Việc sử dụng tế bào sinh dưỡng trong hỗ trợ sự phát triển phôi động vật có vú giai đoạn tiền làm tổ phát triển trong điều kiện in vitro lần đầu tiên được áp dụng trong nuôi phôi chuột với tế bào ống dẫn trứng chuột (Biggers vcs, 1962). Từ đó đến nay, việc nuôi kết hợp phôi với tế bào sinh dưỡng đã được ứng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
dụng mở rộng ở đa số các loài như trâu, lạc đà, mèo, trâu bò, chó, cừu, lợn giống guinea, chuột đồng, ngựa, chồn, lừa, chuột, lợn, thỏ, chuột cống , cừu và cả người (Orsi và Reischl, 2007)
Mặc dù cơ chế trao đổi chất của tế bào sinh dưỡng nhằm thúc đẩy sự phát triển phôi ở giai đoạn sớm còn chưa rõ, phương thức hoạt động của hệ thống nuôi kết hợp đã được giải thích rộng rãi với hai cơ chế giả định. Một trong những phương thức là môi trường giải độc và cơ chế thứ hai là cung cấp các chất chuyển hóa cần thiết và các kích tố tăng trưởng đặc hiệu. Mặt khác, trong quá trình nuôi kết hợp, sự tăng trưởng của chính những tế bào đệm có thể cung cấp yếu tố kích hoạt sinh học và “cross-talk”, cái mà không có trong môi trường chỉ có IVC. Cách tiếp cận này có hiệu quả vượt qua sự dừng của sự phát triển phôi ở hầu hết các phòng thí nghiệm và động vật bản địa (Orsi và Reischl, 2007).
Trứng sau thụ tinh được nuôi kết hợp với tế bào sinh dưỡng có nhiều tác dụng đối với sự phát triển phôi như: sự phân chia của phôi diễn ra nhanh hơn và nhiều hơn (Bongso và cs, 1989), cải thiện về mặt hình thái (Wiemer và cs, 1989), tăng số lượng tế bào phôi (Smith và cs, 1992), tăng số lượng tế bào phôi sống sau giải đông đối với các phôi đông lạnh được nuôi kết hợp với tế bào đệm (Tucker và cs, 1995), giảm sự chết theo chương trình (Xu và cs, 2000), cho tỷ lệ hình thành phôi nang cao hơn (Joo và cs, 2001), tạo điều kiện cho phôi thoát màng (Ellington và cs, 1990), giảm tỷ lệ phôi bị phân cắt thành các mảnh, tăng tỷ lệ mang thai (Wiemer và cs, 1989), tỷ lệ phôi làm tổ cao hơn (Wetzels và cs, 1998), và con non còn sống (Marcus và Brinsden, 1996). Những tác động này biểu hiện rõ rệt nhất khi tăng thời gian nuôi kết hợp (Wiemer và cs, 1989), đặc biệt trong suốt giai đoạn đầu của quá trình phân chia (Yeung và cs, 1992)
Việc nuôi kết hợp cũng góp phần “giải cứu” những phôi kém chất lượng, những phôi được nuôi trong môi trường kém dinh dưỡng và những phôi được
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
tạo ra từ quá trình có sử dụng ly tâm hoặc vi phẫu thuật, cũng như giảm thiểu các tác động của việc bảo quản lạnh đối với khả năng tồn tại tiếp theo của phôi.
(Orsi và Reischl, 2007)
Tế bào đệm được dùng trong nuôi phôi bò
Những lợi ích của việc nuôi kết hợp tế bào đệm với sự phát triển phôi bò đã được đề cập bởi Kuzan và Wright (1982) Leibfried-Rutledge và cs, 1989. Việc nuôi kết hợp phôi bò ở giai đoạn phôi dâu trong môi trường Minimal Essential bổ sung huyết thanh thai bê với tế bào sợi tử cung hoặc dịch hoàn bò thúc đẩy sự phôi dâu phát triển đến giai đoạn phôi nang hoặc phôi nang thoát màng nhiều hơn so với không bổ sung tế bào đệm (Kuzan và Wright 1982).
Phôi bò phát triển được một nửa quá trình (demi-embryo) có khả năng sống tốt hơn sau 72 giờ nuôi kết hợp với lớp tế bào đơn so với không nuôi kết hợp với tế bào đệm, tác dụng tương tự của tế bào đệm trong việc nuôi kết hợp với phôi nguyên vẹn (Wiemer và cs, 1987). Hơn nữa, việc nuôi kết hợp phôi bò ở giai đoạn sớm (5-8 tế bào) trên lớp đơn tế bào ống dẫn trứng giúp những phôi này phát triển đến giai đoạn phôi dâu muộn hoặc giai đoạn phôi nang trong khi phôi nuôi trong môi trường không có tế bào đệm chỉ phát triển đến giai đoạn 16 tế bào (Eyestone và cs, 1987). Ngoài ra, việc nuôi kết hợp phôi bò thụ tinh ống nghiệm trong môi trường bổ sung lớp đơn tế bào cumulus đã tạo được bê con sinh ra bằng phương pháp cấy chuyển phôi (Goto và cs, 1988a). Bằng kỹ thuật tương tự với phôi nang được đông lạnh - giã đông và cấy chuyển vào con nhận đã tạo được các bê con sinh ra bình thường (Goto và cs, 1988b).
Tế bào đệm dùng trong nuôi phôi lợn
Mặc dù một số tác giả đã công bố sự thành công của hiện tượng mang thai và tạo con non ở lợn sau khi chuyển phôi lợn ở giai đoạn 2-4 tế bào tạo ra từ hệ thống IVM-IVF. Tuy nhiên, tiềm năng phát triển phôi tạo ra từ hệ thống in vitro
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
vẫn thấp hơn so với phôi phát triển trong cơ thể (in vivo) (Thompson, 2000; Kikuchi vcs, 1995; Rath vcs, 1998). Tế bào trứng thành thục trong cơ thể, thụ tinh ống nghiệm cũng cho tỷ lệ phát triển kém hơn so với trứng được thụ tinh trong cơ thể (Rath, 1992). Một số phôi tạo ra từ hệ thống IVM-IVF có thể phát triển đến giai đoạn phôi nang nhưng không phát triển đến giai đoạn phôi thai sau khi được cấy chuyển vào con nhận (Rath vcs, 1995; Koo vcs, 1997). Nguyên nhân của hiện tượng này có thể do điều kiện nuôi phôi chưa tối ưu cho sự phát triển phôi (Quian và cs, 2005). Cải thiện hiệu suất tạo phôi trong ống nghiệm có thể dựa trên những hiểu biết về sự trao đổi chất hoặc bắt chước các điều kiện trong cơ thể (Dobrinsky vcs, 1996). Ống dẫn trứng động vật có vú cung cấp các điều kiện sinh lý cho sự phát triển phôi ở giai đoạn sớm trong cơ thể và góp phần quan trọng trong sự thành công của việc mang thai (Pushpakumara, 2002).
Các cải tiến trong hệ thống nuôi phôi in vitro với tế bào biểu mô ống dẫn trứng lợn (pOEC) hoặc tế bào hạt (GCs) (Smith vcs, 1992; Torres và Rath, 1992; Kidson vcs, 2003). Việc nuôi phôi kết hợp với tế bào đệm đã mang lại những tác động tích cực như: Nuôi kết hợp tế bào biểu mô ống dẫn trứng (Bureau vcs, 2000; Romar vcs, 2001; Nagai vcs, 1990) hoặc thêm dịch ống dẫn trứng vào môi trường nuôi (Kim vcs, 1996) làm tăng tỷ lệ thụ tinh bình thường và giảm hiện tượng đa thụ tinh ở trứng lợn hậu bị. Thêm vào đó, sự có mặt của tế bào biểu mô ống dẫn trứng và tế bào cumulus lợn trong quá trình thụ tinh ống nghiệm giúp tăng tỷ lệ trứng được thụ tinh và tăng tỷ lệ thụ tinh đơn tinh trùng
Một loại tế bào đệm khác cũng được các nhà nghiên cứu lựa chọn là tế bào nang (GCs) và tế bào biểu mô ống dẫn trứng lợn ở các giai đoạn khác nhau: Giai đoạn nang trứng, giai đoạn trứng rụng và giai đoạn thể vàng. Tế bào đệm giúp hỗ trợ sự phát triển của phôi đặc biệt tế bào biểu mô ống dẫn trứng ở giai đoạn trứng rụng và giai đoạn thể vàng. Tỷ lệ phôi nang ở ngày thứ 6 sau thụ tinh ống nghiệm của phôi nuôi kết hợp với tế bào nang trứng, tế bào biểu mô ống dẫn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
trứng ở giai đoạn trứng rụng và giai đoạn thể vàng tương ứng là 12,0%,14,8% and 20,0%. Việc bổ sung tế bào biểu mô ống dẫn trứng lợn vào môi trường nuôi phôi lợn in vitro giúp cải thiện chất lượng phôi nang, làm tăng số lượng tế bào trên mỗi phôi nang (Kidson vcs, 2003). Tuy nhiên, tỷ lệ phân chia và tỷ lệ hình thành phôi nang thấp hơn nếu trứng được ủ với tế bào biểu mô ống dẫn trứng trước khi thụ tinh (Romar vcs, 2003).
Việc nuôi phôi kết hợp với tế bào đệm đã có nền tảng cơ sở khoa học. Việc bổ sung tế bào tử cung nuôi kết hợp với phôi chưa có công bố nào tại Việt Nam. Trong nghiên cứu này tôi nghiên cứu ảnh hưởng của việc bổ sung cysteine vào môi trường nuôi thành thục trứng lợn và bổ sung một số loại tế bào đệm vào môi trường nuôi phôi trong khuôn khổ đề tài “Nghiên cứu nâng cao hiệu quả hệ thống tạo phôi in vitro ở lợn”.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn