Tổng quan về các phương pháp chọn lọc tinh trùng

Một trong những bước quan trọng nhất trước khi tiến hành kỹ thuật tiêm tinh trùng vào bào tương noãn (ICSI) là lọc rửa tinh trùng, nhằm chọn lựa những tinh trùng chất lượng tốt đặc biệt là về khả năng di động và hình thái. Các phương pháp đang được sử dụng phổ biến hiện nay bao gồm lọc rửa đơn thuần, bơi lên (swim up), bơi xuống (swim down), ly tâm đẳng tỷ trọng (gradient). Trong đó, nhiều nghiên cứu cho rằng bước ly tâm trong các phương pháp này có ảnh hưởng tiêu cực đến sự toàn vẹn của DNA tinh trùng. Sự ảnh hưởng này không biểu hiện bất kì thay đổi nào về mặt hình thái, khiến cho việc lựa chọn tinh trùng nguyên vẹn bộ nhiễm sắc thể dựa vào quan sát trên kính hiển vi là chưa tối ưu.

Nhiều phương pháp hiện đại được đề xuất nhằm cải thiện tình trạng này: phân lập tinh trùng bằng từ tính (magnetic-activated cell sorting – MACs), lựa chọn dựa trên điện thế zeta của tinh trùng và phương pháp vi dòng chảy (microfluidics chip).

Phương pháp chọn lọc tinh trùng bằng vi dòng chảy

Các thiết bị vi dòng chảy mô phỏng quá trình chọn lọc tinh trùng trong tự nhiên bao gồm kích thước, khả năng vận động và các đặc điểm khác, chẳng hạn tính toàn vẹn DNA. Đây là phương pháp duy nhất không sử dụng ly tâm so với các phương pháp chọn lọc tinh trùng khác. Một số thiết bị chọn lọc tinh trùng bằng vi dòng chảy đã được phát triển và ứng dụng như Qualis (Nhật Bản), Zech-selector (Úc), Miglis (Nhật) và Zymot (Mỹ). Ưu điểm của những thiết bị này là chọn lọc được tinh trùng có chất lượng tốt hơn về độ di động cao, tỷ lệ phân mảnh DNA thấp, hình thái và chức năng ty thể bình thường. Tuy nhiên, nhược điểm là thiết bị chọn lọc ở thể tích mẫu ít (Qualis), hiệu quả chọn lọc không đồng nhất khi cầu mao dẫn hình chữ U không được làm đầy đúng cách (Zech-selector), thời gian xử lý mẫu dài (Miglis). Bộ kit Zymot được sản xuất với kích thước kênh dẫn và màng lọc được thiết kế để tối ưu hóa phân loại và thu nhận nhiều tinh trùng di động nhất, có thể linh hoạt xử lý mẫu với thể tích đa dạng từ 2 µl đến 3 ml.

Chọn lọc tinh trùng bằng chip Zymot

Zymot là chip vô trùng được sử dụng một lần dùng để phân loại và chọn lọc tinh trùng khỏe mạnh khỏi những tinh trùng bị tổn thương có trong mẫu tinh dịch. Chip được thiết kế để phân loại tinh trùng dùng trong bước tiếp theo trong IVF (thụ tinh trong ống nghiệm), IUI (bơm tinh trùng tử cung) và ICSI (tiêm tinh trùng vào bào tương noãn).

• Nguyên lý hoạt động:

Khác với các phương pháp có sử dụng ly tâm truyền có thể gây tổn thương DNA của tinh trùng, ZyMot sử dụng một màng lọc policaponate chuyên dụng với các kênh dẫn siêu nhỏ. Nguyên lý của phương pháp này là thông qua sự di chuyển ngược trọng lực của tinh trùng: tinh trùng khỏe mạnh, có khả năng di động tốt sẽ tự bơi qua các kênh này để đến được vị trí thu nhận, trong khi đó các tinh trùng yếu, bất động hoặc có hình thái bất thường sẽ được giữ lại bên dưới.

• Hiệu quả:

Việc sử dụng chip ZyMot trong chọn lọc tinh trùng đã được chứng minh làm giảm chỉ số phân mảnh DNA tinh trùng  (DNA fragmentation index - DFI) so với phương pháp gradient và swim up có ý nghĩa thống kê (Broussard và cs,.2019; Bastuba và cs,. 2020; Krishna và cs,. 2021)

Cũng so sánh với các phương pháp chọn lọc tinh trùng trên, chip Zymot chứng minh được có sự cải thiện về kết quả phôi học, cải thiện tỷ lệ phôi nguyên bội, tỷ lệ làm tổ và thai lâm sàng (Quin và cs,.2022; Kocur và cs,. 2023)

Đặc biệt có sự tăng tỷ lệ thai lâm sàng đáng kể ở nhóm bệnh nhân lớn tuổi (trên 37 tuổi) có thực hiện chọn lọc tinh trùng bằng Zymot và PGT A (Berton và cs,. 2022)

• Nhược điểm:

Giá thành cao so với các phương pháp chọn lọc tinh trùng phổ biến hiện nay.

• Ưu điểm:

- Chọn lọc tinh trùng có chất lượng cao: chọn được những tinh trùng có khả năng di động tiến tới và hình thái tốt, giảm phân mảnh DNA trong mẫu ban đầu.

- Quy trình đơn giản và nhanh chóng: Không cần xử lý mẫu tinh dịch, giảm nguy cơ lây nhiễm. Tổng số bước xử lý ngắn, thời gian thao tác trực tiếp trên mỗi mẫu là 5 phút, hạn chế tối đa rủi ro ảnh hưởng đến chất lượng tinh trùng. Năng suất trong vòng 30 phút, nhanh và đơn giản hơn so với các phương pháp khác

- Áp dụng được cho các mẫu ít, yếu: sử dụng được đối với các mẫu có mật độ rất thấp với ngưỡng dưới là 50.000 tinh trùng/ml.

Tình hình ứng dụng thực tế

Nhờ những ưu điểm vượt trội này, chip chọn lọc tinh trùng bằng vi dòng chảy ZyMot đang ngày càng được nhiều trung tâm hỗ trợ sinh sản trên thế giới tin dùng như một công cụ hiệu quả để tối ưu hóa quá trình chuẩn bị tinh trùng cho ICSI, đặc biệt trong những trường hợp tinh trùng yếu, dị dạng hoặc có tỷ lệ phân mảnh DNA cao.

Đơn vị Hỗ trợ sinh sản Olea Fertility, Bệnh viện quốc tế Vinmec Central Park áp dụng Phương pháp chọn lọc tinh trùng bằng chip Zymot cho toàn bộ khách hàng đến thực hiện kỹ thuật thụ tinh trong ống nghiệm mà không phát sinh thêm phí dịch vụ.

CVPH Nguyễn Ngọc Lâm – Lab IVF Olea Fertility - Vinmec Central Park

Tài liệu tham khảo

[1] Broussard A., Leader B., Tirado E., Colver R., Reuter L., Bopp B., Will M., Anspach-Will E., Adaniya G. (2019). Sperm DNA fragmentation (SDF) was most effectively improved by a sperm separation device compared to different gradient and swimup methods. https://doi.org/10.1016/j.fertnstert.2019.02.054

[2] M. Bastuba, M. Cohen, A. Bastuba, P. Campbell. (2020). Microfluidic sperm separation device dramatically lowers DFI. https://doi.org/10.1016/j.fertnstert.2020.02.096

[3] Kocur OM, Xie P, Cheung S, et al. Can a sperm selection technique improve embryo ploidy? Andrology. 2023; 11: 1605–1612. https://doi.org/10.1111/andr.13362

[4] Krishna Mantravadi Sr., MBBS, PGDHOM, Masters in clinical embryology, Durga Gedela Rao Sr., MRCOG. (2021). Can microfluidic sperm sorting help separation of sperms with good quality DNA?. https://doi.org/10.1016/j.fertnstert.2021.07.770

[5] Molly M Quinn, Salustiano Ribeiro, Flor Juarez-Hernandez, Rhodel K Simbulan, Liza Jalalian, Marcelle I Cedars, Mitchell P Rosen, Microfluidic preparation of spermatozoa for ICSI produces similar embryo quality to density-gradient centrifugation: a pragmatic, randomized controlled trial, Human Reproduction, Volume 37, Issue 7, July 2022, Pages 1406–1413, https://doi.org/10.1093/humrep/deac099

[6] Wu, T., Wu, Y., Yan, J., Zhang, J., & Wang, S. (2023). Microfluidic chip as a promising evaluation method in assisted reproduction: A systematic review. Bioengineering & translational medicine, 9(2), e10625. https://doi.org/10.1002/btm2.10625