Mitochondrial transfer from iPS cells rescues developmental potential of in vitro fertilized embryos from aging females; Biology of Reproduction; 2021 January 28.

Từ khóa: Chuyển ty thể từ tế bào iPS giúp cải thiện tiềm năng phát triển của phôi thụ tinh trong ống nghiệm ở phụ nữ lớn tuổi