Thoi vô sắc ở noãn người: đánh giá bằng kính hiển vi phân cực và mối liên hệ với sự phát triển, tình trạng nguyên bội của phôi

1. Mở đầu

Chất lượng noãn là một trong những yếu tố có ảnh hưởng đến kết quả điều trị hỗ trợ sinh sản. Trong thực hành, noãn thường được đánh giá dựa trên mức độ trưởng thành và các đặc điểm hình thái quan sát bằng kính hiển vi. Tuy nhiên, những đặc điểm này không thể hiện trực tiếp các quá trình nội bào liên quan đến sự hoàn thành giảm phân và khả năng tiếp tục phát triển sau thụ tinh.

Thoi vô sắc là cấu trúc vi ống đóng vai trò quan trọng trong quá trình sắp xếp và phân ly nhiễm sắc thể của noãn. Sự rối loạn trong quá trình hình thành hoặc hoạt động của thoi có thể làm gia tăng nguy cơ phân ly nhiễm sắc thể không chính xác, từ đó dẫn đến lệch bội. Nguy cơ này có thể tăng lên theo tuổi sinh sản, khi những thay đổi tích lũy trong noãn ảnh hưởng đến các cơ chế bảo đảm sự ổn định và phân ly chính xác của nhiễm sắc thể^[1].

Sự ra đời và phát triển của kính hiển vi phân cực cho phép quan sát thoi vô sắc ở noãn sống dựa trên đặc tính lưỡng chiết của các vi ống, mà không cần cố định hoặc nhuộm tế bào. Nhờ đó, sự hiện diện, hình thái, kích thước và một số đặc điểm quang học của thoi có thể được khảo sát trước khi thực hiện tiêm tinh trùng vào bào tương noãn (intracytoplasmic sperm injection - ICSI)^[2].

Các nghiên cứu cho thấy đặc điểm của thoi vô sắc có thể liên quan đến khả năng thụ tinh, sự phát triển của phôi và tình trạng nguyên bội của phôi nang. Tuy nhiên, những mối liên hệ này không đồng nghĩa với khả năng xác định trực tiếp chất lượng di truyền của từng noãn. Bài viết này tập trung vào vai trò của thoi vô sắc trong giảm phân, nguyên lý đánh giá bằng kính hiển vi phân cực và ý nghĩa của các bằng chứng hiện có đối với sự phát triển và tình trạng nguyên bội của phôi.

2. Thoi vô sắc trong quá trình giảm phân ở noãn

Giảm phân ở noãn người có đặc điểm riêng do quá trình này bắt đầu từ giai đoạn bào thai, sau đó bị ngừng trong nhiều năm trước khi được tiếp tục trong chu kỳ trưởng thành noãn. Khi giảm phân được tái khởi động, noãn phải hoàn thành quá trình phân ly nhiễm sắc thể chính xác để tạo giao tử đơn bội.

Thoi vô sắc tổ chức các vi ống cần thiết cho việc sắp xếp và phân ly nhiễm sắc thể về hai cực. Quá trình này phụ thuộc vào sự phối hợp giữa nhiều cơ chế, bao gồm sự liên kết giữa các nhiễm sắc thể, sự ổn định của vi ống và khả năng nhận biết, sửa chữa những gắn kết không phù hợp^[1]. Bất thường tại bất kỳ cơ chế nào cũng có thể làm tăng nguy cơ phân ly nhiễm sắc thể không chính xác.

Tuy nhiên, cần phân biệt giữa vai trò sinh học của thoi vô sắc và thông tin thu được từ hình ảnh của thoi. Một thoi có hình thái bất thường có thể phản ánh sự thay đổi về trạng thái hoặc cấu trúc của noãn, nhưng không đồng nghĩa chắc chắn với lệch bội. Ngược lại, hình thái bình thường cũng không bảo đảm rằng toàn bộ quá trình phân ly nhiễm sắc thể sẽ diễn ra chính xác. Vì vậy, đánh giá thoi vô sắc cung cấp thông tin bổ sung về trạng thái của noãn thay vì đánh giá trực tiếp chất lượng di truyền.

3. Đánh giá thoi vô sắc bằng kính hiển vi phân cực

Trước đây, việc nghiên cứu thoi vô sắc chủ yếu dựa trên nhuộm miễn dịch huỳnh quang hoặc các phương pháp hiển vi đòi hỏi xử lý tế bào, do đó không thể áp dụng trực tiếp cho noãn sử dụng trong điều trị. Kính hiển vi phân cực khắc phục hạn chế này bằng cách khai thác đặc tính lưỡng chiết của các cấu trúc có sự sắp xếp phân tử tương đối đồng đều, trong đó có các vi ống của thoi^[2].

Phương pháp này cho phép đánh giá sự hiện diện, hình dạng, kích thước, vị trí và mức độ lưỡng chiết của thoi trước ICSI. Một ứng dụng thực tế là xác định trực tiếp vị trí thoi, bởi vị trí của thể cực thứ nhất không phải lúc nào cũng thể hiện chính xác vị trí của cấu trúc này^[2].

Tuy nhiên, thoi vô sắc là cấu trúc động. Việc không quan sát được thoi tại một thời điểm không đồng nghĩa với việc noãn có bất thường không thể phục hồi. Theo dõi động học thoi ở noãn sống cho thấy tín hiệu lưỡng chiết có thể thay đổi trong các giai đoạn chuyển tiếp của giảm phân^[3]. Vì vậy, thời điểm sau chọc hút, thời gian nuôi trưởng thành noãn và điều kiện quan sát cần được xem xét.

4. Thoi vô sắc, sự trưởng thành của noãn và thời điểm ICSI

Trong thực hành IVF, sự xuất hiện của thể cực thứ nhất thường được sử dụng để xác định noãn ở giai đoạn kỳ giữa II (metaphase II - MII). Tuy nhiên, đây là một dấu hiệu hình thái và chưa thể hiện đầy đủ trạng thái của bộ máy giảm phân tại thời điểm quan sát.

Các nghiên cứu sử dụng kính hiển vi phân cực cho thấy sau khi thể cực thứ nhất xuất hiện, một số noãn vẫn có thể đang trong giai đoạn chuyển tiếp trước khi thoi vô sắc được hình thành hoàn chỉnh^[3]. Vì vậy, sự hiện diện của thể cực thứ nhất và sự hoàn thiện của thoi không phải lúc nào cũng xảy ra đồng thời.

Những quan sát này cho thấy việc đánh giá thoi vô sắc có thể cung cấp thêm thông tin về mức độ trưởng thành của noãn và góp phần làm rõ mối liên hệ giữa trạng thái của thoi với thời điểm thực hiện ICSI. Tuy nhiên, việc không quan sát thấy thoi tại một thời điểm đơn lẻ chưa đủ cơ sở để xác định thời gian trì hoãn ICSI, bởi hình ảnh của thoi có thể thay đổi theo trạng thái sinh lý của noãn cũng như điều kiện quan sát.

5. Mối liên hệ giữa đặc điểm thoi vô sắc và sự phát triển của phôi

Một số nghiên cứu đã khảo sát liệu đặc điểm của thoi vô sắc có liên quan đến khả năng thụ tinh và sự phát triển tiếp theo của phôi hay không. Kilani và cộng sự (2011) ghi nhận các noãn có thoi được phân loại là bình thường có tỷ lệ thụ tinh cao hơn và liên quan với một số kết quả tốt hơn về phát triển đến phôi nang, làm tổ và sinh sống. Tuy nhiên, các noãn có thoi bất thường vẫn có thể tạo thành phôi nang có chất lượng tốt^[4]. Điều này cho thấy hình ảnh thoi không nên được sử dụng như một tiêu chuẩn để loại bỏ noãn.

Bên cạnh hình thái, kích thước thoi cũng được quan tâm. Trong nghiên cứu của Tomari và cộng sự (2018) trên 1.302 noãn MII có thể quan sát được thoi trước ICSI, nhóm noãn có diện tích thoi trong khoảng 90-120 μm² có tỷ lệ thụ tinh, tỷ lệ hình thành phôi nang và tỷ lệ thai lâm sàng cao hơn so với các nhóm còn lại^[5]. Tuy nhiên, khoảng giá trị này không thể được xem là ngưỡng áp dụng chung vì phương pháp đo và điều kiện nghiên cứu có thể ảnh hưởng đến kết quả.

Một hướng tiếp cận mới là sử dụng các thông số định lượng. Nghiên cứu tiến cứu năm 2026 của Lee và cộng sự trên 581 noãn MII đề xuất tỷ lệ độ trễ pha ánh sáng giữa thoi và toàn bộ noãn (spindle-to-oocyte light retardance ratio - SOLRR). SOLRR có mối liên hệ với khả năng hình thành phôi nang hữu dụng, nhưng khả năng dự đoán riêng lẻ chỉ ở mức vừa phải^[8]. Do đó, chỉ số này hiện có giá trị nghiên cứu nhiều hơn là một công cụ độc lập để lựa chọn noãn.

6. Thoi vô sắc và tình trạng nguyên bội của phôi

Mối liên hệ giữa thoi vô sắc và tình trạng nguyên bội có cơ sở sinh học rõ ràng vì thoi trực tiếp tham gia vào sự sắp xếp và phân ly nhiễm sắc thể.

Trong nghiên cứu tiến cứu năm 2016, Tilia và cộng sự ghi nhận mối liên hệ giữa hình thái thoi tại thời điểm ICSI và tình trạng nguyên bội của các phôi phát triển tiếp theo^[6]. Một nghiên cứu tiếp theo trên 2.056 thoi cho thấy các noãn có thoi hình thái bình thường liên quan với khả năng hình thành phôi nang nguyên bội cao hơn. Mối liên hệ này vẫn được ghi nhận sau khi xem xét tuổi người phụ nữ, chất lượng và giai đoạn phát triển của phôi nang^[7].

Đây là những bằng chứng quan trọng cho thấy hình thái thoi có thể cung cấp thông tin liên quan đến xác suất tạo phôi nguyên bội. Tuy nhiên, phôi nguyên bội vẫn có thể phát triển từ noãn có thoi không hoàn toàn bình thường, trong khi thoi bình thường cũng không loại trừ sai sót giảm phân. Vì vậy, đánh giá thoi không thể thay thế xét nghiệm di truyền tiền làm tổ nhằm phát hiện lệch bội (preimplantation genetic testing for aneuploidy - PGT-A), mà phù hợp hơn với vai trò cung cấp thêm thông tin về xác suất phát triển của noãn.

Sự phát triển của các chỉ số định lượng có thể giúp hạn chế phần nào tính chủ quan của việc phân loại hình thái. Tuy nhiên, một chỉ số chỉ trở nên có ý nghĩa lâm sàng khi kết quả có thể được tái lập giữa các hệ thống quan sát, quần thể bệnh nhân và phòng xét nghiệm khác nhau. Do đó, các nghiên cứu về kích thước thoi, mức độ lưỡng chiết hoặc các tỷ lệ quang học như SOLRR cần được xem xét trên cả phương diện liên quan sinh học và khả năng ứng dụng thực tế. Một mối liên hệ có ý nghĩa thống kê với sự phát triển phôi chưa đồng nghĩa với khả năng dự đoán đủ chính xác để đưa ra quyết định lựa chọn noãn ở từng chu kỳ điều trị^[5,8].

7. Giá trị và những hạn chế của đánh giá thoi vô sắc trong hỗ trợ sinh sản

Từ các bằng chứng hiện có, đánh giá thoi vô sắc bằng kính hiển vi phân cực có giá trị chủ yếu ở khả năng cung cấp thông tin trực tiếp về một cấu trúc quan trọng của quá trình giảm phân. Phương pháp này có thể bổ sung cho đánh giá mức độ trưởng thành của noãn, đồng thời một số đặc điểm như hình thái, kích thước hoặc mức độ lưỡng chiết đã được ghi nhận có liên quan đến khả năng thụ tinh, sự phát triển của phôi và tình trạng nguyên bội^[2,4–8].

Tuy nhiên, giá trị của các thông tin này cần được xem xét thận trọng. Thoi vô sắc là cấu trúc thay đổi theo thời gian, do đó kết quả quan sát phụ thuộc đáng kể vào thời điểm đánh giá. Bên cạnh đó, các nghiên cứu hiện sử dụng những tiêu chí khác nhau để xác định thoi bình thường hoặc bất thường, cũng như các thông số và kết cục không hoàn toàn tương đồng. Điều này làm hạn chế khả năng so sánh trực tiếp và xây dựng một ngưỡng đánh giá thống nhất.

Bên cạnh đó, không nên xem mọi bất thường của phôi đều bắt nguồn từ trạng thái của thoi tại thời điểm quan sát. Lệch bội là kết quả của nhiều quá trình trong giảm phân, trong đó thoi vô sắc chỉ là một thành phần của hệ thống phức tạp hơn^[1]. Hình ảnh thoi vì vậy không thể đại diện cho toàn bộ chất lượng sinh học hoặc di truyền của noãn.

Vì vậy, ở thời điểm hiện tại, đánh giá thoi vô sắc nên được xem là một nguồn thông tin bổ sung bên cạnh các phương pháp đánh giá noãn và phôi đang được sử dụng. Chưa có đủ bằng chứng để sử dụng hình thái hoặc các thông số của thoi như một tiêu chuẩn độc lập trong việc lựa chọn hoặc loại bỏ noãn. Trong tương lai, giá trị của phương pháp này sẽ phụ thuộc vào khả năng chuẩn hóa thời điểm quan sát và tiêu chí đánh giá, cũng như việc xác định liệu thông tin thu được từ thoi có thực sự góp phần cải thiện các kết quả điều trị hay không.

8. Kết luận

Thoi vô sắc giữ vai trò quan trọng trong quá trình giảm phân của noãn và có liên quan trực tiếp đến sự sắp xếp, phân ly nhiễm sắc thể. Kính hiển vi phân cực cho phép quan sát cấu trúc này ở noãn sống và cung cấp thêm thông tin về trạng thái trưởng thành cũng như một số đặc điểm có liên quan đến khả năng thụ tinh, sự phát triển của phôi và tình trạng nguyên bội.

Tuy nhiên, hình ảnh thoi chỉ thể hiện một phần trạng thái sinh học của noãn và chịu ảnh hưởng bởi tính động của cấu trúc cũng như các yếu tố kỹ thuật. Vì vậy, đánh giá thoi vô sắc chưa thể được sử dụng như một tiêu chuẩn độc lập để xác định chất lượng hoặc tình trạng di truyền của noãn. Giá trị hiện nay của phương pháp nằm ở khả năng bổ sung thông tin cho các phương pháp đánh giá hiện có. Những nghiên cứu tiếp theo cần xác định liệu việc chuẩn hóa và tích hợp thông tin này có thể cải thiện việc lựa chọn noãn và các kết cục điều trị hay không.

[1] Greaney J, Wei Z, Homer H. Regulation of chromosome segregation in oocytes and the cellular basis for female meiotic errors. Human Reproduction Update. 2018;24(2):135–161. doi:10.1093/humupd/dmx035.

[2] Keefe D, Liu L, Wang W, Silva C. Imaging meiotic spindles by polarization light microscopy: principles and applications to IVF. Reproductive BioMedicine Online. 2003;7(1):24–29. doi:10.1016/S1472-6483(10)61724-5.

[3] Wang WH, Meng L, Hackett RJ, Oldenbourg R, Keefe DL. Spindle imaging in human oocytes: the impact of the meiotic cell cycle. Reproductive BioMedicine Online. 2006;12(4):442–446. doi:10.1016/S1472-6483(10)61996-7.

[4] Kilani S, Cooke S, Tilia L, Chapman M. Does meiotic spindle normality predict improved blastocyst development, implantation and live birth rates? Fertility and Sterility. 2011;96(2):389–393. doi:10.1016/j.fertnstert.2011.05.023.

[5] Tomari H, Honjo K, Kunitake K, Aramaki N, Kuhara S, Hidaka N, Nishimura K, Nagata Y, Horiuchi T. Meiotic spindle size is a strong indicator of human oocyte quality. Reproductive Medicine and Biology. 2018;17(3):268–274. doi:10.1002/rmb2.12100.

[6] Tilia L, Venetis C, Kilani S, Cooke S, Chapman M. Is oocyte meiotic spindle morphology associated with embryo ploidy? A prospective cohort study. Fertility and Sterility. 2016;105(4):1085–1092.e7. doi:10.1016/j.fertnstert.2015.12.018.

[7] Tilia L, Chapman M, Kilani S, Cooke S, Venetis C. Oocyte meiotic spindle morphology is a predictive marker of blastocyst ploidy: a prospective cohort study. Fertility and Sterility. 2020;113(1):105–113.e1. doi:10.1016/j.fertnstert.2019.08.070.

[8] Lee CI, Chen HH, Lo WC, et al. Spindle-to-oocyte light retardance ratio as a noninvasive biomarker for oocyte quality assessment: a prospective cohort study. Frontiers in Endocrinology. 2026;17:1803476. doi:10.3389/fendo.2026.1803476.