Ths. Trần Hà Lan Thanh_IVFMD Phú Nhuận

Có 2 kỹ thuật hỗ trợ sinh sản cho những cặp vợ chồng vô sinh là kỹ thuật thụ tinh trong ống nghiệm cổ điển (IVF cổ điển) và kỹ thuật tiêm tinh trùng vào bào tương noãn (ICSI). IVF cổ điển được áp dụng điều trị những trường hợp mà chồng có các chỉ số tinh dịch đồ bình thường như mật độ, độ di động, hình dạng (theo chuẩn WHO). Trong IVF cổ điển, các tinh trùng sẽ được cấy qua đêm với noãn của vợ nên khả năng di động, hoạt hoá tăng động của tinh trùng là một trong những yếu tố quyết định thành công của kỹ thuật này. Tỉ lệ thụ tinh bình thường của IVF cổ điển kém hơn so với kỹ thuật ICSI và có một số trường hợp bị thất bại thụ tinh hoàn toàn (với tỉ lệ là 4 - 16,7% ở IVF cổ điển và 0 - 2% ở ICSI). Tuy nhiên, ICSI là kỹ thuật xâm lấn, chi phí cao, và tốn nhiều thời gian thao tác hơn IVF cổ điển.
 
Mộ công cụ có khả năng dự đoán khả năng hoạt hoá của tinh trùng và từ đó giúp lựa chọn kỹ thuật IVF cổ điển hay ICSI là CapScore. CapScore xác định khả năng hoạt hoá của tinh trùng bằng cách định vị trí GM1 ganglioside trong tinh trùng. Mặc dù, CapScore có thể tiên lượng tỉ lệ thai lâm sàng, nhưng khó khăn của phương pháp này là tinh trùng đánh giá không thể dùng để thực hiện kỹ thuật thụ tinh, nên bệnh nhân phải lấy nhiều mẫu tinh dịch. Còn phương pháp khác là cấy tinh trùng với noãn động vật hoặc noãn người thất bại IVF cổ điển để đánh giá khả năng gắn kết và xâm nhập của tinh trùng với màng trong suốt; tuy nhiên phương pháp này vẫn còn nhiều thách thức. Vì thế, cần một phương pháp đánh giá tinh trùng để giúp cho bác sĩ lâm sàng và chuyên viên phôi học lựa chọn IVF cổ điển hoặc ICSI ở nhóm nam giới tinh dịch đồ bình thường. 
 
Năm 2020, Puga và cộng sự đã phát triển kỹ thuật dòng chảy tế bào để xác định điện thế màng tinh trùng. Một số nghiên cứu đã cho thấy, màng tinh trùng thay đổi điện thế trong quá trình hoạt hoá, cần thiết để tinh trùng thụ tinh với noãn. Điện thế màng tinh trùng có tương quan đến khả năng tăng động để tinh trùng thực hiện phản ứng acrosome ở những bệnh nhân tinh dịch đồ bình thường thực hiện IVF cổ điển. Đồng thời, pH nội bào (pHi) của tinh trùng cũng phản ánh khả năng hoạt hoá của tinh trùng. Đường sinh dục của nữ có chứa nhiều dịch tiết chứa bicarbonate nên có tính axit, trong môi trường này, kênh ion và các phân tử tín hiệu của tinh trùng hoạt động nên pHi của tinh trùng sẽ gia tăng. Tuy nhiên, sự hiểu biết về việc gia tăng pHi của tinh trùng người có cần thiết với sự thụ tinh với noãn vẫn còn hạn chế. Hơn nữa, pHi của tinh trùng người trước đây được đo bằng phương pháp đo quang phổ (spectrophotometric) thì phải cần lượng tinh trùng nhiều, quy trình thực hiện lâu dẫn đến tích luỹ gốc oxy tự do, tăng tinh trùng chết và giảm khả năng di động.
 
Chính vì thế, nhóm nghiên cứu đã phát triển phương pháp dòng chảy tế bào mới để đo pHi và một thuật toán học máy để dự đoán thành công IVF cổ điển ở trường hợp nam giới có khả năng sinh sản bình thường.
 
Các cặp vợ chồng điều trị vô sinh với khả năng sinh sản của nam giới bình thường (theo chuẩn WHO 2010, thể tích tinh dịch  1,5ml; mật độ 15 triệu tinh trùng/ ml, độ di động  40%, di động tiến tới  32%, hình dạng bình thường  4%) được nhận vào nghiên cứu, trong đó 76 cặp được điều trị IVF cổ điển, 38 trường hợp ICSI. Nghiên cứu tiến hành khảo sát mối tương quan giữa pHi của tinh trùng tương quan thuận với khả năng tăng động và tỷ lệ thụ tinh bình thường 2 tiền nhân (số lượng hợp tử 2PN / số lượng noãn trưởng thành) trong kỹ thuật IVF cổ điển và ICSI. Đồng thời, thực hiện xây dựng một thuật toán máy học được đào tạo dựa trên tuổi vợ, pHi của tinh trùng và điện thế màng của tinh trùng để dự đoán khả năng thành công IVF cổ điển. Dữ liệu để xây dựng thuật toán là 76 cặp vợ chồng với khả năng sinh sản của nam giới bình thường điều trị IVF cổ điển, trong đó 58 bệnh nhân là dùng ở bước đào tạo thuật toán và ở bước kiểm chứng là 18 bệnh nhân. Thành công IVF cổ điển được định nghĩa là tỷ lệ hợp tử thụ tinh bình thường (2PN) phải lớn hơn 0,66%. Tinh trùng sau khi lọc rửa bằng gradient và swim up thì một phần dùng để IVF cổ điển/ ICSI, một phần dùng để đo pHi của tinh trùng hoạt hoá và điện thế màng tinh trùng. Mẫu tinh trùng được hoạt hoá bằng cách cấy qua đêm (18 giờ) trong tủ cấy 5% CO₂, 37^oC. Phương pháp dòng chảy tế bào (flow cytometry) được sử dụng để đo pHi của tinh trùng và điện thế màng tinh trùng; còn khả năng tăng động của tinh trùng được đo bằng kỹ thuật phân tích tinh dịch đồ bằng máy tính (CASA).
 
Các kết quả ghi nhận được là:

• Trong 76 cặp vợ chồng điều trị IVF cổ điển có 31 trường hợp không thành công (tỉ lệ thụ tinh bình thường trung bình 43%) và 45 trường hợp thành công (tỉ lệ thụ tinh bình thường 86%). Giá trị pHi của tinh trùng hoạt hoá khác biệt đáng kể ở nhóm không thành công so với nhóm thành công sau IVF cổ điển (6,80  0,16 so với 6,91  0,16; p < 0,01). Từ đó, pHi của tinh trùng hoạt hoá tương quan thuận với tỉ lệ thành công IVF cổ điển (r² Spearman = 0,2691; p = 0,0188). Giá trị pHi trung bình của các tinh trùng hoạt hoá là 6,89 (6,7 – 7,44; n =10), giá trị này ghi nhận được trong nhóm IVF cổ điển thành công. Điện thế màng của tinh trùng hoạt hoá khác biệt đáng kể ở nhóm không thành công so với nhóm thành công sau IVF cổ điển (-43,46 mV  12,91 so với -56,77 mV  16,48; p < 0,01).
• pHi của tinh trùng hoạt hoá nhưng không tương quan với tỷ lệ thụ tinh thành công sau khi ICSI (r² Spearman = - 0,2776; p = 0,0915).
• Thuật toán học máy được xây dựng để tiên lượng tỉ lệ thụ tinh bình thường sau IVF cổ điển > 66%. Kiểm chứng thuật toán máy học đã dự đoán IVF cổ điển thành công với độ chính xác trung bình là 0,72 (KTC 95%, 0,61-0,83), AUC là 0,81 (KTC 95%, 0,69-0,93), độ nhạy trung bình 0,65 (KTC 95%, 0,45-0,85) và độ đặc hiệu trung bình là 0,80 (KTC 95%, 0,62-0,98).

 
Như vậy, pHi của tinh trùng có mối tương quan với kết quả thụ tinh sau IVF cổ điển ở những nam giới bình thường về khả năng sinh sản. Một thuật toán máy học có thể sử dụng các thông số lâm sàng và dấu hiệu khả năng hoạt hoá của tinh trùng để dự đoán chính xác khả năng thụ tinh thành công ở nam giới bình thường điều trị IVF cổ điển.
 
 
Nguồn: Machine-learning algorithm incorporating capacitated sperm intracellular pH predicts conventional in vitro fertilization success in normospermic patients,I Fertility and Sterility, 2021, :https://doi.org/10.1016/j.fertnstert.2020.10.038
 

Từ khóa: Tinh trùng, hoạt hoá, pH nội bào, thuật toán máy học, IVF cổ điển