Lịch sử phát triển của hệ thống theo dõi phôi liên tục
Năm 1997 Payne và cộng sự lần đầu tiên phát triển hệ thống theo dõi phôi liên tục để nghiên cứu chi tiết hơn về quá trình thụ tinh diễn ra ở phôi người. Hệ thống time lapse mà Payne xây dựng năm 1997 thực chất bao gồm một hộp bằng nhựa được gắn vào kính hiển vi soi ngược Olympus IX-70, một camera chụp ảnh, và một bộ điều khiển tín hiệu bật tắt đèn, camera chụp ảnh. Hộp bằng nhựa này được thiết kế như một tủ ấm, nó được tạo nhiệt độ trong buồng là 37 độ C, 5% CO2 trong không khí ẩm. Buồng này được phủ kín toàn bộ thời gian thực hiện quy trình theo dõi liên tục để giúp tránh ánh sáng từ bên ngoài. Bộ phận điều khiển giúp bật đèn kính hiển vi tự động sau mỗi năm phút, thời gian bật đèn một lần là năm giây. Vào giây thứ tư sau khi đèn được bật, lúc này ánh sáng của kính hiển vi đã ổn định, bộ chuyển đổi sẽ gửi một tín hiệu tới camera để chụp một khung hình. Các ảnh này sau đó được nối với nhau theo trình tự tạo thành một video về sự phát triển của phôi. Thời gian mà Payne tiến hành thí nghiệm là 17-20 giờ, sau đó phôi thụ tinh được chuyển sang môi trường nuôi thêm 48 giờ trước khi đông lạnh hoặc chuyển.
Quan trọng là, với hệ thống này Payne và cộng sự đã khám phá ra hiện tượng mới của sự thụ tinh, mà trước đây với các nghiên cứu truyền thống không quan sát được. Hiện tượng mà Payne quan sát được là hiện tượng sóng và tín hiệu tế bào chất mới. Nhưng phải mất hơn 10 năm nữa các nghiên cứu về theo dõi phôi liên tục mới thực sự bắt đầu. Mở đầu là nghiên cứu của Lemmen và cộng sự năm 2008, trong nghiên cứu này lần đầu tiên đã đưa ra được yếu tố tương quan giữa sự biến mất của tiền nhân, lần phân cắt đầu tiên và số lượng tế bào vào ngày 2. Ngoài ra, còn dựa vào sự đồng thời xuất hiện của nhân tế bào sau phân cắt đầu tiên giúp tiên lượng thành công của mang thai. Tiếp đó năm 2010 Wong đã nghiên cứu và chứng minh ba thông số mà dự đoán sự hình thành phôi nang trước ngày 3. Từ đó đến nay đã có rất nhiều nghiên cứu đưa ra mô hình lựa chọn phôi cho chuyển dựa vào hình thái và động học phát triển của phôi và đưa ra các kết quả ấn tượng. Đồng thời các hệ thống theo dõi phôi liên tục đã có những phát triển vượt bậc, và dễ dàng tiếp cận và ứng dụng trong thường quy IVF.
Các kiểu hệ thống theo dõi phôi liên tục
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất cung cấp các hệ thống time lapse khác nhau. Nhưng ta có thể phân loại hệ thống theo dõi phôi liên tục ra thành bốn loại dựa và cách thiết kế của hệ time lapse đó. Đầu tiên, là hệ theo dõi phôi liên tục được thiết kế để sử dụng với kính hiển vi soi ngược đang có sẵn trong phòng thí nghiệm. Hệ thống này tương tự như hệ thống mà Payne và cộng sự thiết lập năm 1997. Tuy nhiên, hầu hết các hãng sản xuất thiết bị theo dõi phôi liên tục cho IVF ở người đều không đi theo hướng này, do sự bất tiện của hệ thống này. Thứ hai, là hệ thống time lapse được thiết kế dựa vào tủ ấm truyền thống. Hệ thống này thực chất là một kính hiển vi soi ngược tích hợp với camera kỹ thuật số, và được điều khiển bằng máy tính. Khi thực hiện quy trình nuôi cấy phôi, hệ thống này phải được đặt vào trong một tủ ấm truyền thống để duy trì điều kiện tối ưu cho phát triển ví dụ Primo Vision, EEVA. Hệ thống thứ ba là dạng kính hiển vi, tủ ấm, camera được tích hợp lại thành một hệ thống duy nhất. Do đó có thể sử dụng nuôi cấy phôi trong hệ thống này mà không cần thêm bất cứ hệ thống máy móc nào khác, ví dụ EmbryoScope. Kiểu hệ thống theo dõi phôi liên tục thứ tư là dạng tủ ấm time lapse buồng nhỏ riêng biệt. Hệ thống này sẽ tối ưu hóa được điều kiện để giúp phôi phát triển tốt nhất và mang lại kết quả cao nhất.
Một số hệ thống theo dõi phôi liên tục Time Lapse phổ biến
EmbryoScope
EmbryoScope – hãng Fertitech là một tủ ấm time lapse tích hợp, trong hệ thống này phôi được nuôi cấy riêng rẽ trong các vi giếng. Hệ thống này thu ảnh của phôi ở mỗi giếng riêng rẽ bằng các chuyển các giếng chứa phôi vào vùng thị trường của kính hiển vi theo thứ tự. Phôi được đặt trong các đĩa nuôi cấy đặc biệt gọi là EmbryoSlide, cho phép theo dõi lên tới 12 phôi nuôi cấy riêng rẽ. Embryoscope có thể nuôi cấy và theo dõi đồng thời sáu EmbryoSlide cùng một thời điểm (sáu bệnh nhân), với tối đa lên tới 72 phôi được quan sát, chụp ảnh mỗi 10-20 phút. Nó đánh giá phôi trong bảy mặt phẳng, sử dụng một đèn led chiều ánh sáng đỏ cường độ thấp (635 nm) với thời gian tiếp xúc ánh sáng ngắn hơn một nửa giây cho mỗi ảnh. Khi hệ thống kín giếng phải mất 20 phút để chụp tất cả các ảnh một lượt; khoảng thời gian quá dài này khiến hệ thống không cho phép xác định những thay đổi nhanh chính xác, như kỳ trung gian mà xuất hiện ít hơn 30-35 phút.
Ngoài ra, vẫn còn tranh cãi về các ảnh hưởng của hệ thống này tới sự phát triển phôi như sự chuyển động liên tục, ảnh hưởng của điện trường, và các hợp chất hữu cơ bay hơi từ những chất bôi trơn trong máy. Tuy nhiên, vẫn không có bằng chứng nào được đưa ra liên quan tới những ảnh hưởng này.
Ưu điểm của hệ thống theo dõi phôi liên tục EmbryoScope là đưa ra video với hình ảnh sắc nét, độ phân giải cao, chất lượng tốt giúp việc phân tích và đánh giá phôi được tốt hơn.
Hiện nay Vitrolife đã phát triển thêm hệ thống EmbryoScope +, với khả năng theo dõi lên tới 15 bệnh nhân, và 16 phôi trên mỗi giếng. Do đó giúp một chiếc máy theo dõi phôi liên tục EmbryoScope có thể đáp ứng hầu hết các bệnh nhân của một trung tâm.
Primo Vision
Primo Vision là một hệ thống kính hiển đảo ngược kỹ thuật số nhỏ gọn mà được thiết kế để đặt vào trong các tủ ấm nhỏ hoặc lớn truyền thống. Hệ thống này được kết nối với một máy tính điều khiển được đặt bên ngoài tủ ấm và chụp ảnh, ghi lại và lưu trữ thông tin liên quan tới sự phát triển phôi.
Primo Vision là hệ thống time lapse duy nhất mà cho phép nuôi cấy nhóm thông qua việc sử dụng đĩa nhiều giếng, có hai loại đĩa là 9 hoặc 16 giếng, tất cả các giếng này được phủ bởi một giọt môi trường duy nhất. Hệ thống này cho phép quan sát phôi riêng rẽ trong khi duy trì ưu điểm của nuôi cấy nhóm. Hệ thống Time Lapse Primo Vision có thể phân tích lên tới 16 phôi từ cùng bệnh nhân. Hệ thống theo dõi phôi liên tục này sử dụng đèn led xanh cường độ thấp có bước sóng 550 nm, đánh giá phôi tới 11 mặt phẳng. Một hệ máy tính điều khiển có thể điều khiển tới 6 chiếc Primo Vision, do đó nó có thể theo dõi tổng số 96 phôi được theo dõi cùng lúc. Do đó, phôi luôn được ở trong môi trường tối ưu nhất cho sự phát triển.
Hệ thống Primo Vision có tần số thu ảnh thấp hơn nhiều (bởi vì toàn bộ 9 hoặc 16 phôi được quan sát ở cùng thời điểm) và do đó sự tiếp xúc với ánh sáng, ảnh hưởng điện, điện từ trường là thấp hơn khi sử dụng với EmbryoScope.
EEVA
Giống với hệ thống Primo Vision, hệ thống EEVA là một kính hiển vi đặc biệt được đặt bên trong một tủ ấm nhỏ hoặc lớn truyền thống. Phôi được nuôi trong các đĩa EEVA chuyên biệt. Hệ thống EEVA sử dụng kỹ thuật chiếu sáng trường tối để phác họa rõ nét hơn màng tế bào. Kỹ thuật này cho phép quan sát chính xác hơn danh giới của màng tế bào. Tuy nhiên, hạn chế của công nghệ mới này là có ít thông tin liên quan tới hình thái nội bào và khả năng hạn chế để theo phôi sau ngày hai, khi số lượng tế bào tăng lên. Mặc dù vậy, quá trình phân bào có thể được theo dõi chính xác trong khi hệ thống tự động có thể nhầm lẫn các mảnh vỡ lớn với phôi bào, điều này có thể do ảnh hưởng của độ chính xác chọn lọc của nó.
Hệ thống này có một phần mềm, dựa vào các sự kiện phân cắt tới giai đoạn 4 tế bào, chọn phôi mà thích hợp nhất để phát triển tới giai đoạn túi phôi.
Tuy nhiên, công nghệ trường tối khiến phôi tiếp xúc với lượng ánh sáng lớn hơn đáng kể so với các hệ máy khác. Trong bất cứ trường hợp nào, hệ thống này giúp giảm khác biệt giữa các quan sát viên và nâng khả năng của chuyên viên phôi học xác định phôi tốt nhất cho chuyển.
Esco Miri TL là một tủ ấm với một hệ thống time lapse tích hợp và chứa sáu buồng nuôi cấy riêng biệt, mỗi buồng có thể chứa 14 phôi với tối đa lên tới 84 phôi. Phôi đặt trong đĩa đặc biệt là CultureCoins, được làm ấm trực tiếp, giúp nhiệt độ ổn định và khả năng khôi phục nhiệt độ là 1 phút say mở cửa.
Trộn khí đảm bảo kiểm soát chính xác cho các buồng và trao đổi khí hoàn toàn trong hệ thống dẫn tới thời gian khôi phục ít hơn 3 phút, sau mở cửa. Nhiệt độ và pH được theo dõi liên tục và được duy trì nhờ việc sử dụng đầu dò nhiệt độ và cảm biến pH đặc biệt.
Phôi được phân tích sử dụng nhiều mặt phẳng quang học, chụp ảnh sau mỗi năm phút. Trong khi Miri Scope sử dụng một tủ ấm chất lượng cao, nó có độ phân giải thấp hơn EmbryoScope nhưng có thể so sánh với Primo Vision.
Ngoài ra còn một số hệ thống theo dõi phôi liên tục khác như Geri của hãng Genea Biomedx, hay hệ thống time lapse CCM-IVF của Astec-Bio. Tuy vậy, những hệ thống theo dõi phôi liên tục mà được viết chi tiết ở trên là những hệ time lapse được sử dụng phổ biến nhất.
