Theo một nghiên cứu mới, những sai sót tự phát trong giai đoạn sớm của quá trình phân chia tế bào có thể là lý do tại sao rất nhiều phôi thai không phát triển bình thường. 

Ở người, trứng và tinh trùng được thụ tinh trong ống nghiệm không đảm bảo cho việc sinh sản thành công. Hầu hết các phôi thai ngừng phát triển trong khoảng thời gian ngắn sau khi thụ tinh thường là do chúng có số lượng nhiễm sắc thể bất thường. Các nhà khoa học tại Đại học Columbia phát hiện ra rằng hầu hết những sai sót này là do lỗi tự phát trong quá trình sao chép nhân đôi DNA trong giai đoạn sớm nhất của quá trình phân chia tế bào. 

Phát hiện này cung cấp những hiểu biết mới về sinh học cơ bản của quá trình sinh sản ở người. Về lâu dài có thể cải thiện tăng tỷ lệ thành công trong điều trị thụ tinh ống nghiệm (IVF). Nghiên cứu được công bố trực tuyến ngày 19/7/2022 trên tạp chí Cell. 

Nhân bản là nhiệm vụ đầy thử thách đối với những phôi thai ban đầu 

Khoảng 24 giờ sau khi trứng được thụ tinh, quá trình phân chia tế bào bắt đầu. Trong quá trình phân chia tế bào, toàn bộ bộ gen 46 nhiễm sắc thể chứa hơn 3 tỷ cặp cơ sở DNA phải được nhân đôi nguyên bản. Các bộ nhiễm sắc thể nhân đôi sau đó phải được tách rời để mỗi tế bào con nhận được một bộ tế bào hoàn chỉnh. 

Trong nhiều phôi được tạo ra để thụ tinh ống nghiệm đã xảy ra sự cố và một số tế bào trong phôi có quá ít hoặc quá nhiều nhiễm sắc thể bất thường. 

Trưởng nhóm nghiên cứu là Tiến sĩ Dieter Egli, Trợ lý Giáo sư về Sinh học tế bào phát triển của Maimonides, Khoa Nhi Đại học Columbia cho biết nhân bản bộ gen là một nhiệm vụ đầy thách thức đối với những phôi ban đầu. 

Các nhà nghiên cứu từ lâu đã đưa ra giả thuyết rằng lỗi xảy ra trong giai đoạn cuối cùng của quá trình phân chia tế bào, khi các bộ nhiễm sắc thể nhân đôi phân tách thành hai tế bào con giống hệt nhau. Hầu hết những thất bại này là do các vấn đề với trục vi ống, bộ máy kéo hai bộ nhiễm sắc thể ra xa nhau. 

Nhưng các nghiên cứu của Egli phát hiện ra rằng các bất thường về nhiễm sắc thể bắt nguồn từ các lỗi xảy ra sớm hơn nhiều trong quá trình phân chia tế bào khi DNA của bộ gen được nhân đôi. Các nghiên cứu của ông phát hiện ra rằng nếu DNA không được sao chép chính xác, trục quay sẽ hoạt động không đồng bộ và đặt sai số lượng nhiễm sắc thể vào mỗi tế bào con. Khi quá trình nhân đôi DNA không bình thường, trục quay hoạt động không bình thường. Điều này đã bị bỏ qua trong phần lớn các nghiên cứu trước đây, đó là lý do tại sao phôi cho phép tính toàn vẹn của bộ gen bị lỗi khi đây là một yêu cầu tối quan trọng đối với sự phát triển bình thường phôi. 

Mặc dù các nghiên cứu được tiến hành với phôi được tạo ra trong đĩa petri bao gồm những cá nhân đã trải qua thụ tinh ống nghiệm và những người hiến trứng không điều trị hỗ trợ sinh sản. Những vấn đề tương tự này có thể góp phần gia tăng sự thất bại làm tổ của phôi thai được tạo ra trong quá trình sinh sản tự nhiên của con người. 

Manh mối về nguồn gốc xuất hiện lỗi DNA 

Nguồn gốc lỗi sao chép DNA trong phôi dường như bắt nguồn từ những trở ngại trong chuỗi xoắn kép của DNA. Mặc dù lý do chính xác cho những trở ngại này vẫn chưa được biết đến nhưng chúng khiến quá trình nhân đôi của DNA bị tạm ngưng hoặc thậm chí dừng lại hẳn, dẫn đến đứt gãy DNA và xuất hiện số lượng nhiễm sắc thể bất thường. 

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các lỗi DNA tự phát có thể xảy ra ngay từ chu kỳ đầu tiên của quá trình phân chia tế bào ở phôi, cũng như trong các lần phân chia tế bào tiếp theo. Nếu quá nhiều tế bào trong phôi ban đầu bị ảnh hưởng bởi các bất thường về nhiễm sắc thể, thì phôi thai không thể tiếp tục phát triển. 

Thụ tinh trong ống nghiệm (IVF) 

Hầu hết các phôi thai được tạo ra để thụ tinh ống nghiệm đều ngừng phát triển trong vòng vài ngày sau khi thụ tinh. Sự phát triển kém hiệu quả của phôi là một trở ngại cho các phương pháp điều trị hỗ trợ sinh sản thành công. 

Nhiều phụ nữ trải qua quá trình điều trị hiếm muộn cần thực hiện nhiều chu kỳ thụ tinh ống hơn để có thai và một số không thể có thai được nữa, Bác sĩ Jenna Turocy, một chuyên gia về sinh sản tại Trung tâm Sinh sản Đại học Columbia và là đồng tác giả của nghiên cứu cho biết. 

Các nhà khoa học đang lên kế hoạch cho các nghiên cứu bổ sung với mục đích xem xét những tổn thương của DNA trong quá trình sao chép với hy vọng phát hiện ra các biến thể bất thường và nguy cơ tiềm ẩn gây bệnh cho các tế bào mầm. Về lâu dài, những nghiên cứu này có thể đưa ra nhiều giải pháp hiệu quả và an toàn hơn trong việc giảm nguy cơ bất thường di truyền và tạo được nhiều phôi chất lượng hơn cho những đôi vợ chồng hiếm muộn cần can thiệp thụ tinh ống nghiệm trong tương lai. 

Bệnh viện An Sinh (Nguồn Sciencedaily)