Đông lạnh cực nhanh noãn: hướng tiếp cận mới trong Bảo quản lạnh giao tử

Trong bối cảnh nhu cầu bảo tồn khả năng sinh sản ngày càng gia tăng, đặc biệt ở phụ nữ trì hoãn sinh con hoặc cần điều trị ung thư, đông lạnh noãn đã trở thành kỹ thuật quan trọng trong hỗ trợ sinh sản (HTSS). Hiện nay, thủy tinh hóa (vitrification) được xem là “tiêu chuẩn vàng” nhờ khả năng hạn chế hình thành tinh thể đá nội bào bằng cách sử dụng nồng độ cao các chất bảo quản lạnh (cryoprotectant agents – CPA) kết hợp tốc độ hạ nhiệt nhanh. Tuy nhiên, quy trình này yêu cầu noãn tiếp xúc CPA trong thời gian tương đối dài (12-15 phút), làm tăng nguy cơ độc tính hóa học và stress thẩm thấu. Để khắc phục hạn chế này, kỹ thuật đông lạnh cực nhanh/rã đông nhanh (Ultra-fast vitrification/Rapid Elution – UFV/RE) được phát triển với mục tiêu rút ngắn thời gian tiếp xúc với CPA xuống khoảng 1–2 phút nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả bảo quản lạnh [1,2]. Bên cạnh tiềm năng giảm tổn thương tế bào, phương pháp này còn góp phần đơn giản hóa thao tác, rút ngắn thời gian thực hiện và tối ưu hóa quy trình labo, từ đó nâng cao hiệu quả vận hành trong các trung tâm HTSS.

Noãn là tế bào có kích thước lớn, hàm lượng nước nội bào cao và bộ xương tế bào nhạy cảm với biến đổi nhiệt độ cũng như áp suất thẩm thấu [2]. Trong thủy tinh hóa truyền thống, noãn trải qua giai đoạn cân bằng thẩm thấu kéo dài trước khi tiếp xúc với môi trường có nồng độ chất bảo vệ lạnh cao, làm tăng nguy cơ mất nước quá mức và độc tính của CPA, từ đó ảnh hưởng đến tính toàn vẹn cấu trúc noãn [1]. Kỹ thuật thủy tinh hóa cực nhanh (Ultra-Fast Vitrification, UFV) tận dụng tốc độ gia nhiệt nhanh nhằm rút ngắn thời gian tiếp xúc với CPA, hạn chế tổn thương do độc tính và giảm biến đổi cấu trúc nội bào. So với thủy tinh hóa tiêu chuẩn, UFV/RE giúp rút ngắn đáng kể thời gian xử lý từ khoảng 15 phút xuống còn khoảng 2 phút trong giai đoạn làm lạnh và từ 7 phút xuống khoảng 1 phút trong giai đoạn rã đông [2].

Nguyên lý của kỹ thuật UFV dựa trên sự chênh lệch giữa hệ số dẫn thủy lực (Lp) và độ thấm CPA (Ps) của màng noãn. Vì Lp lớn hơn Ps, nước tự do thoát ra ngoài nhanh hơn tốc độ CPA khuếch tán vào trong. Tại mốc 60 giây của quy trình UFV, noãn đạt đến thể tích tối thiểu – thời điểm nước tự do được loại bỏ triệt để nhất. Lúc này, độ nhớt của bào tương tăng cao giúp tế bào chuyển sang trạng thái thủy tinh ngay lập tức khi tiếp xúc với nhiệt độ cực thấp mà không cần chờ đợi sự cân bằng hoàn toàn. Song song đó, quy trình RE ứng dụng tốc độ gia nhiệt cực nhanh để ngăn chặn hiện tượng tái kết tinh (ice recrystallization). Bằng cách sử dụng CPA không thẩm thấu nồng độ cao ở môi trường ngoại bào, quy trình RE điều tiết chính xác tốc độ nước đi vào tế bào, hạn chế tình trạng sốc thẩm thấu, giúp duy trì toàn vẹn cấu trúc noãn sau rã đông.

Quy trình đông lạnh – rã đông noãn [2]

Ghi chú: ES (equilibrium solution), VS (vitrification solution), TS (thawing solution), DS (dilution solution), WS (washing solution).

Các nghiên cứu ban đầu trên noãn người cho thấy kỹ thuật UFV/RE có tính khả thi và tiềm năng ứng dụng cao trong bảo tồn sinh sản. Gallardo và cộng sự (2019) ghi nhận noãn và hợp tử người đạt trạng thái sẵn sàng thủy tinh hóa chỉ sau khoảng 2 phút tiếp xúc với CPA, cho thấy khả năng rút ngắn đáng kể thời gian xử lý mà vẫn đảm bảo hiệu quả bảo quản [2]. Các nghiên cứu tiếp theo của Wozniak và cộng sự (2024) báo cáo tỷ lệ sống sau rã đông đạt khoảng 94–100%, cao hơn so với thủy tinh hóa thông thường (85-88%) [3,4]. Đồng thời, Schiewe và cộng sự (2024) cho thấy noãn áp dụng UFV/RE vẫn duy trì khả năng phát triển và cấu trúc thoi vô sắc tương đương nhóm chứng, với sự phục hồi cấu trúc hoàn toàn sau khoảng 1 giờ rã đông [1,5]. Đáng chú ý, noãn sau UFV/RE vẫn có khả năng phát triển đến giai đoạn phôi nang với hiệu quả tương đương phương pháp truyền thống, đồng thời bảo tồn tốt cấu trúc ti thể, thoi phân bào và tính toàn vẹn di truyền sau rã đông [1,4,5].

Mặc dù các dữ liệu hiện tại chủ yếu được thực hiện trong mô hình thực nghiệm trên nhóm noãn bỏ/noãn hiến tặng và chưa tiến tới giai đoạn theo dõi trẻ sinh sống, các kết quả nghiên cứu hiện tại đã cung cấp những bằng chứng về độ an toàn đối với phôi và trẻ sinh sống sau này. Việc bảo tồn nguyên vẹn cấu trúc thoi phân bào và tính toàn vẹn di truyền là yếu tố cốt lõi giúp ngăn ngừa nguy cơ lệch bội phôi, nguyên nhân hàng đầu dẫn đến sẩy thai hoặc các dị tật bẩm sinh di truyền. Đồng thời, sự duy trì cấu trúc ti thể ổn định để đảm bảo nguồn năng lượng nội bào cho quá trình phân chia của phôi. Do đó, dù ở giai đoạn tiền lâm sàng, khả năng hạn chế stress thẩm thấu và độc tính CPA của UFV/RE chính là tiền đề, hướng tới mục tiêu là đảm bảo sự phát triển khỏe mạnh và an toàn sinh học cho trẻ sinh ra từ kỹ thuật này trong tương lai.

Mặc dù còn mới, UFV/RE được kỳ vọng trở thành một hướng cải tiến tiềm năng trong hỗ trợ sinh sản nhờ khả năng rút ngắn đáng kể thời gian thao tác, giảm thời gian tiếp xúc với CPA, từ đó hạn chế độc tính hóa học và stress thẩm thấu đối với noãn. Việc đơn giản hóa và rút ngắn quy trình cũng có thể góp phần tối ưu hiệu suất vận hành labo, giảm sai số kỹ thuật và cải thiện tính nhất quán trong thực hành lâm sàng.

Tuy nhiên, trước khi được ứng dụng rộng rãi, UFV/RE vẫn đối mặt với nhiều thách thức. Phần lớn bằng chứng hiện nay chủ yếu đến từ các nghiên cứu tiền lâm sàng hoặc thử nghiệm quy mô nhỏ, trong khi dữ liệu về hiệu quả lâm sàng và an toàn dài hạn còn hạn chế. Đáng chú ý, hiện nay các hiệp hội chuyên ngành lớn như ESHRE và ASRM vẫn chưa đưa ra khuyến cáo chính thức đối với kỹ thuật này. Do đó, cần thêm các nghiên cứu lâm sàng quy mô lớn cùng dữ liệu theo dõi sức khỏe dài hạn của trẻ sinh ra từ noãn áp dụng UFV/RE để xác nhận tính an toàn và hiệu quả của phương pháp trong thực hành thường quy.

UFV/RE mở ra một hướng tiếp cận đầy tiềm năng nhằm tối ưu hóa quy trình bảo quản lạnh noãn thông qua việc rút ngắn thời gian thao tác và giảm tiếp xúc với CPA. Các bằng chứng ban đầu cho thấy kỹ thuật này có khả năng hạn chế tổn thương tế bào, cải thiện tính an toàn sinh học và vẫn duy trì hiệu quả bảo quản lạnh tương đương phương pháp truyền thống. Tuy nhiên, cần thêm các nghiên cứu lâm sàng quy mô lớn và dữ liệu theo dõi dài hạn để xác nhận hiệu quả cũng như tính an toàn của UFV/RE trước khi được ứng dụng rộng rãi trong thực hành hỗ trợ sinh sản.

[1]        M. C. Schiewe et al., “Ultra-fast vitrification and rapid elution of human oocytes: part I. germinal vesicle model validation,” Reprod. Biomed. Online, vol. 49, no. 6, p. 104691, Dec. 2024, doi: 10.1016/j.rbmo.2024.104691.

[2]        M. Gallardo, J. Saenz, and R. Risco, “Human oocytes and zygotes are ready for ultra-fast vitrification after 2 minutes of exposure to standard CPA solutions,” Sci. Rep., vol. 9, no. 1, p. 15986, Nov. 2019, doi: 10.1038/s41598-019-52014-x.

[3]        I. Martinez-Rodero et al., “Shorter protocols for vitrification and post-warming dilution of human oocytes and embryos: a narrative review,” Reprod. Biomed. Online, vol. 51, no. 2, Aug. 2025, doi: 10.1016/j.rbmo.2025.104857.

[4]        K. Wozniak et al., “Ultra-fast vitrification and rapid elution of human oocytes: Part II – verification of blastocyst development from mature oocytes,” Reprod. Biomed. Online, vol. 49, no. 6, Dec. 2024, doi: 10.1016/j.rbmo.2024.104690.

[5]        J.-R. Cho et al., “Ultra-Fast Vitrification: Minimizing the Toxicity of Cryoprotective Agents and Osmotic Stress in Mouse Oocyte Cryopreservation,” Int. J. Mol. Sci., vol. 25, no. 3, p. 1884, Feb. 2024, doi: 10.3390/ijms25031884.