ThS. Mai Trần Thùy Linh – IVFMD SIH – Bệnh viện Phụ sản Quốc tế Sài Gòn
 
Để hiểu mệnh đề “Một cách khác để cải thiện kết cục hỗ trợ sinh sản (HTSS) là đưa thêm công nghệ vào phòng thí nghiệm”, trước tiên chúng ta cần nắm rõ "cải thiện kết cục HTSS" là gì? Thông thường, "cải thiện kết cục HTSS" được hiểu là làm sao để tăng tỷ lệ trẻ sinh sống, hoặc khoảng thời gian để có thai, tỷ lệ thai cộng dồn trên số noãn chọc hút và sức khoẻ của trẻ thụ tinh trong ống nghiệm (TTTON). Ngoài ra, việc có thể duy trì kết quả lâm sàng ổn định thông qua công tác quản lý chất lượng cũng góp phần vào thành công chung của một trung tâm HTSS.
 
Thời kỳ đầu
Vào khoảng năm 1978 khi Louise Brown ra đời, có rất ít kỹ thuật được sử dụng trong TTTON trên người, kể cả bác sĩ hay chuyên viên phôi học cũng phải tự mình sáng tạo “công cụ hành nghề” từ các lĩnh vực gần gũi như y sinh học và thực hành lâm sàng khác. Có thể nói thuở ban sơ của lĩnh vực TTTON phụ thuộc phần lớn vào bàn tay và khối óc (theo đúng nghĩa đen) của con người để có thể duy trì các phôi trong “môi trường phòng thí nghiệm”. Môi trường này nếu đặt trong bối cảnh hiện tại có thể thấy là môi trường không mấy thuận lợi cho quá trình TTTON, một ví dụ nhỏ như phòng thí nghiệm HTSS lại là tủ đồ của bảo vệ đã được chuyển đổi công năng cho gần với phòng chọc hút trứng. Cách đây 40 năm, khi tác giả bài báo - David K. Gardner - bắt đầu hành trình trong lĩnh vực TTTON, lúc máy tính bàn vẫn còn xa lạ và luận án tiến sĩ của ông phải viết tay và sau đó mới được đánh máy lại, hiển nhiên chưa có môi trường nuôi cấy thương mại, hay các tủ nuôi phôi đa khí, thay vào đó là một số dạng buồng cấy như bình hút ẩm bằng thuỷ tinh được lọc bằng khí trộn sẵn (còn được biết với tên gọi hoa mỹ như “Womb with a view”, tạm dịch “Nhìn vào buồng tử cung”). Một thử thách nữa là hầu hết các loại phôi khác nhau từ phôi chuột đến phôi cừu, phôi bò hay phôi người đều ngừng phát triển khi nuôi cấy cũng như không thể phát triển tiếp tục thành phôi nang được.
 
Vì vậy, cách duy nhất buộc phải làm lúc này là phải chuyển phôi có được vào tử cung càng sớm càng tốt, thường là phôi ở giai đoạn phân chia, nhằm mục tiêu cải thiện kết cục. Do đó có hai vấn đề gặp phải: (1) tỷ lệ thai thấp do chuyển phôi nhiều lần, và (2) đa thai do tăng số lượng phôi chuyển. Như vậy, với tiêu chí về hiệu quả đã được đề cập ở trên, TTTON thời kỳ này có thể nói cho tỷ lệ thành công rất thấp.
 
Thời kỳ đỉnh cao
Trong vài thập kỉ nghiên cứu chuyên sâu về sinh lý học và trao đổi chất ở phôi người, cùng với việc có được các kết quả phân tích mẫu dịch tiết trong buồng tử cung và ống dẫn trứng, các hệ thống môi trường nuôi cấy chuyên dụng dành cho phôi người đã ra đời, đáp ứng khả năng nuôi cấy phôi đến giai đoạn ngày 5. Hơn nữa, nhờ ứng dụng kỹ thuật tiêm tinh trùng vào bào tương noãn (ICSI) đã giúp vượt qua hầu hết các trở ngại từ tinh trùng ở những trường hợp vô sinh do yếu tố nam, đồng thời, với những bước tiến lớn trong nghiên cứu đông lạnh cũng góp phần cải tiến kết quả trữ lạnh giao tử và phôi.
 
Thời kỳ này chứng kiến sự phát triển các trang thiết bị dành cho labo TTTON, như tủ thao tác phôi (bắt nguồn từ lồng ấp trẻ sơ sinh) giúp duy trì môi trường ổn định cho quá trình thao tác với phôi và giao tử bên ngoài tủ cấy, và sau đó các tiêu chuẩn xây dựng và thiết kế phòng thí nghiệm thích hợp, kết hợp với việc lọc không khí để làm giảm các phân tử hữu cơ bay hơi (VOC) trong labo. Song song đó phải kể đến việc áp dụng nghiêm ngặt hệ thống quản trị và quản lý chất lượng trong một labo HTSS. Kết quả tỷ lệ thai được cải thiện, số phôi chuyển giảm (thêm một lưu ý là ngày nay chuyển đơn phôi ngày 5 được xem là một tiêu chuẩn chăm sóc bệnh nhân - BN) và tỷ lệ thai cộng dồn tăng.
 
Labo HTSS ở thế kỷ 20
Vậy thì điều gì đã đóng góp thành công cho một chương trình HTSS, ngành khoa học cơ bản (trong việc củng cố các điều kiện nuôi cấy tốt hơn cho giao tử và phôi) hay là do sự phát triển mang tính kỹ thuật? Rõ ràng các yếu tố trên không thể đặt riêng lẻ, ví như thực tế ta không thể tìm hiểu các chi tiết vấn đề một cách khoa học mà không có sự giúp đỡ của công nghệ, nhưng liệu chúng ta có cần thêm công nghệ cho trung tâm HTSS của chúng ta? Đã có bằng chứng chứng minh rằng với đội ngũ chuyên viên phôi học và bác sĩ lâm sàng giàu kinh nghiệm đã có thể đem lại kết quả rất tốt như tỷ lệ thai lâm sàng cao ngay cả khi chỉ sử dụng những công nghệ cơ bản. Các chuyên viên phôi học sẽ đóng vai trò trọng yếu trong việc “thấu hiểu” một cách sâu sắc cách “làm việc” với phôi (nuôi cấy, thao tác với phôi), sự khéo léo cảm nhận trong quá trình ICSI, và cặp mắt phân loại phôi tuyệt vời - vừa chính xác vừa mang tính dự đoán tốt trong lựa chọn phôi nang.
 
Tuy nhiên, kịch bản tốt đó chỉ áp dụng với số lượng ca rất ít (chỉ vài trăm chu kỳ trong một năm), thực tế là chúng ta đang sống và làm việc trong một thế giới với nhu cầu HTSS ngày càng tăng, nơi mà các phòng khám ngày càng mở rộng với sự tăng trưởng nhân lực trong ngành TTTON dự kiến sẽ tăng đáng kể theo thời gian. Vậy thì một vấn đề được đặt ra là nhân sự - tất cả những chuyên viên phôi học và bác sĩ lâm sàng giàu kinh nghiệm - cần cho tương lai tăng trưởng sẽ đến từ đâu, và làm thế nào để có được sự nhất quán kết quả điều trị? Hơn nữa, khi các phòng khám tăng quy mô, làm thế nào để chuẩn hoá kết quả, chẳng hạn trong trường hợp đánh giá phôi nổi tiếng là mang tính chủ quan?
 
Labo HTSS ở thế kỷ 21
Người ta dự kiến rằng vai trò của công nghệ sẽ ngày càng tăng trong việc giúp cải thiện kết quả cũng như giúp tiêu chuẩn hoá quá trình thực hành. Năm 1941, tác giả có viết một bài báo về tương lai đầy hứa hẹn và hy vọng lớn lao về việc nuôi cấy phôi, ví như việc có thể chuyển phôi nang, sinh thiết trophectoderm, đánh giá phôi thông qua các dấu ấn sinh học, và rồi sẽ có các hệ thống nuôi cấy tuần hoàn môi trường, đồng thời nêu bật những hạn chế có thể phải đối mặt khi nuôi cấy phôi trong điều kiện phòng thí nghiệm. Mặc dù hầu hết những điều vừa đề cập đã quá quen thuộc và đã trở thành thường quy, tuy nhiên chúng ta vẫn chưa thể tận dụng hết được các lợi ích tiềm năng của nuôi cấy tuần hoàn môi trường (việc cùng lúc cung cấp thang nồng độ chất dinh dưỡng đồng thời loại bỏ được các chất thải), lý do bởi vì công nghệ vẫn chưa cho phép. Tuy nhiên, điều này sẽ sớm thay đổi, sẽ có những hướng tiếp cận nuôi cấy phôi thường quy năng động hơn và được đánh giá hiệu quả trên lâm sàng.
 
Chúng ta đã thấy được sự chuyển mình của các phương pháp phân tích di truyền trên phôi như kỹ thuật sinh thiết đã thay đổi từ sinh thiết phôi ngày 3 sang sinh thiết ngày 5, từ kỹ thuật lai tại chỗ phát huỳnh quang thay bằng kỹ thuật giải trình tự thế hệ mới, đã góp phần làm giảm khoảng thời gian có thai và tần suất suất sẩy thai ở phụ nữ trên 35 tuổi. Hệ thống nhân chứng điện tử ra đời đã giúp loại bỏ sai sót từ phía con người trong phòng thí nghiệm, vì vậy cũng góp phần trong sự phát triển hệ thống quan sát liên tục đặc biệt dành cho công tác theo dõi và phân tích động học phôi. Mặc dù có thể một số người chưa thể nhận ra sự tiến triển này nhưng ở khía cạnh ngược lại nó không chỉ là việc chuẩn hoá trong phân tích phôi (đặc biệt khi nhắc cùng với các thuật toán hay trí tuệ nhân tạo - AI), mà còn là các công cụ giá trị để quản lý chất lượng trong labo. Xin được đưa ra một số kỹ thuật mới sau đây (trình bày trong bảng 1) tuy vẫn chưa được áp dụng trong thực tế lâm sàng nhưng đều có tiềm năng trong việc cải thiện kết cục HTSS trong tương lai.
 
Bảng 1: Tác động của các công nghệ mới lên kết cục HTSS

Công nghệ	Mô tả / Vai trò	Thủ công / Tự động	Tác động lên kết cục
Microperfusion	Có khả năng thay đổi môi trường xung quanh phôi/giao tử ở thời gian thực và tạo ra môi trường phù hợp cho từng giai đoạn Có khả năng đưa chất đông lạnh với nồng độ thay đổi từ từ vào môi trường thay vì ở một số bước cố định	Tự động           Tự động	Giảm stress cho phôi khi thay môi trường, làm tăng sự phát triển và khả năng sống của phôi từ đó làm tăng tỷ lệ thai
Microfluidics	Có thể sàng lọc và lựa chọn tinh trùng sống	Tự động	Tăng tỷ lệ thụ tinh, tăng số lượng phôi tạo thành trong chu kỳ, và giảm sẩy thai
Microfabrication	Với kỹ thuật in 3D tạo ra “giá thể” cho phôi, từ đó dễ dàng tạo ra vi môi trường thích hợp cho sự phát triển của phôi, tương thích với công nghệ nuôi cấy microperfusion	Tự động	Cải thiện sự phát triển của phôi và tỷ lệ thai
Microrobotics	Có khả năng thực hiện và tự động hoá các quy trình đòi hỏi vi thao tác như ICSI (có khả năng kết hợp với công nghệ piezo)	Tự động	Tăng  tính ổn định của quá trình thụ tinh, tăng số lượng lẫn chất lượng phôi
Thời gian giải phóng các yếu tố dinh dưỡng của phôi	Hệ thống ở cấp độ phân tử cung cấp các yếu tố cần cho môi trường nuôi cấy theo thời gian và giai đoạn cụ thể	Thủ công	Cải thiện sự phát triển của phôi và tỷ lệ thai
Kính hiển vi đời mới	Từ các ảnh siêu phổ và huỳnh quang thu được theo thời gian thực cho phép phân tích sự trao đổi chất ở phôi (và có thể cả trạng thái thượng di truyền phôi) một cách gián tiếp Chụp cắt lớp quang học để sắp xếp và phân loại phức hợp noãn và tế bào quanh noãn OCC trong quá trình thu nhận noãn	Thủ công/ Tự động             Thủ công/ Tự động	Giảm khoảng thời gian có thai cho BN nhờ có thể đánh giá khả năng hữu dụng của phôi           Giảm khoảng thời gian có thai cho BN nhờ có thể đánh giá khả năng hữu dụng của noãn và theo đó là khả năng của phôi
Dấu ấn sinh học không xâm lấn về sức khoẻ và sức sống phôi	Phân tích môi trường nuôi cấy để quyết định: Trạng thái trao đổi chất và sự tiết ra các yếu tố đặc trưng cho sức sống của phôi   Thành phần của các vi túi (microvesicle) và các chất bên trong phôi	Thủ công/ Tự động     Thủ công/ Tự động	Giảm khoảng thời gian có thai cho BN và cải thiện khả năng lựa chọn được phôi tiềm năng nhất để chuyển, từ đó có thể đảm bảo sức khoẻ của trẻ sinh ra Tăng sự hiểu biết về quá trình làm tổ của phôi, từ đó có thể tăng tỷ lệ làm tổ
Chẩn đoán di truyền không xâm lấn	Phân tích môi trường sau nuôi cấy để định lượng DNA tự do	Thủ công/ Tự động	Kỹ thuật có tính tiềm năng thay thế trong trường hợp sinh thiết phôi nang, từ đó giảm thương tổn cho phôi cũng như chuẩn hoá quá trình phân tích
Trí thông minh nhân tạo - AI	Tạo ra hỗ trợ trong chọn lựa tinh trùng Tạo ra hỗ trợ trong chọn lựa phôi Giám sát quá trình quản lý chất lượng bằng kỹ thuật số	Tự động   Tự động   Tự động	Tăng tỷ lệ thụ tinh bằng cách xác định những tinh trùng tiềm năng nhất Giảm khoảng thời gian có thai cho BN và giảm sai lệch trong quá trình đánh giá xếp loại phôi Cải thiện hiệu quả cho labo hỗ trợ sinh sản

 
 
Với những tiến bộ trong chế tạo thành phần ở cấp độ vi mô (microfabrication) và công nghệ lab-on-a-chip (bao gồm microfluidic - kênh dẫn vi lưu), hiện thực về quá trình nuôi cấy động sẽ không xa phục vụ cho công tác chọn lựa và chẩn đoán giao tử. Vi rô-bốt - microrobotic - cũng đang được phát triển nhằm loại bỏ sai sót của con người trong quá trình ICSI, trong khi đó những thế hệ kính hiển vi (microscopy) mới thu ảnh thời gian thực bằng huỳnh quang và ảnh siêu phổ (hyperspectral and fluorescence lifetime imaging - FLIM) cho phép không những đánh giá được trạng thái trao đổi chất của phôi mà thông qua đó gián tiếp chính là thang đo trạng thái thượng di truyền phôi nuôi cấy.
 
Hơn thế nữa, rất nhiều công nghệ mới đi kèm với sự tự động hoá, điều này đồng nghĩa với việc những labo IVF thế hệ tiếp theo sẽ theo hướng sử dụng trí thông minh nhân tạo (AI) ngày càng nhiều. Hiện tại AI cũng đã bắt đầu được giới thiệu ở các trung tâm IVF, như một công cụ (vẫn còn đang trong quá trình đánh giá) để hỗ trợ lựa chọn tinh trùng, lựa chọn phôi chuyển hay trong việc quản lý chất lượng và hiệu quả labo phôi học, và cuối cùng AI đóng góp vai trò trong tối ưu hoá các phác đồ kích thích buồng trứng. Việc sử dụng AI sẽ tiếp tục mở rộng khi lượng dữ liệu trên phôi được ghi nhận ngày càng nhiều và một lần nữa quay lại góp phần thúc đẩy các kỹ thuật được đề cập ở trên, khi đó thuật toán về một “em bé phôi khoẻ mạnh” sẽ dễ dàng là một tập hợp dữ liệu về di truyền, thượng di truyền, trạng thái sinh lý của phôi, từ đó cải thiện được kết cục lâm sàng.
 
Lời cảnh báo và hy vọng
Mặc dù tác giả không nghi ngờ gì về việc chúng ta trong tương lai sẽ chứng kiến việc áp dụng các công nghệ đề cập ở trên, nhưng có lẽ không một công nghệ nào có thể xem là vạn năng. Thêm vào đó, kết quả TTTON thành công đòi hỏi không chỉ từ một phía lâm sàng hay labo. Đã qua cái thời mà labo TTTON được xây dựng trong những chỗ trống của toà nhà (giống như tủ quần áo của bảo vệ nói ở trên hay trong tầng hầm...), ngày nay mọi người đều hiểu tầm quan trọng của việc lưu ý thiết kế, xây dựng theo tiêu chuẩn như thế nào để đảm bảo giao tử và phôi phát triển một cách tốt nhất. Tương tự, một labo TTTON không hoạt động một cách riêng lẻ mà nó cần phải là một phần trong tổng thể gồm các bác sĩ, nữ hộ sinh và cố vấn nhiều kinh nghiệm... Lịch sử đã chứng minh những chương trình HTSS thành công đã (và đang) là các đội nhóm có mối liên kết hoạt động một cách hiệu quả.
 
Cuối cùng, việc gia tăng số lượng các công nghệ (và kéo theo sau đó là quá trình tự động hoá) trong một labo TTTON không đồng nghĩa với việc loại bỏ vai trò của người chuyên viên phôi học. Chắc hẳn tương lai này vẫn còn khá xa. Tuy nhiên dựa trên tiền đề: “Đưa thêm công nghệ vào labo IVF để cải thiện kết quả hỗ trợ sinh sản”, với các nhu cầu ngày càng tăng về HTSS chắc chắn sẽ được đáp ứng thành công nhờ các công nghệ mới. Mặc dù thực tế phải mất nhiều năm đi đến viễn cảnh sẽ cần ít chuyên viên phôi học hơn trong mỗi chu kỳ, cũng như thời gian dành cho các công việc liên quan đến kỹ thuật cao như ICSI hay trữ - rã sẽ ngày càng ít hơn, nhưng với số lượng chu kỳ tăng trưởng trên toàn thế giới như hiện nay sẽ đảm bảo rằng vai trò của các chuyên viên phôi học sẽ luôn cần thiết và vẫn sẽ là nền tảng cho sự thành công của một chương trình HTSS.
 
Tài liệu tham khảo: Gardner DK. The way to improve ART outcomes is to introduce more technologies in the laboratory. Reprod Biomed Online. 2022 Mar;44(3):389-392. doi: 10.1016/j.rbmo.2021.10.021. Epub 2021 Nov 3. PMID: 34911663.

Từ khóa: Đưa thêm nhiều công nghệ vào labo IVF để cải thiện kết quả hỗ trợ sinh sản