Các phương pháp đánh giá phân mảnh ADN tinh trùng

Bài viết bởi Tiến sĩ Hàn Thị Thu Hương - Khối Di truyền y học, Trung tâm công nghệ cao Vinmec

Xét nghiệm đánh giá phân mảnh ADN tinh trùng (SDF-Sperm DNA fragmentation) là kỹ thuật dùng để đo lường đứt gãy ADN trong nhân tinh trùng. Chỉ số phân mảnh ADN của tinh trùng cao có thể ảnh hưởng đến khả năng sinh sản do cản trở quá trình thụ tinh, phát triển phôi sớm, làm tổ và mang thai.

Theo thống kê, có đến hơn 15% các cặp vợ chồng trên toàn thế giới gặp phải các vấn đề về khả năng sinh sản và 50% trong số này là nguyên nhân vô sinh do nam giới.

Phân tích tinh dịch là xét nghiệm quan trọng nhất để đánh giá vô sinh nam, nhưng nó không cung cấp thông tin liên quan đến tất cả các chức năng của tinh trùng, cũng như không đủ để dự đoán khả năng sinh sản của nam giới và khả năng thành công của công nghệ hỗ trợ sinh sản (ART).

Trên thực tế, khoảng 15% bệnh nhân vô sinh nam có kết quả tinh dịch đồ bình thường. Nghiên cứu về các phương pháp xét nghiệm mới để đánh giá sự bất thường của tinh trùng đã được tiến hành trong hơn 30 năm qua, và tính toàn vẹn ADN của tinh trùng đã trở thành một lĩnh vực được quan tâm nhiều hơn.

ADN của tinh trùng liên kết với protamine và tồn tại tự nhiên ở trạng thái đặc, bảo vệ nó khỏi bị hư hại trong quá trình vận chuyển. Một số tổn thương có thể xảy ra như đứt gãy ADN có thể được sửa chữa trong tế bào chất của trứng. Tuy nhiên, khi tổn thương vượt quá ngưỡng sửa chữa của tế bào chất, có thể dẫn đến vô sinh.

Các nghiên cứu in vitro và in vivo đều chỉ ra rằng, tính toàn vẹn ADN của tinh trùng có liên quan tiêu cực đến khả năng sinh sản. Xét nghiệm đánh giá phân mảnh ADN tinh trùng (SDF-Sperm DNA fragmentation) là kỹ thuật dùng để đo lường đứt gãy ADN trong nhân tinh trùng. Chỉ số phân mảnh ADN của tinh trùng cao có thể ảnh hưởng đến khả năng sinh sản do cản trở quá trình thụ tinh, phát triển phôi sớm, làm tổ và mang thai.

Hiện nay, các phương pháp được sử dụng để đo mức độ tổn thương ADN của tinh trùng bao gồm:

• Đánh giá chất lượng đóng gói chất nhiễm sắc của tinh trùng (phương pháp nhuộm sử dụng methyl green, aniline blue, toluidine blue, and chromomycin A3)
• Đánh giá tính toàn vẹn của ADN nhân tinh trùng (TUNEL, ISNT, SCSA, SCD, Comet).

Đánh giá trực tiếp:

• TUNEL (Terminal transferase dUTP nick end labeling): Đánh giá phân mảnh ADN tinh trùng thông qua dUTP (deoxyuridine triphosphate) gắn lên sợi đơn và sợi đôi của ADN đứt gãy bằng terminal deoxynucleotidyl transferase. Phân mảnh ADN được định lượng bằng máy đếm dòng chảy tế bào (Flow cytometry) và phân tích định tính thông qua tín hiệu phát huỳnh quang hoặc kính hiển vi quang học. Xét nghiệm này có thể thực hiện trên một lượng nhỏ tinh trùng (<=200 tinh trùng), tinh trùng thu nhận từ tinh hoàn cũng có thể được đánh giá phân mảnh bằng kỹ thuật này.
• ISNT (In situ nick translation): Một biến thể của kỹ thuật TUNEL để định lượng dUTP được đánh dấu gắn vào mạch đơn ADN đứt gãy thông qua ADN polymerase.

Đánh giá gián tiếp:

• SCSA (Sperm chromatin structure assay): Đánh giá phân mảnh tinh trùng dựa trên sự phát huỳnh quang khác nhau của đoạn ADN bị đứt gãy và đoạn ADN nguyên vẹn với Acridine orange (AO), và được đo bằng máy đếm dòng chảy tế bào (Flow cytometry). AO bám vào ADN mạch đôi sẽ phát huỳnh quang màu xanh lá cây có bước sóng 515-530nm và AO bám vào mạch đơn sẽ phát huỳnh quang màu đỏ có bước sóng 630nm.
• Comet (Single cell gel electrophoresis): Đánh giá phân mảnh ADN mạch đôi và mạch đơn dựa trên điện di. Hình ảnh ADN phân mảnh có hình dạng như sao chổi với phần đầu là những ADN nguyên vẹn và phần đuôi là những ADN đứt gãy. Lượng ADN sai hỏng càng cao thì phần đuôi điện di hình sao chổi càng sáng và càng dài.
• SCD (Sperm chromatin dispersion ): Đánh giá phân mảnh dựa trên đặc điểm của quầng halo tạo thành từ protein nhân tinh trùng bị loại bỏ sau khi bị biến tính bằng acid. Nhân tinh trùng với ADN tổn thương nghiêm trọng sẽ cho quầng halo rất nhỏ hoặc không tạo thành quầng halo, trong khi tinh trùng với ADN ít sai hỏng hơn sẽ phân tán ADN vòng và hình thành quầng halo kích thước lớn.

Các cặp đôi trước khi kết hôn nên kiểm tra sức khỏe nhằm mục đích:

• Khám đánh giá khả năng sinh sản, tình dục, sàng lọc các bệnh lây nhiễm qua đường tình dục, sàng lọc các bệnh lý về di truyền, tư vấn các biện pháp sinh sản, tránh thai (nếu cần) cho các cặp trước khi lập gia đình.
• Phát hiện sớm nguyên nhân có thể dẫn tới vô sinh, hiếm muộn.
• Tư vấn thời điểm sinh con tốt nhất và các biện pháp để có thể sinh ra những đứa con khỏe mạnh thông minh cho các cặp vợ chồng chuẩn bị có kế hoạch sinh con.

Tài liệu tham khảo: Gi Young Kim. What should be done for men with sperm DNA fragmentation?. Clinical and Experimental Reproductive Medicine, v.45(3); 2018 Sep.