ThS. Nguyễn Huỳnh Cẩm Tú – IVF Tâm Anh
 
Giới thiệu
Trong hỗ trợ sinh sản, việc theo dõi hiện tượng thụ tinh đã trở thành một quy trình quan trọng để phân biệt hợp tử hai tiền nhân (2 pronuclei - 2PN) - thích hợp để điều trị, với các hợp tử bất thường 1PN và 3PN. Trên thực tế, 1PN và 3PN hiếm khi được sử dụng vì được cho là có bất thường nhiễm sắc thể. Một vài nghiên cứu đã khảo sát động học hình thái của hợp tử bất thường, nhưng còn hạn chế về chất lượng, số lượng và những thay đổi tế bào tổng thể.
Nhóm nghiên cứu đã vẽ ra sơ đồ động học hình thái chi tiết đầu tiên của thụ tinh 1PN và 3PN. Dữ liệu nghiên cứu làm sáng tỏ nhiều hiện tượng và một số trường hợp chưa được mô tả trước đây do sự phát triển không bình thường của tiền nhân, đồng thời đặt ra những câu hỏi khoa học và lâm sàng có ý nghĩa.
 
Phương pháp
Nghiên cứu hồi cứu sử dụng công nghệ quan sát phôi liên tục time-lapse (Time-lapse technology – TLT) các hợp tử 2PN (N = 2517), 1PN (N = 41) và 3PN (N = 27) được tạo ra trong các chu kỳ tiêm tinh trùng vào bào tương noãn (Intracytoplasmic sperm injection - ICSI) từ tháng 10 năm 2019 đến tháng 12 năm 2020. Kích thích buồng trứng tối thiểu bằng clomiphene citrate. Các trường hợp liên quan đến giao tử trữ lạnh hoặc tinh trùng từ phẫu thuật bị loại trừ.
 
Kết quả
Nghiên cứu gồm 1231 cặp vợ chồng với các nguyên nhân vô sinh khác nhau. Tỷ lệ các ca vô sinh do yếu tố nam chiếm tỷ lệ đáng kể (36,1%). Số noãn trung bình thu được mỗi chu kỳ là 2,5, trong đó trung bình 2,0 noãn trưởng thành hữu dụng. Tổng cộng 3001 noãn được ICSI, với tỷ lệ thụ tinh 2PN, 1PN và 3PN lần lượt là 87,3%, 1,6% và 4,6%; 185 noãn không tạo thành PN và không phát triển tiếp hay phân chia. So với phôi 2PN, tỷ lệ phát triển thấp dần ở nhóm 3PN và 1PN, với tỷ lệ phôi nang lần lượt là 63,3%, 44,1% và 9,8% (p< 0,0001). Ngoài ra, cả tuổi mẹ và bố đều cao hơn ở nhóm 3PN.
 
Động học của hiện tượng tống xuất thể cực thứ hai (polar body II – PBII), sóng tế bào chất và quầng sáng (halo) tế bào chất
Sự tống xuất PBII được thấy ở hầu hết noãn thụ tinh 2PN (99,9%), 1PN (100,0%) hoặc phần lớn 3PN (92,1%). Đôi khi, PBII thoát ra và hòa với tế bào chất, tần suất cao hơn ở  thụ tinh bất thường (p<0,0001). Hiếm hơn, các hợp tử 2PN và 1PN tống xuất một phần tế bào chất khác, được gọi là PBIII.
Sóng tế bào chất được thấy ở hầu hết hợp tử 2PN và 3PN (99,8% và 100%, tương ứng), nhưng tỷ lệ thấp hơn ở hợp tử 1PN (82,9%) (p<0,0001). Thời gian trung bình của sự kiện này là tương đương nhau.
Halo tế bào chất, hầu hết không đối xứng, hình thành với tỷ lệ tương tự ở hợp tử của cả ba nhóm (>95%). Thời gian trung bình của sự xuất hiện, định vị trung tâm, tái phân bố và biến mất của halo khác nhau ở ba nhóm, với xu hướng kéo dài thời gian giữa các sự kiện trong nhóm 1PN. Trong nhóm 1PN, PN đơn là của mẹ hoặc của bố ở 17 và 24 hợp tử tương ứng; trong khi ở 121 hợp tử 3PN, PN thừa là của mẹ.
 
Động học của PN và hạch nhân
Nhóm nghiên cứu so sánh động học của PN, phân biệt PN mẹ và bố và hạch nhân giữa ba nhóm. Thời gian trung bình xuất hiện PN mẹ tương đương nhau. Trong 99,9% hợp tử 2PN, PN mẹ hình thành gần vỏ tế bào và gần PBII; chỉ có 2 hợp tử xuất hiện ở xa PBII hoặc không có sự tống xuất PBII. Hơn 94% hợp tử 1PN và 3PN cũng xuất hiện PN mẹ ở vị trí gần vỏ tế bào và gần PBII. Thời gian xuất hiện PN bố bị chậm lại ở hợp tử 3PN (p=0,0127). PN bố chủ yếu xuất hiện ở trung tâm hoặc ở vị trí trung gian giữa trung tâm tế bào và vỏ, rất hiếm khi xuất hiện ở vỏ. Thời gian xuất hiện PN thừa, có thể là của mẹ, trong hợp tử 3PN là 6,7 giờ, vị trí xuất hiện chủ yếu là ở vỏ và gần PBII. Dữ liệu về sự tiếp xúc của các PN chỉ liên quan đến nhóm 2PN và 3PN. Quá trình sắp xếp của PN tương tự giữa hai nhóm, xảy ra ở trung tâm (80–81%). Tuy nhiên, thời gian sự kiện này xảy ra chậm hơn gần 4 giờ trong nhóm 3PN (p<0,0001). Ngay trước khi tiêu biến, các PN ở hợp tử 2PN vẫn còn liền kề với tỷ lệ cao hơn (p=0,0159).
So với 2PN, diện tích của PN mẹ lớn hơn ở hợp tử 1PN, nhưng nhỏ hơn ở hợp tử 3PN (p<0,0001). Các PN bố thể hiện xu hướng tương tự (p<0,0001). Diện tích của PN thứ ba trong nhóm 3PN trung bình nhỏ hơn 50% so với diện tích của PN mẹ và PN bố. Thời gian phân hủy PN mẹ và bố tương đương giữa nhóm 2PN và 3PN nhưng bị chậm lại từ 5–13 giờ ở nhóm 1PN (p=0,0002 và p <0,0001, tương ứng).
Ở các PN mẹ của hợp tử 3PN, hạch nhân sắp xếp dọc theo khu vực tiếp giáp PN ở tỷ lệ thấp hơn so với nhóm 2PN (p=0,0001). Tỷ lệ sắp xếp hạch nhân giảm khoảng 50% ở các PN mẹ của hợp tử 1PN (p=0,0001), nhóm này không có sự tiếp xúc của PN. Ở các PN bố, tỷ lệ sắp xếp hạch nhân không có sự khác biệt thống kê giữa ba nhóm. Thời gian và tỷ lệ sắp xếp hạch nhân ở PN mẹ và bố tương tự nhau trong ba nhóm, mặc dù có xu hướng bị chậm ở hợp tử 1PN. Trong hợp tử 3PN, tỷ lệ và thời gian sắp xếp hạch nhân trong PN thứ ba tương tự như của PN mẹ và bố. Trong hợp tử 1PN, thời gian và tỷ lệ sắp xếp hạch nhân tương tự giữa PN mẹ và bố. Số lượng hợp tử 1PN có hoặc không có sắp xếp hạch nhân là 14 (34,2%) và 27 (65,8%) tương ứng. Các thông số động học (tỷ lệ phát triển, thời gian phát triển và tỷ lệ phát triển bất thường) của các nhóm này chủ yếu tương tự nhau, mặc dù kích thước mẫu nhỏ làm hạn chế ý nghĩa của quan sát này.
 
Động học của phôi
So với nhóm 2PN, thời gian phân chia (từ t2 đến t8) bị trì hoãn đồng đều ở hợp tử 1PN và 3PN, đặc biệt là ở nhóm 1PN (p=0,0188-0,0001). Tỷ lệ phân chia bất thường (trực tiếp, nhanh, không đối xứng, ngược) tương tự giữa hợp tử 2PN và 3PN, nhưng cao hơn nhiều ở nhóm 1PN (p=0,0298-0,0196). Tỷ lệ đa nhân tương đương nhau giữa ba nhóm ở các giai đoạn t2 và t4. Tỷ lệ phôi bị phân mảnh và mức độ phân mảnh có xu hướng cao hơn ở phôi 1PN và 3PN (p=0,0001). Các xu hướng này không thay đổi trong phôi 1PN có nguồn gốc từ mẹ và bố. Thời gian hình thành phôi dâu và phôi nang bị trì hoãn ở phôi 1PN, và phát triển thành phôi nang muộn hơn 10 giờ so với phôi 2PN và 3PN. Vào thời điểm 92 giờ sau thụ tinh, phôi 1PN vẫn ở giai đoạn trước nén (p=0,0295). Tuy nhiên, đánh giá hình thái của sự nén (C1-C4), cũng như tỷ lệ và số lượng phôi bào bị loại bỏ hoặc xuất ra, tương đương nhau giữa ba nhóm. Ở giai đoạn phôi nang, chất lượng hình thái của khối tế bào bên trong và lớp tế bào lá nuôi tương tự ở nhóm 2PN và 3PN. Chỉ có 4 phôi 1PN phát triển đến giai đoạn phôi nang. Các xu hướng hình thành phôi dâu và phôi nang không thay đổi trong phôi 1PN có nguồn gốc từ mẹ và bố.
 
Bàn luận
Nghiên cứu này cho thấy hợp tử 1PN và 3PN không phải là kết quả của sự hợp nhất hoặc phân tách PN. Đặc biệt, tuổi của cả mẹ và bố đều cao hơn trong các trường hợp 3PN nên cần khuyến khích các nghiên cứu đánh giá tác động của sự lão hóa giao tử trong thụ tinh.
Từ quan sát TLT, nhóm nghiên cứu xác nhận không có sự tồn tại của thụ tinh ‘0PN’. Các phôi ‘0PN’ từ hợp tử mà hiện tượng PN tiêu biến đã xảy ra trước khoảng thời gian kiểm tra PN được khuyến cáo. Vì vậy, trong trường hợp không có TLT và xét theo tỷ lệ hợp tử 2PN và 3PN (trong nghiên cứu này, tương ứng là 87,3% và 4,7% noãn thụ tinh), việc sử dụng lâm sàng các phôi ‘0PN’ có thể dẫn đến khoảng 5% rủi ro chuyển phôi 3PN.
Hiện tượng thất bại trong việc hình thành tiền nhân từ mẹ hoặc bố có thể gợi ý việc sử dụng tinh trùng hiến hoặc noãn hiến trong các chu kỳ tiếp theo.
Sóng tế bào chất ở hợp tử 1PN có nguồn gốc từ mẹ gợi ý rằng khả năng tổ chức trung thể và tạo thành trung tử độc lập với khả năng phát triển của nhân tinh trùng.
Nghiên cứu này cũng bác bỏ giả thiết hợp tử 3PN phát sinh từ việc không thể đẩy PBII ra ngoài noãn. Quan sát của nhóm nghiên cứu cho thấy PBII bị tống xuất nhưng tất cả hoặc hầu hết các cromatid vẫn còn trong bào tương của noãn, làm cho hai tiền nhân riêng biệt của mẹ được hình thành. Một số bất thường hiếm gặp trong thụ tinh như tái hấp thu PBII, tống xuất PBIII  cũng góp phần chỉ ra vỏ noãn như một miền chức năng riêng biệt, rất quan trọng để hoàn thành thụ tinh bình thường.
Sự khác biệt về kích thước PN theo thứ tự giảm dần từ 1PN, 2PN rồi đến 3PN phụ thuộc vào tỷ lệ giữa lượng cromatin được tổ chức trong PN và thể tích bào tương.
Đáng chú ý, nghiên cứu này gợi ý rằng 1PN là một hiện tượng đặc biệt gây hại, gây phân cắt bất thường, ngừng phát triển sớm, ảnh hưởng tỷ lệ hình thành phôi nang (khoảng 10%),… có thể do thiếu tính phân cực ở 1PN. Ngoài ra, thụ tinh thất bại cũng là một lĩnh vực đầy tiềm năng cho các nghiên cứu sinh sản và điều trị vô sinh.

Kết luận
Nghiên cứu này đề xuất sơ đồ động học toàn diện đầu tiên về thụ tinh bất thường ở người, bổ sung cho mô tả trước đó về sự hình thành hợp tử bình thường của Coticchio và cộng sự năm 2018. Dữ liệu tiết lộ một số khía cạnh mới về thụ tinh 1PN và 3PN, chẳng hạn như sự đa dạng giữa các hợp tử 1PN có nguồn gốc từ mẹ và bố, các chức năng độc lập của các thành phần nhân và ngoài nhân của tinh trùng, kiểu sai sót dẫn đến thụ tinh 3PN, và những sự xáo trộn phân cắt làm các hợp tử bất thường phát triển kém. Kết quả này mở ra những câu hỏi khoa học mới, chẳng hạn như vỏ noãn có phải là một đơn vị chức năng quan trọng đối với thụ tinh; những cân nhắc lâm sàng quan trọng, ví dụ, nguồn gốc của thụ tinh 1PN từ mẹ hay bố - có thể cải thiện phương pháp tiếp cận và điều trị thụ tinh bất thường.
 
Tài liệu tham khảo: Ezoe K, Takahashi T, Shimazaki K, Miki T, Tanimura Y, Amagai A, Sawado A, Akaike H, Mogi M, Kaneko S, Kato M, Kato K, Tarozzi N, Borini A, Coticchio G. Human 1PN and 3PN zygotes recapitulate all morphokinetic events of normal fertilization but reveal novel developmental errors. Hum Reprod. 2022 Sep 30;37(10):2307-2319. doi: 10.1093/humrep/deac177. PMID: 35950593.

Từ khóa: sự thụ tinh, thể cực, tiền nhân, sự phát triển phôi, phôi nang, time-lapse, thụ tinh bất thường