Nội dung chính

  1. Giới thiệu chung

Trong phòng lab hỗ trợ sinh sản, giao tử và phôi có thể tiếp xúc với vi sinh vật ở giai đoạn thu nhận giao tử, thụ tinh và nuôi cấy phôi. Vi sinh vật phát triển trong môi trường nuôi cấy có thể làm giảm khả năng phát triển của phôi. Hơn thế nữa, khi được chuyển vào tử cung, phôi có thể mang theo vi sinh vật, làm thay đổi hệ vi sinh tại chỗ và có khả năng ảnh hưởng đến khả năng làm tổ, cũng như tiềm năng phát triển của thai [1, 2].

Về nguồn lây nhiễm, phần lớn nghiên cứu cho thấy tinh dịch và dịch nang là hai nguồn gây nhiễm chủ yếu [1, 3, 4]. Cụ thể, tỷ lệ cấy vi khuẩn dương tính ở mẫu tinh dịch được báo cáo là 63–100% và dịch nang là 9–27% [3]. Bên cạnh đó, không khí, vật tư, thiết bị và các thao tác in vitro cũng có thể đưa vi sinh vật vào môi trường nuôi cấy. Mặc dù các hướng dẫn thực hành thụ tinh ống nghiệm (IVF) nhấn mạnh việc kiểm soát môi trường và tuân thủ kỹ thuật vô khuẩn, sự cố nhiễm vi sinh vẫn có thể xảy ra ngay cả khi phòng lab áp dụng các biện pháp phòng ngừa nghiêm ngặt.

Ngoài ra, việc phát hiện, giám sát nguồn nhiễm và đánh giá hậu quả còn gặp khó khăn do số ca được công bố ít, phương pháp giám sát khác nhau giữa các cơ sở và tình trạng báo cáo sự cố chưa đầy đủ. Do đó, việc tổng hợp bằng chứng về thực trạng nhiễm vi sinh vật, tác động lên phôi và các biện pháp xử trí có ý nghĩa thiết thực đối với quản lý chất lượng và an toàn phòng lab IVF.

  1. Thực trạng và dấu hiệu nhiễm vi sinh

Nhiễm vi sinh vật được quan sát trong môi trường nuôi cấy thông qua hiện tượng môi trường nuôi cấy bị đục, thay đổi màu chỉ thị pH hoặc xuất hiện các hạt vi mô lơ lửng. Khi quan sát dưới kính hiển vi, giọt môi trường có thể chứa đầy các cụm vi sinh vật chuyển động dày đặc hoặc các dải sợi nấm hoặc cụm kết tủa [3, 4, 5].

Nhiễm vi sinh vật quan sát được trong môi trường nuôi phôi là sự cố hiếm gặp, với tỷ lệ khác nhau giữa các nghiên cứu: Cottell và cộng sự  ghi nhận 6/1.691 lần chọc hút noãn (0,35%) [6], Kastrop và cộng sự báo cáo tỷ lệ 0,86% ở chu kỳ IVF  thông thường và 0,68% khi tính cả ICSI  [7]. Các nghiên cứu gần đây ghi nhận 39/31.307 chu kỳ (0,12%) [2] và 12/11.487 chu kỳ (khoảng 0,10%) [8]. 

Khi áp dụng các kỹ thuật phân tử, DNA vi khuẩn có thể được phát hiện trong môi trường nuôi phôi đã sử dụng với tỷ lệ cao hơn nhiều [4]. Cụ thể, DNA vi sinh vật được ghi nhận ở 82,5% mẫu môi trường trong một nghiên cứu [4]. Nghiên cứu khác trên 50 mẫu ghi nhận DNA vi khuẩn ở khoảng 8% mẫu bằng giải trình tự và trên 70% mẫu bằng real-time PCR  [9]. Sự chênh lệch này cho thấy kết quả phụ thuộc đáng kể vào kỹ thuật xét nghiệm và việc phát hiện DNA vi sinh vật chưa đủ để khẳng định có vi sinh vật sống đang tăng sinh hoặc phôi đã bị tổn thương do nhiễm.

  1. Cơ chế ảnh hưởng

Vi khuẩn và các sản phẩm chuyển hóa của chúng gây hại cho noãn, tinh trùng và phôi qua nhiều cơ chế. Một số vi khuẩn Gram âm như Escherichia coli và Klebsiella pneumoniae giải phóng các nội độc tố lipopolysaccharide trong quá trình nhân lên và phân rã. Các chất này có thể tác động đến phôi, gây thoái hoá noãn/hợp tử, phân mảnh hoặc thoái hoá phần lớn phôi bào [2, 5]. Bên cạnh tác động trực tiếp, sự tăng sinh của vi sinh vật có thể làm thay đổi vi môi trường trong giọt nuôi cấy, bao gồm pH, nồng độ oxy hòa tan và lượng chất dinh dưỡng còn lại. Những thay đổi này có thể gây bất lợi cho phôi ngay cả khi vi khuẩn chưa bám trực tiếp lên phôi [10].

Bên cạnh đó, cấu trúc mạng lưới xốp với nhiều vi lỗ của màng trong suốt (zona pellucida, ZP) được xem là nguyên nhân khiến vi khuẩn ẩn náu sâu và bám chặt. Khi phôi được chuyển vào buồng tử cung, nội độc tố hoặc các thành phần của vi khuẩn có thể kích hoạt tế bào miễn dịch và thúc đẩy giải phóng cytokine viêm [10]. Một giả thuyết khác cho rằng việc này sẽ kích thích đáp ứng miễn dịch viêm qua tế bào Th1, tạo ra môi trường bất lợi cho quá trình làm tổ và làm giảm khả năng duy trì thai kỳ [1]. Nghiên cứu ghi nhận 3/3 trường hợp có thai lâm sàng sau chuyển phôi từng nhiễm E. coli  đều bị sảy thai sớm [5]. Đối với tinh trùng, một số vi khuẩn (E. coli, Staphylococcus spp., Streptococcus anginosus) bám trực tiếp vào đầu hoặc đuôi tinh trùng, gây tình trạng bất động hàng loạt và làm rối loạn phản ứng cực đầu. Đồng thời, sự tích tụ vi khuẩn làm tăng các gốc oxy hóa tự do và gây phân mảnh DNA tinh trùng [4, 5]. Cuối cùng, những ảnh hưởng sinh lý lâu dài cần tiếp tục được theo dõi do các vi khuẩn gây bệnh có thể là tác nhân gây biến đổi di truyền biểu sinh và tái cấu trúc hệ biểu sinh của phôi in vitro.

  1. Ảnh hưởng đến kết quả phôi học và thai lâm sàng

Các nghiên cứu so sánh cho thấy mức độ ảnh hưởng của vi sinh vật đến kết quả IVF phụ thuộc rõ rệt vào phương pháp phát hiện và chủng vi khuẩn. Alqawasmeh và cộng sự (2024) dùng giải trình tự 16S rRNA để phân tích DNA vi sinh vật trong môi trường nuôi cấy phôi và phát hiện DNA vi sinh vật ở 82,5% mẫu, dù môi trường đã được bổ sung kháng sinh gentamicin. Tuy nhiên, so với nhóm môi trường không phát hiện vi sinh vật, không có khác biệt có ý nghĩa thống kê về tỷ lệ thụ tinh, số phôi hữu dụng, số phôi chất lượng tốt và tỷ lệ thai lâm sàng. Tác giả đưa ra giả thuyết rằng sự xuất hiện vi sinh vật ở mức độ phân tử bị kìm hãm bởi kháng sinh không gây ảnh hưởng tiêu cực đến kết quả IVF [4].

Ngược lại, He và cộng sự (2024) so sánh 39 chu kỳ nhiễm khuẩn với 31.268 chu kỳ không nhiễm  (các yếu tố nền như tuổi, BMI, phác đồ kích trứng không khác biệt có ý nghĩa) và ghi nhận ảnh hưởng đáng kể trên nhiều chỉ số phôi học, đặc biệt ở các vi khuẩn như E. coli (20 chu kỳ), Proteus mirabilis (4 chu kỳ) và Enterococcus faecalis (3 chu kỳ). Riêng nhóm nhiễm E. coli, tỷ lệ 2PN, tỷ lệ phân chia, hình thành phôi ngày 3 và tỷ lệ phôi tốt ngày 3 lần lượt là 63,74%, 49,70%, 31,33% và 5,73%, thấp hơn nhóm không nhiễm (77,34%, 93,27%, 51,51% và 25,33%; đều p < 0,05). Tỷ lệ thai lâm sàng ở các đợt chuyển phôi đạt 33,33% – 50,00%, nhưng 3/3 ca đậu thai lâm sàng từ phôi nhiễm E. coli đều bị sảy thai sớm. Đáng chú ý hơn, K. pneumoniae và Enterobacter cloacae làm tỷ lệ phân chia của phôi giảm rõ rệt (lần lượt còn 25,00% và 9,09%), đồng thời tỷ lệ phôi ngày 3 về 0,00%, tức toàn bộ phôi ngừng phát triển. Ở 7 chu kỳ nhiễm Streptococcus agalactiae, tỷ lệ 2PN, phân chia và phôi hữu dụng ngày 3 lần lượt đạt 94,79%, 98,90% và 63,33%. Tuy nhiên, tỷ lệ phôi nang chất lượng tốt giảm còn 15,15% so với 32,18% ở nhóm không nhiễm (p < 0,05) và tỷ lệ thai tích lũy đạt 71,43% [2].

Trong báo cáo của Zheng và cộng sự (2023), nhóm tác giả so sánh 15 chu kỳ nhiễm Staphylococcus pasteuri từ một sự cố nhiễm vi sinh từ cơ sở hạ tầng của phòng lab với 1.887 chu kỳ không nhiễm. Kết quả cho thấy phôi giữ được hình thái bình thường dưới kính hiển vi và các chỉ số phôi học ngắn hạn không suy giảm đáng kể. Tỷ lệ thai lâm sàng đạt 62,50% (5/8), làm tổ 60,00% (6/10), sảy thai tự nhiên 20,00% (1/5) và cả ba chỉ số này cũng không khác biệt có ý nghĩa so với nhóm đối chứng [3].

Cuối cùng, một kết quả đáng chú ý về vi khuẩn Gram âm đến từ báo cáo hội nghị của Kobayashi và cộng sự (2024). Trong 12 chu kỳ IVF nhiễm vi sinh, ngay tại thời điểm xác nhận hiện tượng nhiễm, đã có 49,0% (48/98) noãn/phôi thoái hóa và đa số các ca được xác định nhiễm E. coli đa kháng gentamicin. Ở các chu kỳ nhiễm E. coli không được rửa bổ sung kháng sinh hiệu quả, 100% phôi trong đĩa bị thoái hóa hoặc ngừng phát triển (0/17 phôi sống, tỷ lệ phôi hữu dụng 0%) [8].

  1. Ảnh hưởng đến kết quả sinh sống và chu sinh

Bên cạnh những ảnh hưởng bất lợi, y văn vẫn ghi nhận các trường hợp trẻ sinh sống khoẻ mạnh sau khi chuyển phôi từng nhiễm khuẩn đã được xử trí. Trong đợt bùng phát S. pasteuri, 15 bệnh nhân sinh được 11 trẻ khỏe mạnh (gồm 1 cặp sinh đôi và 2 trẻ sinh thiếu tháng) [3]. Nghiên cứu của He và cộng sự (2024) ghi nhận 6 bé trai khỏe mạnh chào đời từ các phôi nhiễm S. agalactiae, P. mirabilis và E. faecalis [2]. Ngoài ra, Kobayashi và cộng sự  ghi nhận hai trẻ khỏe mạnh chào đời sau khi phôi nhiễm vi khuẩn được rửa và tiếp tục nuôi trong môi trường bổ sung chứa penicillin–streptomycin [8].

Bên cạnh đó, Zheng và cộng sự (2023) so sánh 12 trẻ sinh ra từ phôi nhiễm S. pasteuri với 988 trẻ từ nhóm đối chứng và không thấy khác biệt có ý nghĩa thống kê (p > 0,05) ở các chỉ số: ngạt sơ sinh, viêm phổi sơ sinh, vỡ ối sớm, sinh thiếu tháng, cân nặng sơ sinh thấp và dị tật bẩm sinh [3]. Trong nghiên cứu của He và cộng sự  (2024), tất cả trẻ sinh ra từ phôi nhiễm khuẩn đều có chiều cao và cân nặng bình thường, không phát hiện dị tật bẩm sinh [2]. Về theo dõi dài hạn, các trẻ sinh ra từ phôi nhiễm khuẩn được theo dõi đến 1 năm sau sinh và tất cả đều ghi nhận sự phát triển thể chất, vận động và trí tuệ bình thường [3].

  1. Biện pháp xử trí
  • Để giảm nguy cơ nhiễm khuẩn ngay từ đầu, cần kiểm soát tốt khâu lấy mẫu tinh dịch, chọc hút noãn và môi trường phòng lab.
  • Đối với các trường hợp được đánh giá có nguy cơ gây nhiễm cao, việc ưu tiên ICSI hơn IVF thường có thể giúp hạn chế vi khuẩn từ tinh dịch và dịch nang tiếp xúc với noãn.
  • Khi phôi đã nhiễm khuẩn, có thể tham khảo một số các phương pháp xử lý như sau:
  • Rửa phôi nhiều lần qua các giọt môi trường có bổ sung kháng sinh penicillin và streptomycin hoặc gentamicin, thay môi trường và đĩa nuôi cấy mới định kỳ mỗi 6-8 giờ [2, 3, 8].
  • Loại bỏ hoàn toàn màng trong suốt (ZP) bằng Acidic Tyrode (hoặc laser) và nuôi cấy tiếp tục trong các đĩa time-lapse với các giếng nuôi cấy thể tích nhỏ. Theo báo cáo của Li và cộng sự (2022), bóc tách màng ZP là phương án hiệu quả và kịp thời để xử lý phôi nhiễm khuẩn: 2/5 hợp tử phát triển đến giai đoạn phôi nang và không ghi nhận tái nhiễm khuẩn. Phôi nang được chuyển cho kết quả thai kỳ tiến triển đến tuần 30 [5].
  • Chiến lược chuyển phôi hoặc đông phôi sau khi phát hiện nhiễm vi sinh vật cần được cân nhắc theo tình trạng phôi, mức độ tái nhiễm sau rửa và kết quả xét nghiệm vi sinh. Trong đợt nhiễm môi trường do S. pasteuri, Zheng và cộng sự đề xuất chuyển phôi tươi hoặc đông lạnh các phôi chất lượng tốt ở ngày 3 để hạn chế thời gian nuôi cấy tiếp [3]. Với các trường hợp nhiễm E. coli, việc tiếp tục nuôi đến giai đoạn phôi nang có thể giúp đánh giá khả năng phát triển của phôi và theo dõi sự tái nhiễm trong giọt nuôi [2].
  1. Kết luận

Nhiễm vi sinh vật trong môi trường nuôi cấy phôi là sự cố hiếm gặp nhưng có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của phôi và kết quả IVF. Mức độ ảnh hưởng khác nhau tùy tác nhân do có trường hợp phôi thoái hóa hoặc ngừng phát triển, nhưng cũng có trường hợp vẫn ghi nhận được phôi hữu dụng và trẻ sinh sống sau khi được xử trí. Khi phát hiện nhiễm, cần xác định nguồn và tác nhân gây nhiễm, xử lý phôi, theo dõi tái nhiễm và cân nhắc chuyển hoặc đông phôi theo từng trường hợp. Tuy nhiên, bài tổng quan trên được dựa theo số ít ca được báo cáo và dữ liệu theo dõi trẻ hạn chế, nên việc kiểm soát nguồn nhiễm và ghi nhận đầy đủ sự cố vẫn là yêu cầu quan trọng trong thực hành ở phòng lab IVF.

 

    1. Borges ED, Berteli TS, Reis TF, Silva AS, Vireque AA. Microbial contamination in assisted reproductive technology: source, prevalence, and cost. J Assist Reprod Genet. 2020;37(1):53–61.
    2. He Y, Mao Y, Chen Y, Tang L, Hou H, Sun C, et al. Effects of embryo microbial contamination on ART and neonatal outcomes. Infect Drug Resist. 2024;17:4137–48.
    3. Zheng T, Li Q, Chen N, Du P, Ye H. Analysis of the clinical outcomes of microbial contamination caused by environmental contamination of the embryology laboratory during IVF-ET treatment cycles. BMC Pregnancy Childbirth. 2023;23(1):190.
    4. Alqawasmeh OAM, Jiang XT, Cong L, Wu W, Leung MBW, Chung JPW, et al. Vertical transmission of microbiomes into embryo culture media and its association with assisted reproductive outcomes. Reprod Biomed Online. 2024;49(2):103977.
    5. Li R, Du F, Ou S, Ouyang N, Wang W. A new method to rescue embryos contaminated by bacteria. F S Rep. 2022;3(2):168–71.
    6. Cottell E, McMorrow J, Lennon B, Fawsy M, Cafferkey M, Harrison RF. Microbial contamination in an in vitro fertilization-embryo transfer system. Fertil Steril. 1996;66(5):776–80. Kastrop PMM, de Graaf-Miltenburg LAM, Gutknecht DR, Weima SM. Microbial
    7. Kobayashi T, Higuchi K, Okabe M, Nakano S, Fujita M, Hamatani T, et al. P-251 Most bacteria causing contamination in IVF culture media are multidrug-resistant and semen-derived. Hum Reprod. 2025;40(Suppl 1):deaf097.559
    8. Štšepetova J, Baranova J, Simm J, Parm Ü, Rööp T, Sokmann S, et al. The complex microbiome from native semen to embryo culture environment in human in vitro fertilization procedure. Reprod Biol Endocrinol. 2020;18(1):3.
    9. Singh S, Nair N, Vishwakarma N, Kalbande A. Microbiological contamination in IVF laboratories: a narrative review. Asian Pac J Reprod. 2025;14(1):7–12.