2. Một số công nghệ khác
2.2. Thụ tinh trong ống nghiệm (IN VITRO)
Thụ tinh in vitro: là một kĩ thuật mới của công nghệ sinh học hiện đại nhằm kết hợp giữa trứng và tinh trùng trong phịng thí nghiệm để thu nhận hợp tử là mầm mống của cơ thể mới.
Thu tinh in vitro được tiến hành đầu tiên trên thỏ (Daizien và Niwa, 1971), sau đó trên bị (Iritani và Niwa, 1978), trên heo (Iritani và cộng sự, 1978) và trên dê (Kim và Iritani, 1981). Năm 1982, con bê đầu tiên sinh ra từ thụ tinh in vitro (Hanada, 1982).
Từ năm 1985 trở lại đây, thụ tinh in vitro đã được áp dụng rộng rãi trong chăn ni bị ở nhiều nước như Anh, Mỹ, Nhật, Iseland.
Q trình kỹ thuật cơng nghệ thụ tinh in vitro bao gồm những công đoạn sau:
65
- Tập hợp tế bào trứng.
- Ni trứng phát triển và chín. - Hoạt hóa tinh trùng.
- Thụ tinh đưa tinh trùng kết hợp với trứng.
- Nuôi hợp tử in vitro cho phát triển đến giai đoạn phôi dâu (Morula) và phôi nang (blastocyst).
- Cấy truyền những phôi này vào vật nhận. - Đánh giá kết quả.
Trong quá trình thụ tinh in vitro cần lưu ý mấy vấn đề sau :
- Hoạt hóa tinh trùng: Tinh trùng sẽ khơng có khả năng thụ tinh nếu khơng được hoạt hóa trong đường sinh dục của con cái. Trong q trình này nó phải được trải qua những thay đổi về sinh lý trước khi xâm nhập qua màng trong suốt để kết hợp với nhân của tế bào trứng, do vậy để tiến hành thụ tinh in vitro thành cơng phải có kiến thức sâu sắc về hoạt hóa tinh trùng và phản ứng của acrosome.
Hầu hết các thí nghiệm thụ tinh in vitro trước đây đã không thu được kết quả vì chưa có kinh nghiệm và kĩ thuật hoạt hóa tinh trùng để nó có khả năng thụ tinh với tế bào trứng. Cơ chế phân tử của q trình hoạt hóa tinh trùng cho đến nay vẫn chưa được hồn tồn sáng tỏ.
Có giả thuyết cho rằng màng tế bào tinh trùng chưa hoạt hóa rất vững chắc để bảo vệ tinh trùng chống lại những ảnh hưởng bất lợi trong đường sinh dục cái, cịn tinh trùng đã hoạt hóa thì tính bền vững của màng ngược lại. Một giả thuyết khác lại cho rằng hoạt hóa tinh trùng là q trình xóa bỏ enzym ức chế với chromosome.
Cũng có giả thuyết lại cho rằng hoạt hóa tinh trùng là một q trình giải phóng yếu tố ức chế hoạt hóa, yếu tố này được hình thành ở phụ dịch hồn và các tuyến sinh dục phụ của con đực và phủ xung quanh màng tinh trùng. Tinh trùng đã hoạt hóa có thể thu nhận ở đường sinh dục của con cái sau khi phối giống. Một phương pháp phổ biến thường được sử dụng để thu nhận tinh trùng đã hoạt hóa là bơm mơi trường thích hợp để rửa tử cung và thu nhận tinh trùng đã hoạt hóa trơi theo. Ở ống dẫn trứng cũng chứa tinh trùng đã hoạt hóa.
Ở một số lồi, q trình hoạt hóa tinh trùng có thể tiến hành trong phịng thí nghiệm nhưng về cơ chế và thời gian có thể khác so với hoạt hóa tinh trùng trong đường sinh dục con cái. Mơi trường có hàm lượng ion cao có thể thúc đẩy và tăng cường hoạt hóa tinh trùng trong ống nghiệm.
66
Tóm lại, để hoạt hóa tinh trùng có thể thực hiện trong đường sinh dục con
cái hay trong ống nghiệm với môi trường ni cấy thích hợp. - Chuẩn bị tế bào trứng và tiến hành thụ tinh in vitro.
Để thu thập tế bào trứng dùng cho thụ tinh in vitro người ta thường tách từ ống dẫn trứng sau khi trứng rụng hay từ các nang trứng của buồng trứng bằng phương pháp nội soi, bằng giải phẫu hay nhờ thu thập buồng trứng từ các lò mổ.
Mặc dầu tinh trùng có khả năng xâm nhập vào cả tế bào trứng chưa thành thục đến trứng sau khi đã rụng một ngày, nhưng trứng chỉ được thụ tinh và phát triển bình thường ở giai đoạn nhất định, ví dụ đối với bị là 20 - 24 giờ sau khi rụng.
Trong thụ tinh, tinh trùng nhanh chóng bao vây tế bào trứng nhưng chỉ có một tinh trùng có khả năng xâm nhập vào tế bào trứng để thụ tinh. Quá trình tinh trùng đi qua màng trong suốt của trứng rất nhanh và để lại dấu vết có thể cịn thấy được sau ít giờ nhờ hiển vi điện tử.
Trong quá trình thụ tinh, tinh trùng trải qua một giai đoạn biến đổi cùng với trứng như: màng đầu tinh trùng tiêu biến, hình thành thể cực sơ cấp trong nhân…
- Các yếu tố cần thiết cho thụ tinh in vitro đạt kết quả là sự thành thục của nhân và bào chất của các tế bào sinh dục, khả năng thụ tinh của các tế bào sinh dục, số lượng tinh trùng, hoạt lực và khả năng thụ tinh tốt.
Những lợi ích của thụ tinh in vitro:
- Khai thác tiềm năng sinh sản của gia súc cái đơn thai (ví dụ bị có từ 60.000 đến 100.000 tế bào trứng).
- Rút ngắn khoảng cách thế hệ ở gia súc có vịng đời dài.
- Xác định sớm và phát huy tiềm năng của gia súc cao sản thông qua kiểm tra đời sau.
- Thành lập ngân hàng gen và cơng nghiệp hóa ngành chăn ni.