Sợi bào tương – dấu ấn sinh học Tiên lượng chất lượng phôi nang và kết quả lâm sàng

GIỚI THIỆU

Sự ra đời và ứng dụng rộng rãi của hệ thống nuôi cấy phôi kết hợp camera quan sát liên tục (time-lapse) đã ghi nhận và phân tích thông tin về sự phát triển phôi trong suốt thời gian nuôi cấy. Điều này cho phép mô tả động học hình thái phôi, sự thay đổi linh hoạt các cấu trúc đặc biệt của phôi nang trong quá trình phát triển mà trước đây không thể phát hiện bằng phương pháp đánh giá hình thái đơn thuần. Trong hỗ trợ sinh sản, sợi bào tương (cytoplasmic strings - CS) được quan sát thấy khoảng 44 – 93% số phôi trong giai đoạn hình thành phôi nang (1). Về bản chất, đây là những dải tế bào chất giàu actin nối giữa các tế bào lá nuôi (trophectoderm – TE) và khối tế bào nội mô (inner cell mass – ICM). Mạng lưới này bao gồm các sợi bào tương đi xuyên qua khoang phôi kết nối ICM và TE, các tua bao phủ bề mặt ICM hoặc nối giữa các tế bào TE với nhau (2). Trong những nghiên cứu và phân tích tổng hợp gần đây, CS được quan tâm là một dấu ấn sinh học tích cực tiên lượng chất lượng phôi và hiệu quả lâm sàng.

ĐỊNH NGHĨA SỢI BÀO TƯƠNG

Bản chất sinh học

CS là các sợi tua của màng sinh chất được duy trì và điều khiển bởi bộ khung xương tế bào, đâm xuyên qua khoang phôi nang tạo ra một liên kết vật lý trực tiếp giữa ICM và TE (3). CS được cấu tạo bởi các bó sợi vi cơ (F-actin) xếp song song, vừa có độ cứng, vừa có khả năng kéo dài, co rút vô cùng linh hoạt. Sự hiện diện của mạng lưới F-actin này là nền tảng giúp cho các sợi bào tương đâm xuyên qua khoang phôi nang khi phôi liên tục tích tụ dịch. Hơn nữa, ngoài thành phần F-actin, các phân tử protein kết dính như E-cadherin và các cấu trúc dạng túi nhỏ cũng được quan sát thấy. Các túi này di chuyển dọc theo chiều dài CS theo các hướng khác nhau, có thể bắt nguồn từ TE và di chuyển về ICM; bắt nguồn từ ICM và di chuyển về phía TE; hoặc di chuyển hai chiều qua lại giữa ICM và TE (4).

Thời điểm xuất hiện

CS xuất hiện và tiêu biến trong một khoảng thời gian của quá trình hình thành phôi nang. Sự xuất hiện của CS có mối liên hệ chặt chẽ với quá trình tạo khoang phôi khi thể tích dịch khoang phôi tăng lên thông qua hoạt động tích cực của bơm Na+/K+/ATPase. Trong một phân tích tổng hợp của Marconetto và cộng sự (2024), CS xuất hiện khoảng 115,3 ± 12,5 giờ sau thụ tinh, tồn tại trong 3,8 ± 2,7 giờ (1). Dữ liệu cho thấy thời điểm xuất hiện CS có mối liên quan đến sự phát triển nhanh hơn của phôi nang.

Phân loại

Trong một phân tích hồi cứu của Ma và cộng sự (2022), CS có thể được phân loại dựa theo số lượng sợi bào tương giữa các tế bào ICM và TE bao gồm loại I (1-2 sợi); loại II (3-4 sợi); và loại III (≥ 5 sợi) (5). Trong đó, tỷ lệ xuất hiện giữa các nhóm loại lần lượt là 57,09%; 36,53%; 6,39%. Gần đây hơn, Marconetto và cộng sự (2024) dựa theo hình thái cấu trúc CS có thể được chia làm 3 dạng gồm có dạng sợi mảnh, dạng sợi trung gian biến đổi từ dạng cầu nối dày sang mảnh và dạng sợi cầu nối dày (1). Các CS có cấu trúc sợi mảnh, dài, vắt ngang khoang phôi nang chiếm phần lớn khoảng 54,2%, có khả năng chịu lực căng cơ học cao. Còn dạng cầu nối dày ít phổ biến, chỉ khoảng 5% trong tổng số phôi có CS thường liên quan đến quá trình phân chia tế bào chất chưa hoàn chỉnh hoặc sự kết dính bất thường của các phôi bào.

CÁC GIẢ THUYẾT VỀ VAI TRÒ SINH HỌC SỢI BÀO TƯƠNG

Cho đến nay, những hiểu biết về chức năng và vai trò sinh lý của sợi bào tương vẫn còn hạn chế. Dựa trên sự kết hợp giữa quan sát động học và mô hình sinh học phân tử, có 3 giả thuyết về vai trò của sợi bào tương được nêu ra (1). Những giả thuyết này không loại trừ lẫn nhau và có thể bổ sung ý nghĩa cho nhau.

Giả thuyết “kéo co” (‘Tug of war’ hypothesis)

Giả thuyết này được Ducibella và cộng sự (1975) mô tả dựa trên các quan sát vi thể ở phôi động vật có vú, ghi nhận các tua tế bào từ TE phủ lên bề mặt ICM và biến mất trong quá trình phát triển phôi nang (6). Những nghiên cứu sau đó trên cả phôi chuột và phôi người đã chứng minh rằng khung xương của CS được cấu tạo từ các vi sợi F-actin xếp song song, khởi đầu, kéo dãn và kết thúc được điều hòa vô cùng phức tạp và nghiêm ngặt. Ban đầu, nhiều CS cùng bám và ổn định ICM. Sau đó, chính lực căng chủ động từ các vi sợi F-actin tạo động lực học "kéo co", mỗi CS tác động lực kéo đối kháng theo các hướng khác nhau lên ICM. Cuối cùng, khi có một sợi CS chiếm ưu thế vượt trội so với các sợi còn lại, định hướng và định vị ICM về cực cố định của phôi nang. Từ đó, giúp duy trì sự ổn định, toàn vẹn cấu trúc của khối ICM, bảo tồn thiết lập trục phân cực phôi – cực đối phôi.

Giả thuyết “trạng thái trung gian biệt hóa tế bào” (‘Cell fate limbo’ hypothesis)

Dựa trên sự biệt hóa dòng tế bào ở phôi tiền làm tổ, Fleming và cộng sự (1984) đề xuất rằng các sợi bào tương có thể tham gia vào quá trình định hướng biệt hóa dòng tế bào (7). Trong giai đoạn tạo khoang phôi, các phôi bào tiếp nhận tín hiệu biệt hóa trở thành tế bào ICM hay TE. Tuy nhiên, các bằng chứng từ phân tích biểu hiện gen ở mức độ tế bào cho thấy tồn tại một giai đoạn chuyển tiếp, nơi tính linh hoạt và khả năng đảo ngược của tế bào vẫn còn hiện diện. CS thường được phát hiện từ 20–24 giờ sau khi bắt đầu hình thành khoang phôi và biến mất ngay trước khi các tế bào phôi phân chia rõ ràng thành thượng bì và nội bì sơ khai. Sự xuất hiện của CS trùng khớp với giai đoạn biệt hóa dòng tế bào. CS có thể đóng vai trò như các cầu nối vật lý cuối cùng, cho phép sự di cư hoặc dịch chuyển tế bào qua lại giữa hai quần thể này. Quá trình này giúp phôi tự tinh chỉnh và tối ưu hóa tỷ lệ phân chia số lượng tế bào giữa dòng ICM và TE. Marconetto và cộng sự (2024) đã cung cấp hình ảnh Time-lapse ở phôi nang người cho thấy hình ảnh một tế bào thuộc TE di chuyển ngược dọc theo sợi CS về phía khối ICM và cuối cùng hợp nhất hoàn toàn vào khối ICM (1). Điều này củng cố vai trò linh hoạt và điều hòa xác định số phận dòng tế bào của CS.

Giả thuyết “vận chuyển các yếu tố phân bào” (Mitotic factors transport hypothesis)

Khi các tế bào TE di chuyển ra xa ICM trong quá trình phôi nang nở rộng, các tế bào TE phụ thuộc vào các tín hiệu có nguồn gốc từ ICM để phân chia và tăng sinh (8,9). Trên thực tế, chúng dần mất đi hoạt động phân bào và các kích thích tăng sinh bị giới hạn ở vùng xa ICM (9). Tuy nhiên, một số tế bào TE vẫn tiếp tục phân chia trong một khoảng thời gian ngắn (10). Dựa trên bằng chứng này, Salas-Vidal và Lomelí (2004) đưa ra giả thuyết rằng CS có thể tham gia vào việc phân phối các yếu tố kích thích phân bào từ ICM đến TE nhằm duy trì hoạt động nguyên phân ở TE khi chúng di chuyển ra xa ICM (2). Nhiều phân tích miễn dịch huỳnh quang đã tìm thấy sự hiện diện của các thụ thể tín hiệu quan trọng nằm dọc trên màng của các sợi bào tương, bao gồm hai thụ thể FGFR2 và ErbB3 ở phôi chuột. Các thụ thể này có nhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu từ các yếu tố kích thích phân bào, điển hình là họ yếu tố tăng trưởng nguyên bào sợi (fibroblast growth factor – FGF[ND1] ). Giả thuyết này giúp khẳng định CS hoạt động như một hệ thống vận chuyển ion và dẫn truyền các yếu tố kích thích phân bào, phức hợp thụ thể từ đó kích hoạt con đường phân chia tế bào, ngăn chặn sự lão hóa và thoái hóa, đồng thời hỗ trợ năng lượng cho các tế bào TE.

MỐI LIÊN QUAN GIỮA SỢI BÀO TƯƠNG VỚI KẾT QUẢ PHÔI HỌC VÀ LÂM SÀNG

Kết quả phôi học

Những hiểu biết sâu sắc về sinh học của sợi bào tương không chỉ giải thích được sự phức tạp trong quá trình phát triển phôi, mà còn cung cấp cơ sở khoa học để ứng dụng như một dấu ấn tiên lượng trong phôi học lâm sàng. Trong nghiên cứu của Marconetto và cộng sự (2024), phân tích 315 phôi nang sống có khoảng 86% phôi biểu hiện ít nhất một sợi CS. Sự hiện diện và số lượng CS có liên quan đáng kể đến phôi có tốc độ phát triển đạt các mốc tSB, tB, tEB nhanh hơn trung bình từ 6 đến 12 giờ. Bên cạnh đó, tại thời điểm sinh thiết phôi nang CS+ (có hiện diện CS) có diện tích lớn hơn đáng kể, trung bình lớn hơn 2700 µm² so với các phôi ở nhóm CS- (không có xuất hiện CS) (1). Trong giai đoạn chuyển tiếp từ khi bắt đầu tạo khoang đến khi phôi nang nở rộng hoàn toàn, tỷ lệ phôi bị thoái hóa ở nhóm CS+ là 10,8%, thấp hơn đáng kể so với 33,3% ở nhóm CS- (p<0,01) và khi số lượng CS càng nhiều thì nguy cơ thoái hóa phôi càng giảm.

Hơn thế nữa, trong phân tích tổng hợp của Dohia và cộng sự (2026) cho thấy CS có mối tương quan mạnh với chất lượng phôi. Tỷ lệ phôi đạt chất lượng tốt (AA, AB, BA, BB) ở nhóm CS+ cao hơn đáng kể (OR = 2,40; KTC: 95% 1,17–4,92; I² = 82%; n = 1967) so với CS- (3). Việc tăng số lượng CS (cả 1–2 CS so với ≥3 CS và 1–4 CS so với ≥5 CS) làm tăng đáng kể khả năng có phôi chất lượng tốt. Điều này cho thấy rằng một phôi có đủ năng lực và sự toàn vẹn cấu trúc, thiết lập mạng lưới liên lạc CS là một phôi có mật độ tế bào ICM và mức độ kết dính biểu mô TE tốt.

Ngoài ra, kết quả từ các nghiên cứu hồi cứu đa trung tâm cho thấy sự hiện diện hay số lượng sợi CS không ảnh hưởng đến tỷ lệ phôi nguyên bội (1,11,12). Tỷ lệ phôi nguyên bội không có sự khác biệt đáng kể ở nhóm CS+ và CS- (38% so với 27%, p = 0,180) (1). Góp phần khẳng định CS chỉ phản ánh sức sống sinh học và năng lực phát triển, chứ không phải là một yếu tố tiên lượng độc lập cho các bất thường nhiễm sắc thể.

Kết quả lâm sàng

CS không chỉ phản ánh sức sống và tiềm năng phát triển của phôi nang, sự hiện diện của CS còn có giá trị tiên lượng mạnh mẽ đối với các kết cục lâm sàng quan trọng sau chuyển phôi. Sự hiện diện của CS thể hiện mối liên quan chặt chẽ với khả năng làm tổ và tỷ lệ thai lâm sàng sau khi chuyển phôi (5). Ở nhóm phôi CS+ có tỷ lệ làm tổ đạt 59,1%, cao hơn đáng kể so với 48,2% ở nhóm phôi CS-. Thêm vào đó, kết quả từ một phân tích tổng hợp cho thấy phôi CS+ làm tăng rõ rệt khả năng mang thai lâm sàng (OR = 2,20; KTC: 95% 1,29–3,75) (3). Đáng chú ý, Eastick và cộng sự (2021) đã báo cáo rằng ở nhóm thai lâm sàng có tim thai có 97,3% phôi nang CS+ so với 88,7% phôi nang ở phụ nữ không mang thai (OR = 4,67; KTC: 95% 1,5–14,2; p = 0,007) (13). Đồng thời, ở nhóm thai lâm sàng có tim thai có số CS trung bình cao hơn rõ rệt so với nhóm chuyển phôi thất bại (6,2 sợi/phôi so với 4,6 sợi/phôi).

Về tỷ lệ trẻ sinh sống, nghiên cứu Ma và cộng sự (2022) cho thấy nhóm CS+ đạt 48,5% so với 35,5% ở nhóm CS- (5). Kết quả này phù hợp với phân tích tổng hợp gần đây, phôi CS+ có tỷ lệ trẻ sinh sống vượt trội so với phôi CS- (OR = 1,88; KTC: 95% 1,35–2,61). Đồng thời ghi nhận tỷ lệ trẻ sinh sống tăng dần từ 50,7% ở nhóm I (1–2 sợi CS) và 39,9% ở nhóm II (3–4 sợi CS), lên mức rất cao là 78,1% ở nhóm III (có ≥5 sợi CS) (3,5).

Sự hiện diện của sợi bào tương hoàn toàn không làm gia tăng nguy cơ sẩy thai hay ảnh hưởng xấu đến sức khỏe thai nhi. Phân tích tổng hợp từ 4 nghiên cứu trên 1.804 phôi nang được chuyển cho thấy tỷ lệ sẩy thai trước 20 tuần giữa nhóm CS+ và CS- không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (OR = 0,77; KTC: 95% 0,53–1,14). Tương tự, kết quả theo dõi chu sinh và trẻ sơ sinh cho thấy cân nặng trung bình khi sinh giữa hai nhóm hoàn toàn tương đương (3,31 kg đến 3,37 kg). Sự xuất hiện của CS cũng không gây ra bất kỳ tác động tiêu cực nào đến tuổi thai khi sinh, tỷ lệ tử vong chu sinh hay tỷ lệ dị tật bẩm sinh ở trẻ sơ sinh (3).

KẾT LUẬN

Các sợi bào tương xuất hiện và giữ vai trò sinh lý quan trọng trong quá trình phát triển phôi nang. Sự hiện diện của chúng có mối liên quan mật thiết đến tốc độ phát triển và hình thái phôi nang. Đặc biệt, việc lựa chọn các phôi nang có sợi bào tương mang lại tỷ lệ làm tổ, tỷ lệ thai lâm sàng và trẻ sinh sống cao hơn đáng kể mà không làm tăng nguy cơ sẩy thai hay ảnh hưởng đến kết quả chu sinh. Do vậy, các sợi bào tương được xem như một dấu ấn sinh học không xâm lấn tiềm năng có giá trị tiên lượng kết quả phôi học và hiệu quả điều trị lâm sàng.

1.         Marconetto, A., Innocenti, F., Saturno, G., Taggi, M., Chiappetta, V., Trio, S., ... & Cimadomo, D. (2024). Cytoplasmic strings in human blastocysts: hypotheses of their role and implications for embryo selection. Human Reproduction, 39(11), 2453-2465.

2.         Salas-Vidal E, Lomelı́ H. Imaging filopodia dynamics in the mouse blastocyst. Dev Biol. 2004 Jan 1;265(1):75–89.

3.         Dodhia, V. F., Ng, K. Y. B., Fleming, T. P., & Cheong, Y. (2026). Cytoplasmic strings in human in-vitro embryos are a promising indicator for enhanced live-birth outcomes: a systematic review and meta-analysis. Human Reproduction Update, dmag026.

4.         Eastick J, Venetis C, Cooke S, Chapman M. The presence of cytoplasmic strings in human blastocysts is associated with the probability of clinical pregnancy with fetal heart. J Assist Reprod Genet. 2021 Aug 1;38(8):2139–49. doi:10.1007/s10815-021-02213-1

5.         Ma BX, Yang L, Tian Y, Jin L, Huang B. Cytoplasmic strings between ICM and mTE are a positive predictor of clinical pregnancy and live birth outcomes: A time-lapse study. Front Med. 2022 Jul 28;9. doi:10.3389/fmed.2022.934327

6.         Ducibella T, Albertini DF, Anderson E, Biggers JD. The preimplantation mammalian embryo: Characterization of intercellular junctions and their appearance during development. Dev Biol. 1975 Aug 1;45(2):231–50. doi:10.1016/0012-1606(75)90063-9

7.         Fleming TP, Warren PD, Chisholm JC, Johnson MH. Trophectodermal processes regulate the expression of totipotency within the inner cell mass of the mouse expanding blastocyst. Development. 1984 Dec 1;84(1):63–90. doi:10.1242/dev.84.1.63

8.         Tanaka S, Kunath T, Hadjantonakis AK, Nagy A, Rossant J. Promotion of Trophoblast Stem Cell Proliferation by FGF4. Science. 1998 Dec 11;282(5396):2072–5. doi:10.1126/science.282.5396.2072

9.         Gardner RL. Flow of cells from polar to mural trophectoderm is polarized in the mouse blastocyst. Hum Reprod. 2000 Mar 1;15(3):694–701. doi:10.1093/humrep/15.3.694

10.       Copp AJ. Interaction between inner cell mass and trophectoderm of the mouse blastocyst: II. The fate of the polar trophectoderm. Development. 1979 Jun 1;51(1):109–20. doi:10.1242/dev.51.1.109

11.       Zhu J, Han W, Huang G. P-146 The importance of cytoplasmic strings between inner cell mass and trophectoderm after blastulation on embryonic development and pregnancy outcome. Hum Reprod. 2024 Jul 1;39(Supplement_1): deae108.519. doi:10.1093/humrep/deae108.519

12.       Martos C, Guijarro JA, Sellers P, Gonzalez P, Sánchez S, Alberola P, et al. O-212 The presence of cytoplasmic strings in human blastocysts is associated with the probability of clinical pregnancy. Hum Reprod. 2025 Jun 1;40(Supplement_1): deaf097.212. doi:10.1093/humrep/deaf097.212

13.       Eastick, J., Venetis, C., Cooke, S., & Chapman, M. (2021). The presence of cytoplasmic strings in human blastocysts is associated with the probability of clinical pregnancy with fetal heart. Journal of Assisted Reproduction and Genetics, 38(8), 2139-2149.