Kể từ khi Louise Brown - đứa bé đầu tiên của thụ tinh ống nghiệm - được sinh ra vào năm 1978, thụ tinh ống nghiệm (TTTON) đã được thực hiện ở các mức độ thành công khác nhau trong hướng điều trị vô sinh nam. TTTON cổ điển thường gặp những hạn chế đối với các trường hợp không tinh trùng (azoospermia), tinh trùng ít, yếu và dị dạng cao (severe oligoasthenoteratospermia), và màng trong suốt dày. Thông thường, tinh trùng với những bất thường về hình dạng không thể thâm nhập qua màng trong suốt. Từ đó, những quy trình vi thao tác được phát triển nhằm hỗ trợ sự thụ tinh bằng cách giúp tinh trùng xuyên qua màng ZP, hàng rào cản trở chính đối với sự thâm nhập của tinh trùng.
Các cách tiếp cận khác nhau của qui trình vi thao tác bao gồm: (1) mở một phần màng ZP để tinh trùng dễ dàng xâm nhập vào trứng (PZD - partial zona dissection), và tạo một lỗ trên ZP bằng laser (LZD - laser zona drilling); (2) tiêm tinh trùng vào khoang quanh noãn (SUZI - subzonal sperm injection); (3) tiêm tinh trùng trực tiếp vào bào tương trứng (ICSI). Hai cách tiếp cận đầu tiên phải dựa vào khả năng gắn chặt và hòa màng của tinh trùng vào bào tương trứng. Trong khi đó, tiêm tinh trùng trực tiếp vào bào tương sẽ bỏ qua hiện tượng hòa màng của tinh trùng và trứng.

Kể từ khi Palermo và cộng sự báo cáo trường hợp có thai đầu tiên của kỹ thuật ICSI vào năm 1992, ICSI đã có những bước tiến triển và được xem là phương pháp điều trị có hiệu quả nhất đối với những trường hợp tinh trùng ít, yếu và dị dạng với việc cải thiện đáng kể tỉ lệ có thai và tỉ lệ em bé sinh ra ở nhiều trung tâm TTTON lớn trên thế giới. Hiện nay, có thể tiêm tinh trùng từ phẫu thuật tinh hoàn và tinh tử vào trứng đều có khả năng thụ thai. Bằng cách tiêm trực tiếp tinh trùng từ nhiều nguồn khác nhau (tinh dịch, mào tinh, mô tinh hoàn) vào trứng, các bước quan trọng trong sinh lý thụ tinh như hoạt hóa cực đầu, gắn kết của tinh trùng vào màng ZP, hiện tượng hòa màng… đã được bỏ qua, trong khi những bước này nhằm mục đích chọn lựa một tinh trùng bình thường nhất. Hơn nữa một điểm yếu của phương pháp này đó là những bất thường về di truyền từ người chồng, nếu có, có thể sẽ được chuyển qua thế hệ kế tiếp.

Kỹ thuật ICSI được áp dụng cho các trường hợp sử dụng tinh trùng tươi, tinh trùng từ mào tinh và tinh trùng từ mô tinh hoàn. Kỹ thuật này bao gồm 6 bước quan trọng:

1. Bất động tinh trùng

Trong ICSI, bất động tinh trùng bằng cách chạm kim ICSI vào đuôi tinh trùng và tránh làm tổn hại đến đoạn cổ của tinh trùng (mid-piece), đây là phần bắt buộc của kỹ thuật ICSI, thậm chí đối với những trường hợp tinh trùng không di động. Phương pháp bất động tinh trùng rất quan trọng cho việc phóng thích nhanh chóng các nhân tố tinh trùng để bắt đầu hoạt hóa trứng. Bất động tinh trùng sẽ làm tổn thương màng tinh trùng dẫn đến việc giải phóng các nhân tố tinh trùng, giúp khuếch tán các chất này vào trong bào tương trứng. Cùng với sự dao động nồng độ ion Canxi nội bào, nhân tố tinh trùng làm tăng tính phân cực của trứng. Sau đó, quá trình hoạt hóa trứng sẽ diễn ra khởi sự cho một loạt phản ứng sinh hóa trong bào tương trứng mà cuối cùng sẽ dẫn đến:

(1)       nhân tinh trùng được giải nén

(2)       đẩy thể cực thứ hai ra khoang quanh noãn

(3)       hình thành tiền nhân

(4)       quá trình exocytosis

Thành phần trong nhân tố tinh trùng chủ yếu là những protein nhạy với nhiệt độ và chỉ có hiệu quả sinh học khi đã tiêm vào bào tương trứng.

2. Tiêm tinh trùng

Trước khi tiêm, các kim được đặt ở vị trí vuông góc với vị trí của thể cực thứ nhất. Ví dụ, khi thể cực ở vị trí 12h, kim tiêm phải ở vị trí 3h. Ở vị trí khác, khi thể cực thứ nhất được đặt ở hướng 6h, kim tiêm nên đặt ở vị trí 3h. Trong khi ICSI, việc lắp kim tiêm ở vị trí đúng sẽ đảm bảo không làm tổn thương trứng do thoi vô sắc của trứng thường nằm ở vị trí gần kề với PB thứ nhất.

3. Làm thủng màng bào tương

Kỹ thuật ICSI đòi hỏi màng bào tương phải được làm thủng ở vị trí tiêm trước khi tinh trùng được chuyển vào trong tế bào chất của trứng.

4. Hút bào tương của trứng vào kim

Tiền nhân chỉ được hình thành khi tinh trùng nằm trong bào tương trứng sau khi tiêm. Sau khi đưa kim ICSI vào trong trứng, việc hút bào tương trứng trở ra rồi bơm trở lại là một phần không thể thiếu vì nó sẽ chắc chắn rằng tinh trùng được tiêm vào trong trứng và bắt đầu tiếp xúc với bào tương trứng. Động tác này được xem là bước khởi đầu cho hoạt hoá trứng bằng cách tạo dòng chảy Calci nhân tạo. Quá trình hút bào tương trứng vào trong kim tiêm để gây ra vỡ màng một cách cơ học là một thao tác đòi hỏi tính kỹ thuật rất cao. Thao tác hút vào bào tương trứng một cách nhẹ nhàng thường cho kết quả cao hơn về tỉ lệ sống của trứng và chất lượng phôi tốt hơn.

5. Đặt tinh trùng vào bào tương trứng

Tinh trùng nên được đặt cố định trong bào tương trứng. Vị trí không đúng của tinh trùng - ví dụ như quá gần màng bào tương - có thể dẫn đến kết quả sau khi tiêm, tinh trùng bị trục xuất ra khoảng PVS do hiện tượng màng tế bào hàn gắn lại. Khi đó, quá trình thụ tinh sẽ không xảy ra.

6. Rút kim tiêm ra ngoài

Sau khi tinh trùng đã ở đúng vị trí trong trứng, kim tiêm cần phải rút từ từ khỏi trứng tại vị trí tiêm. Một lực bơm nhỏ trong kim vẫn luôn được duy trì. Nếu không tiến hành điều này sẽ dẫn đến việc tinh trùng bị hút ngược trở vào kim tiêm và gây tổn thương trứng.

Trước khi tiêm tinh trùng, trứng cũng được xử lý qua nhiều bước. Trứng được cho vào môi trường có chứa men hyaluronidase để tách bỏ các tế bào cumulus. Sau đó, trứng được tách sạch hoàn toàn bằng các thao tác với các pipette thủy tinh có nhiều kích thước phù hợp.

Trong quá trình ICSI, một ít tinh trùng sẽ được hút bởi kim ICSI từ giọt môi trường chứa tinh trùng trong đĩa chích. Tinh trùng sau đó sẽ được chuyển vào môi trường có độ nhớt chứa polyvinylpyrrolidone (PVP) để làm chậm sự di chuyển. Việc cho tinh trùng trực tiếp vào giọt PVP nên được hạn chế vì có thể dẫn đến tăng độ nhớt của dung dịch và rất dễ làm kết dính bên trong kim ICSI ảnh hưởng cho việc thao tác, gây không thụ tinh và phôi phát triển không tốt.

Về cơ bản, một con tinh trùng có độ di động và hình dạng bình thường và tốt nhất được chọn để cho ICSI.Tinh trùng này được bất động bằng cách chạm kim tiêm ICSI vào đuôi tinh trùng và sau đó được hút vào kim để tiêm vào bào tương trứng.

Trong quá trình ICSI, khi đưa kim tiêm vào bào tương trứng, trứng sẽ bị thay đổi hình dạng từ hình cầu đến hình đĩa lõm 2 mặt, và sau đó một ít bào tương trứng bị hút vào trong kim ICSI để dễ dàng làm vỡ màng plasma của trứng. Đồng thời, có sự trộn lẫn của bào tương trứng với môi trường và PVP trong kim ICSI tạo thành một dịch hòa trộn (bao gồm tinh trùng) để chuyển lại vào trứng. Các chất ngoại bào của trứng có thể làm thay đổi pH nội bào và ảnh hưởng đến quá trình sinh lý trong trứng. Trứng đóng vai trò quan trọng trong ICSI do tinh trùng được tiêm không phải trải qua quá trình hoạt hóa cực đầu để chuẩn bị cho quá trình thụ tinh bình thường. Màng bào tương trứng sau khi bị tổn thương do động tác đưa kim vào sẽ cần một khoảng thời gian để hàn gắn màng tế bào giúp trứng trở lại hình dạng bình thường.

Huấn luyện cho ICSI

Sử dụng thành thạo kỹ thuật vi thao tác đòi hỏi sự luyện tập lâu dài. Điểm khó của việc triển khai ICSI là phải hạn chế ở mức thấp nhất các tác động của giai đoạn học hỏi. Thông thường, tỉ lệ thụ tinh cho những người mới bắt đầu ICSI dao động từ 30-40%, và tỉ lệ trứng bị tổn thương khá cao, từ 20-30%.

Kết luận