Luận án thạc sĩ: Mối liên quan giữa hình thái phôi nang và đột biến nhiễm sắc thể trong thụ tinh ống nghiệm

Phôi nang là giai đoạn phát triển đạt được vào ngày 5 hoặc ngày 6 sau thụ tinh. Ở giai đoạn này, phôi gồm hàng trăm tế bào và hình thành khoang phôi chứa dịch. Cấu trúc phôi nang hoàn chỉnh gồm hai phần chính: khối tế bào nội ICM và tế bào lá nuôi phôi TE. Khối tế bào nội ICM sẽ phát triển thành thai nhi hoàn chỉnh. Tế bào lá nuôi phôi TE sẽ phát triển thành bánh nhau và màng ối. Việc nuôi cấy phôi lên giai đoạn phôi nang mang lại nhiều lợi thế lâm sàng. Phôi nang có khả năng làm tổ cao hơn phôi ngày 3. Hình thái phôi nang được quan sát dưới kính hiển vi quang học độ phóng đại lớn. Chuyên viên đánh giá độ nở rộng của khoang phôi, số lượng và độ kết dính tế bào. Đây là tiêu chí ban đầu để chọn lọc phôi chuyển vào buồng tử cung.

Đột biến nhiễm sắc thể phôi gồm hai nhóm chính: bất thường số lượng và bất thường cấu trúc. Lệch bội phôi là dạng bất thường số lượng phổ biến nhất trong IVF. Hiện tượng này bao gồm thể tam nhiễm (thêm một nhiễm sắc thể) hoặc thể đơn nhiễm (thiếu một nhiễm sắc thể). Các đột biến số lượng thường gặp liên quan đến nhiễm sắc thể số 13, 15, 16, 18, 21, 22 và nhiễm sắc thể giới tính. Bất thường cấu trúc bao gồm mất đoạn, lặp đoạn, đảo đoạn và chuyển đoạn nhiễm sắc thể. Ngoài ra, thể khảm cũng xuất hiện phổ biến ở phôi giai đoạn tiền làm tổ. Phôi thể khảm chứa hai hoặc nhiều dòng tế bào có bộ gen khác nhau. Đột biến nhiễm sắc thể là nguyên nhân hàng đầu gây ngừng phát triển phôi, sảy thai liên tiếp hoặc sinh con mắc dị tật bẩm sinh.

Tuổi của người mẹ là yếu tố quyết định hàng đầu đến chất lượng noãn và phôi. Phụ nữ càng lớn tuổi thì tỷ lệ lệch bội phôi càng tăng cao rõ rệt. Quá trình giảm phân tạo noãn ở phụ nữ lớn tuổi dễ phát sinh sai sót phân chia nhiễm sắc thể. Ở nhóm phụ nữ dưới 35 tuổi, tỷ lệ lệch bội phôi dao động khoảng 30% đến 40%. Con số này tăng lên hơn 50% ở phụ nữ từ 35 đến 39 tuổi. Đối với phụ nữ trên 40 tuổi, tỷ lệ phôi bất thường nhiễm sắc thể có thể vượt quá 75%. Ngay cả khi phôi đạt chất lượng hình thái tối ưu, nguy cơ bất thường di truyền vẫn rất cao ở phụ nữ lớn tuổi. Việc đánh giá yếu tố tuổi mẹ giúp bác sĩ xây dựng phác đồ điều trị và tư vấn xét nghiệm phù hợp.

Thang điểm Gardner chia độ phát triển của khoang phôi thành 6 cấp độ từ 1 đến 6. Cấp độ 1 là phôi nang sớm với khoang phôi nhỏ hơn một nửa thể tích phôi. Cấp độ 2 là phôi nang có khoang phôi chiếm hơn một nửa thể tích. Cấp độ 3 là phôi nang hoàn toàn với khoang phôi lấp đầy thể tích. Cấp độ 4 là phôi nang giãn rộng với khoang phôi lớn và màng trong suốt mỏng dần. Cấp độ 5 là phôi nang bắt đầu thoát màng qua khe hở của màng trong suốt. Cấp độ 6 là phôi nang đã thoát màng hoàn toàn ra khỏi màng trong suốt. Tiếp theo, khối tế bào nội ICM và tế bào lá nuôi phôi TE được xếp loại theo các mức A, B, C. Một phôi có ký hiệu 4AA được xem là phôi có chất lượng hình thái xuất sắc nhất.

Khối tế bào nội ICM là nhóm tế bào tập trung tại một cực của phôi nang. Thành phần này đóng vai trò quyết định trong việc hình thành thai nhi và các cơ quan sau này. Theo thang điểm Gardner, ICM loại A gồm nhiều tế bào liên kết chặt chẽ và cấu trúc đặc. ICM loại B gồm số lượng tế bào ít hơn, các liên kết tế bào lỏng lẻo hơn. ICM loại C chứa rất ít tế bào, cấu trúc rời rạc và rải rác. Các nghiên cứu chỉ ra rằng phôi có ICM loại A và B có tỷ lệ làm tổ thành công cao hơn hẳn loại C. Phôi có ICM loại C thường liên quan đến nguy cơ ngừng phát triển sớm sau chuyển phôi. Tuy vậy, một khối tế bào nội ICM đẹp vẫn có thể mang bộ nhiễm sắc thể lệch bội.

Mức độ giãn rộng của khoang phôi phản ánh tốc độ phân chia và chuyển hóa của tế bào phôi. Các phôi đạt độ giãn rộng cấp độ 4, 5 hoặc 6 vào ngày 5 thường có tiềm năng sinh học tốt hơn. Nghiên cứu thực nghiệm cho thấy phôi có độ giãn rộng cao thường có tỷ lệ nguyên bội tốt hơn phôi phát triển chậm. Phôi chậm phát triển đạt cấp độ 1 hoặc 2 vào ngày 5 có nguy cơ lệch bội phôi cao hơn. Sự chậm trễ trong quá trình tạo khoang phôi thường xuất phát từ các sai hỏng trong chu trình tế bào. Những sai hỏng này thường đi kèm với đột biến nhiễm sắc thể phôi. Dù vậy, độ giãn rộng đơn thuần không đủ để khẳng định tính nguyên bội tuyệt đối của phôi.

Tế bào lá nuôi phôi TE được xếp loại A, B, hoặc C theo thang điểm Gardner dựa trên số lượng và tính liên tục của lớp tế bào. Lớp TE loại A bao gồm nhiều tế bào liên kết khít khao tạo thành biểu mô đồng nhất. Lớp TE loại B gồm số lượng tế bào vừa phải, cấu trúc biểu mô kém đồng đều hơn. Lớp TE loại C có rất ít tế bào, rải rác và không tạo được lớp màng biểu mô liên tục. Một lớp TE đạt chuẩn loại A hoặc B đảm bảo điều kiện thuận lợi cho phôi bám dính vào nội mạc tử cung. Ngoài ra, lớp TE dày dặn giúp việc lấy mẫu tế bào sinh thiết diễn ra an toàn và chính xác, không gây tổn hại đến khối tế bào nội ICM.

Nhiều nghiên cứu y sinh học ghi nhận mối tương quan chặt chẽ giữa cấp độ TE và tình trạng lệch bội phôi. Phôi có lớp tế bào lá nuôi phôi TE loại A có tỷ lệ phôi nguyên bội cao hơn đáng kể so với loại B và loại C. Ngược lại, phôi có TE loại C có tỷ lệ đột biến nhiễm sắc thể phôi cao nhất. Lớp tế bào TE phát triển kém thường là hệ quả của sự phân chia nhiễm sắc thể bất thường trong các tế bào tiền thân. Khi số lượng nhiễm sắc thể bị thừa hoặc thiếu, chức năng phân bào và liên kết màng tế bào suy giảm. Do đó, việc quan sát cấp độ TE cung cấp dự báo ban đầu có giá trị cao về nguy cơ lệch bội di truyền.

Các chuyên gia phôi học luôn so sánh vai trò tiên lượng giữa tế bào lá nuôi phôi TE và khối tế bào nội ICM. Nhiều bằng chứng lâm sàng hiện đại cho thấy chất lượng TE có tính dự báo tỷ lệ làm tổ cao hơn chất lượng ICM. Lớp TE khỏe mạnh giúp phôi xâm nhập hiệu quả vào nội mạc tử cung và thiết lập tuần hoàn tử cung - nhau thai. Về mặt di truyền, cấp độ TE cũng phản ánh sự đồng nhất di truyền tốt hơn đối với toàn bộ phôi nang. Tuy nhiên, ICM vẫn giữ vai trò cốt lõi cho sự phát triển của thai nhi sau khi làm tổ thành công. Việc kết hợp đồng thời đánh giá cả TE và ICM đem lại cái nhìn toàn diện nhất về chất lượng phôi.

Phôi nang chất lượng tốt (như nhóm AA, AB, BA) thường có tỷ lệ phôi nguyên bội cao nhất trong các nhóm phôi nuôi cấy. Tuy nhiên, tỷ lệ lệch bội phôi ở nhóm phôi có hình thái đẹp vẫn ở mức từ 30% đến 45%. Điều này chứng tỏ hình thái xuất sắc không đồng nghĩa với bộ gen hoàn toàn bình thường. Ở nhóm phôi có chất lượng hình thái trung bình hoặc kém (như BB, BC, CC), tỷ lệ phôi nguyên bội giảm rõ rệt. Nhóm phôi kém chất lượng ghi nhận tỷ lệ bất thường cấu trúc và số lượng nhiễm sắc thể vượt trội. Thống kê này khẳng định hình thái phôi chỉ là tiêu chí tương đối để dự đoán tình trạng di truyền của phôi.

Sinh thiết phôi nang được thực hiện vào ngày 5 hoặc ngày 6 của quá trình nuôi cấy. Kỹ thuật viên sử dụng tia laser chuyên dụng để tạo một lỗ nhỏ trên màng trong suốt vào ngày 3 hoặc ngày 4. Khi phôi nở rộng, một số tế bào lá nuôi phôi TE sẽ thoát nhẹ ra ngoài lỗ mở. Kỹ thuật viên sử dụng pipet vi thao tác và laser để tách lấy khoảng 4 đến 8 tế bào TE. Khối tế bào nội ICM hoàn toàn không bị tác động trong suốt quá trình thao tác. Mẫu tế bào TE sau đó được khuếch đại toàn bộ hệ gen và phân tích bằng công nghệ NGS. Sau sinh thiết, phôi được đông lạnh nhanh bằng kỹ thuật thủy tinh hóa để chờ kết quả di truyền.

Đánh giá hình thái qua kính hiển vi là phương pháp không xâm lấn, chi phí thấp và dễ thực hiện hàng ngày. Dù vậy, phương pháp này có những giới hạn nội tại không thể vượt qua. Kính hiển vi quang học không thể quan sát được cấu trúc phân tử và số lượng nhiễm sắc thể bên trong nhân tế bào. Một phôi có hình thái hoàn hảo vẫn có thể mang các đột biến chết người như Trisomy 13, 18 hoặc 21. Ngược lại, một số phôi có hình thái trung bình vẫn có thể là phôi nguyên bội và phát triển thành em bé khỏe mạnh. Vì vậy, đánh giá hình thái không thể thay thế hoàn toàn cho các kỹ thuật chẩn đoán di truyền phân tử.

Hệ thống Time-lapse tự động chụp ảnh phôi sau mỗi vài phút trong suốt nhiều ngày nuôi cấy. Các thông số động học hình thái phôi bao gồm thời điểm phân chia tế bào đầu tiên, thời gian đạt các giai đoạn 2, 4, 8 tế bào và thời điểm bắt đầu nén, tạo khoang. Phân tích động học phát hiện các hiện tượng bất thường như phân chia trực tiếp từ 1 thành 3 tế bào hoặc phân chia không đồng đều. Các nghiên cứu chứng minh phôi có các mốc động học chuẩn xác có tỷ lệ phôi nguyên bội cao hơn. Công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) tích hợp trong hệ thống Time-lapse hỗ trợ chấm điểm và sàng lọc phôi tự động với độ khách quan cao.

Xét nghiệm di truyền tiền làm tổ PGT-A là công cụ chẩn đoán chính xác tình trạng lệch bội của toàn bộ 24 cặp nhiễm sắc thể. Kỹ thuật này giúp loại bỏ nguy cơ chuyển phôi mang đột biến số lượng hoặc đột biến cấu trúc lớn. Đối với phụ nữ lớn tuổi, người có tiền sử sảy thai liên tiếp hoặc thất bại làm tổ nhiều lần, PGT-A là giải pháp cứu cánh. Xét nghiệm này giúp giảm tỷ lệ sảy thai từ mức 30% xuống dưới 10%. Đồng thời, PGT-A cho phép thực hiện chiến lược chuyển đơn phôi chọn lọc (eSET), giảm thiểu nguy cơ đa thai nguy hiểm cho sản phụ.

Chiến lược điều trị hiện đại khuyến nghị kết hợp thang điểm Gardner, động học hình thái phôi và xét nghiệm PGT-A. Quy trình bắt đầu bằng việc nuôi cấy phôi trong hệ thống Time-lapse đến ngày 5 hoặc ngày 6. Các phôi đạt tiêu chuẩn hình thái và động học tốt sẽ được ưu tiên sinh thiết phôi nang. Kết quả PGT-A xác định danh sách các phôi nguyên bội không mang đột biến nhiễm sắc thể. Trong số các phôi nguyên bội, phôi có điểm số hình thái cao nhất sẽ được ưu tiên chuyển trước. Quy trình phối hợp chặt chẽ này tối ưu hóa cơ hội mang thai thành công ngay từ lần chuyển phôi đầu tiên.