CNSH. Nguyễn Duy Khang – IVF Vạn Hạnh

Giới thiệu
Kể từ khi ngành hỗ trợ sinh sản ra đời, các quy trình trong labo phôi học phụ thuộc nhiều vào chuyên môn của chuyên viên phôi học được đào tạo chuyên sâu. Sự trau dồi kiến thức chuyên môn là một quá trình tốn nhiều công sức và nguồn lực hạn chế trong khi nhu cầu ngày càng tăng về điều trị hỗ trợ sinh sản. Hợp lý hóa các quy trình này thông qua tự động hóa với hiệu suất cao mang lại giải pháp đầy hứa hẹn.

Một số nỗ lực nhằm tự động hóa trong hỗ trợ sinh sản đang được tiến hành, bao gồm cả việc đánh giá phôi thông qua trí tuệ nhân tạo, phân tích tinh trùng có sự hỗ trợ của máy tính, chuẩn bị và phân loại tinh trùng, tách noãn, hệ thống nuôi cấy phôi, hình ảnh time-lapse, ICSI và thủy tinh hóa. Trong đó, phân tích tinh trùng và hình ảnh  time-lapse đã được thương mại hóa, trong khi những công nghệ khác đang trong giai đoạn kiểm chứng khả năng thực thi hoặc nghiên cứu tiền lâm sàng. Các công nghệ này vốn đã phức tạp, việc thiết kế các hệ thống này đảm bảo tính thân thiện với người dùng, bền bỉ, hiệu suất cao, hiệu quả và tiết kiệm chi phí là một nhiệm vụ đầy thách thức.

Đông lạnh giao tử người là một kỹ thuật không thể thiếu nhưng tốn nhiều công sức. Chất bảo vệ đông lạnh (cryoprotective agent - CPA) cao trong quy trình thủy tinh hóa yêu cầu chuyên viên phôi học phải thao tác tỉ mỉ, thủ công dưới kinh hiển vi và phụ thuộc nhiều vào kỹ thuật của người thực hiện. Electrowetting là hệ thống duy nhất được đưa ra thị trường mặc dù có những lo ngại về việc noãn và phôi tiếp xúc với điện trường mạnh và hạn chế cho các trung tâm ART đông đúc. Tóm lại, cần có một hệ thống thủy tinh hóa tự động có công suất cao, thân thiện với người dùng và tương thích với các dụng cụ trữ hiện nay.

Hệ thống thủy tinh hóa bán tự động, trong đó CPA được chế tạo dưới dạng hydrogel đã được phát triển. Với phương pháp mới này, phôi/noãn được đặt vào dụng cụ trữ trước khi tiếp xúc với CPA. Hệ thống thủy tinh hóa bao gồm 5 thiết bị chính: (1) máy tự động, (2) chất nền, (3) dụng cụ giữ - giữ tối đa 3 dụng cụ trữ lại với nhau và đặt trên chất nền, (4) dụng cụ trữ - hình dạng tương tự cryotop, có 1 giếng nhỏ ở gần cuối nhằm chứa 1 phôi/noãn, (5) chip – mang môi trường cân bằng và thủy tinh hóa chứa CPA, được đặt phía trên dụng cụ trữ và nằm trên chất nền. Toàn bộ hệ thống này được đưa vào máy tự động. Mỗi máy gồm 4 kênh độc lập, mỗi kênh chứa 1 chất nền. Do đó, hệ thống có khả năng xử lý đồng thời 12 dụng cụ trữ.

Phương pháp
Tổng cộng 130 noãn chuột được thu nhận, 46 noãn được thủy tinh hóa bằng hệ thống Biocrocks, 39 noãn bằng Cryotop, 45 noãn tươi. Noãn được thủy tinh hóa sau 2 giờ thu nhận.
Phôi chuột được thu nhận từ ống dẫn trứng của chuột giao phối gồm 752 phôi ở các thời điểm khác nhau: 256 ở giai đoạn 2 tế bào, 277 ở giai đoạn 6 đến 8 tế bào và 219 ở giai đoạn phôi nang. Phôi ở giai đoạn phôi nang được chia thành hai nhóm: nhóm 1 được thủy tinh hóa bằng hệ thống Biorocks (150 phôi) và nhóm 2 bằng phương pháp Cryotop (69 phôi). Phôi phân chia được chia thành 3 nhóm.

• Nhóm 1: 88 phôi ở giai đoạn 2 tế bào và 103 phôi ở giai đoạn 6 đến 8 tế bào, được thủy tinh hóa bằng hệ thống Biorocks
• Nhóm 2: 96 phôi tươi ở giai đoạn 2 tế bào và 96 phôi tươi ở giai đoạn 6 đến 8 tế bào.
• Nhóm 3: 72 phôi ở giai đoạn 2 tế bào và 78 phôi ở giai đoạn 6 đến 8 tế bào, được thủy tinh hóa bằng phương pháp Cryotop

Phôi nang người ngày 6 phân loại C cho ICM và TE, không sử dụng và được hiến tặng cho nghiên cứu. Tổng cộng 69 phôi nang được chia thành 2 nhóm: Nhóm 1: 30 phôi nang thủy tinh hóa bằng phương pháp Cryotop. Nhóm thứ 2, gồm 39 phôi được thủy tinh hóa bằng hệ thống thủy tinh hóa Biorocks.

Quy trình thủy tinh hóa Biorocks: môi trường cơ bản được đưa vào giếng của dụng cụ trữ dưới kinh hiển vi soi nổi. Sau đó, phôi/noãn được rửa trong môi trường cơ bản rồi cấy vào giếng của dụng cụ trữ. Chip chứa hydrogel được đặt trên dụng cụ trữ, không tiếp xúc với giếng. Hệ thống này được đưa vào máy tự động, có chức năng tác dụng lực lên chip, khiến nó di chuyển trên cái dụng cụ trữ. Gel chứa môi trường cân bằng tiếp xúc với giếng 14 phút, sau đó gel thủy tinh hóa tiếp xúc trong 60 giây. Sau khi kết thúc quy trình, dụng cụ giữ được lấy ra khỏi chất nền và nhúng vào nito lỏng bằng thủ công. Phôi/noãn dù được thủy tinh hóa bằng Biorocks hay Cryotop đều rã đông bằng phương pháp Cryotop.

Kết quả:
Thủy tinh hóa Biorocks trong đông lạnh noãn chuột không có khác biệt:

• Tỷ lệ noãn sống sau rã so với Cryotop: 98% so với 95%.
• Tỷ lệ tạo phôi với noãn tươi và cryotop:  phôi 2 tế bào là 57% so với 64% và 51%, phôi nang là 46% so với 56% và 41%, đang hoặc đã thoát màng vào ngày 5 là 26% so với 33% và 23%.

Thủy tinh hóa Biorocks trong đông lạnh phôi 2 tế bào chuột không có khác biệt:

• Tỷ lệ phôi sống sau rã là 100% so với 99%.
• Tỷ lệ tạo phôi so với phôi tươi và phôi cryotop: phôi nang nở rộng 90% so với 88% và 90%, đang hoặc đã thoát màng vào ngày 5 là 74% so với 79% và 64%.

Thủy tinh hóa Biorocks trong đông lạnh phôi 6 – 8 tế bào ở chuột không có khác biệt:

• Tỷ lệ phôi sống nguyên là 98% so với 99%.
• Tỷ lệ tạo phôi so với phôi tươi và phôi cryotop: phôi nang nở rộng 93% so với 93% và 91%, đang hoặc đã thoát màng vào ngày 5 là 74% so với 71% và 63%.

Thủy tinh hóa Biorocks trong đông lạnh phôi nang chuột là không có khác biệt: Tỷ lệ phôi tái nở rộng trong 2 giờ là 95% so với 94%, trong 24 giờ là 99% so với 99%.
Thủy tinh hóa Biorocks trong đông lạnh phôi nang người là không có khác biệt: Tỷ lệ phôi tái nở rộng trong 2 giờ là 92% so với 90%.
Đánh giá chất lượng noãn sau thủy tinh hóa bằng Biorocks so với noãn tươi và cryotop: không có sự khác biệt về thoi vô sắc và nhiễm sắc thể, điện thế màng ty thể.

Kết luận: Hệ thống thủy tinh hóa bán tự động Biorocks nâng cao năng suất mà không ảnh hưởng đến khả năng sống sót và phát triển của noãn và phôi. Hệ thống cải tiến này có thể giúp tăng hiệu quả và tiêu chuẩn hóa quá trình thủy tinh hóa. Cần nghiên cứu thêm để xác nhận hiệu quả của nó trong thực hành lâm sàng.
 
Nguồn: Wang, S., Chen, L., shun Fang, J., & Sun, H. (2023). A compact, high-throughput semi-automated embryo vitrification system based on hydrogel. Reproductive BioMedicine Online, 103769.

Từ khóa: Hỗ trợ sinh sản, đông lạnh, bảo tồn khả năng sinh sản, kiểm soát chất lượng, thủy tinh hóa