1. Sự hứa hẹn của phôi tạo ra trong ống nghiệm
Phôi tạo ra trong ống nghiệm (ON) có thể đóng một vai trò quan trọng trong các hệ
thống sản xuất sữa và thịt. Chọn lọc di truyền và nhân giống có thể đạt được tối ưu thông qua các chiến lược liên quan đến việc sử dụng phôi tạo ra trong ON. Ngoài ra, phôi tạo ra trong ON có triển vọng tốt đối với nâng cao tỷ lệ có chửa cho những đàn có khả năng sinh sản thấp. Tỷ lệ chọn lọc đối với các tính trạng số lượng có thể tăng lên bằng cách khai thác công nghệ phôi tạo ra trong ON để nâng cao sự chính xác và cường độ chọn lọc và để giảm khoảng cách thế hệ. Các báo cáo cho thấy tế bào (TB) gốc phôi có thể biệt hoá thành TB trứng và những TB trứng có thể có nguồn gốc từ
các TB tuỷ xương và máu, có nghĩa là những tiến bộ của công nghệ trong tương lai có thể kết hợp TB trứng từ một số ít con cái có tiềm năng di truyền cao. Phôi tạo ra trong ON có thể đóng một vai trò quan trọng trong các sơ đồ chọn lọc di truyền dựa trên sự nhận biết các allen của các gen đặc hiệu. Phôi có thể được theo dõi về sự di truyền của các allen đặc hiệu do đó chọn lọc di truyền có thể được thực hiện trước khi có chửa. Tinh trùng xác định giới tính là một công cụ khác người ta có thể sử
dụng thông qua các hệ thống tạo phôi trong ON vì tinh trùng phân loại giới tính có thể được dùng để thụ tinh với nhiều TB trứng trong ON hơn so với dẫn tinh. Chuyển nhân và chuyển gen trong khi hiện nay đang đối mặt với những hạn chế kỹ thuật, luật pháp và xã hội, cũng là những công nghệ di truyền bổ sung phụ thuộc vào công nghệ
tạo phôi trong ON để có sự thành công.
Lai tạo giống có sự quan tâm mới đối với hệ thống sản xuất sữa và Rutledge (2004)
đã đưa ra một số dẫn chứng tranh luận rằng các sơ đồ nhân giống có thể được cải thiện thông qua dùng phôi lai F1 (được tạo ra trong ON) cấy vào cái F1. Một chiến
lược như thế có thể loại bỏ việc mất ưu thế lai và tăng các kiểu hình khi cái F1 được phối với đực thuần hoặc đực lai. Tạo phôi trong ON cũng có sự hứa hẹn là một phương pháp vượt qua khả năng không sinh sản do sai sót rụng trứng và thụ tinh, chết phôi sớm và các nguyên nhân khác. Giảm tỷ lệ có chửa ở bò sữa đã đưa đến việc tìm các giải pháp giải quyết khả năng không thụ tinh. Cấy truyền phôi bằng phôi tạo ra trong ON đã được chứng minh làm tăng tỷ lệ có chửa ở những bò sữa đang vắt sữa bị stres nhiệt, và tiếp theo là cải tiến trong hệ thống tạo phôi và cấy phôi có thể làm cho nó có lợi đối với việc tăng khả năng thụ thai trong đàn nơi mà khả năng thụ thai thường do các nguyên nhân khác. Tuy nhiên, với mức độ công nghệ hiện nay cấy truyền phôi dường như chưa tăng được tỷ lệ có chửa ở bò đang vắt sữa không bị
stress nhiệt. Phôi tạo ra trong ON là nguồn vật liệu phôi tiết kiệm, vượt qua hiện tượng chết phôi sớm so với phôi tạo ra từ gây rụng trứng nhiều vì giá thành hạ do tạo phôi bằng TB trứng lò mổ. [4]
2. Thực trạng của tạo phôi trong ống nghiệm trong chăn nuôi bò
Sự hứa hẹn phôi tạo ra trong ON đối với ngành chăn nuôi bò sữa và bò thịt chưa tương xứng với việc sử dụng thực tế của nó trong các hệ thống chăn nuôi bò.
Trong năm 2003, theo Hiệp hội cấy truyền phôi thế giới, có 106.220 ca cấy phôi tạo ra trong ON trên toàn thế giới. Đây là con số ấn tượng và cho thấy có tăng hơn các năm trước. Tuy nhiên, nó cũng cho thấy một tỷ lệ rất nhỏ hàng trăm triệu bò cái trên toàn thế giới được nhận một phôi tạo ra trong ON. Có nhiều lý do cho việc xâm nhập kém của công nghệ tạo phôi trong ON vào ngành chăn nuôi bò, bao gồm cả nhiều lý do không liên quan trực tiếp đến hiệu quả của chính công nghệ. Tuy nhiên, có những giới hạn kỹ thuật quan trọng như giá tăng, tỷ lệ phôi và thai sống thấp và thường con sinh ra bị khuyết tật, điều đó đã làm giảm mong muốn sử dụng phôi tạo ra trong ON. Cloning không phải là chủ đề của hội nghị này, nó còn có những hậu quả không mong muốn nhiều hơn như sảy thai, khuyết tật bẩm sinh và chết sau khi sinh. Ngoài ra, còn có sự quan tâm về luật pháp và xã hội với việc tạo ra gia súc cloning và gia súc chuyển gen.
3. Những tiến bộ khoa học đối với việc nhận biết những hứa hẹn của IVF
Hầu hết các vấn đề kỹ thuật đi đôi với tạo phôi trong ON có thể vượt qua nhờ hoạt
động nghiên cứu. Có nhiều điểm trong quá trình tạo phôi và cấy phôi có thể sửa đổi
để thành công hơn. Những vấn đề hạn chế của tạo phôi trong ON và các chiến lược có thể vượt qua các hạn chế này sẽ được bổ sung bởi các tác giả của các bài báo trong hội nghị này; không ai cố gắng để thảo luận các suy nghĩ của họ ở đây. Tuy nhiên, theo cách giới thiệu sẽ có trình bày một số vấn đề hạn chế kỹ thuật đối với tạo phôi và cấy phôi tạo ra trong ON. Những tiến bộ của khoa học trong những lĩnh vực này dường như làm cho phôi tạo ra trong ON trở thành một bộ phần quan trọng hơn trong các hệ thống chăn nuôi bò hiện nay. Một trong những khía cạnh quan trọng nhất của sự thành công của các hệ thống tạo phôi trong ON là nguyên liệu khởi đầu: trứng và tinh trùng. Trứng được xem như vật xác định khả năng phát triển của phôi. Nghiên cứu tập trung lên tác động của môi trường của trứng trong khi trứng ở trong
buồng trứng và sau đó chúng được đưa vào nuôi cấy. Ngoài ra, có một vấn đề bình thường nhưng vẫn phải nhấn mạnh: nguồn cung cấp. Trong khi kỹ thuật thu TB trứng bằng siêu âm qua âm đạo cho phép thu được TB trứng không gây tổn thương từ
những gia súc có giá trị di truyền cao, nhưng chi phí vẫn còn cao. TB trứng lò mổ rẻ
hơn nhiều và với trình độ công nghệ hiện nay vẫn có thể thường xuyên thu được tỷ lệ
phôi nang cao. Có người cho rằng những TB trứng này lấy từ những con cái có tiềm năng di truyền thấp thậm chí Ruledge (1997) cho rằng giá trị di truyền của những gia súc đưa đến lò mổ chỉ thấp hơn một ít so với bò trung bình trong đàn. Trong tương lai, việc phát minh ra thẻ điện tử vĩnh cửu cho gia súc có thể giúp nhận biết những con cái ở lò mổ và liên hệ với số liệu sản xuất của chúng để lựa chọn buồng trứng từ
những con có khả năng di truyền cao với những tính trạng sản xuất.
Nguồn tinh trùng được sử dụng trong IVF cũng rất quan trọng. Chức năng tinh trùng trong nuôi cấy đặc biệt quan trọng với những tinh trùng đã được xác định giới tính bởi vì khả năng di truyền bị giảm với kỹ thuật này. Nhìn chung có thể lựa chọn những con đực để sản xuất phôi với khả năng phát triển cao đến giai đoạn phôi nang hay khả năng sống sau khi cấy. Palma và Sinowatz (2004) đã cho thấy sự khác biệt giữa các con đực về tỷ lệ tế bào trứng trở thành phôi nang khi tinh trùng của chúng được sử dụng trong IVF. Một số khác biệt giữa các con đực có thể liên quan đến tế bào tinh trùng phản ứng như thế nào với các yếu tố hoạt hoá trong môi trường nuôi cấy. Tuy nhiên có thể có những gen được di truyền qua con đực (và con cái) mà những gen đó xác định sự thành công của sự phát triển phôi. Một sự tương đồng của gen phát triển phôi trước làm tổ (ped) được biết là kiểm soát tỷ lệ phát triển của phôi chuột cũng đã được nhận biết ở bò. Dường như có nhiều gen đa hình kiểm soát sinh trưởng, gen gây chết đột ngột (apoptosis), biểu hiện gen và quá trình kích hoạt hoặc làm bất hoạt một gen (epigenetic) trong lúc phát triển, những gen này ảnh hưởng đến chức năng trong nuôi cấy, xác định sự kháng stress của phôi, ảnh hưởng đến khả
năng sống của phôi sau khi cấy cho con nhận.
Phôi tạo ra trong ON biểu hiện khuyết tật ở nhiễm sắc thể, hình thái, biểu hiện gen, trao đổi chất và tăng apoptosis. Những khuyết tật này có thể do phôi có nguồn gốc từ
những tế bào trứng rối loạn chức năng và bởi vì rối loạn do sử dụng các hệ thống nuôi cấy. Cả hai nguyên nhân xuất hiện như đã được chỉ ra bởi sự khác biệt lớn trong phát triển phôi nang giữa phôi có các nguồn gốc tế bào trứng khác nhau cũng như chứng cứ cho thấy đưa phôi tạo ra trong ON vào ống dẫn trứng có thể làm tăng tỷ lệ phát triển và khả năng chịu đựng đông lạnh của phôi. Loại bỏ những rối loạn này thông qua thao tác tế bào trứng, các chỉ tiêu lựa chọn tế bào trứng tăng lên, cải thiện các kỹ thuật nuôi cấy và quy trình lựa chọn phôi để cấy sẽ làm tăng nhu cầu thương mại của phôi tạo ra trong ON.
Theo Gabor Vajta (tài liệu chưa công bố), phát triển công cụ cho phôi học không theo kịp với tăng nhu cầu sử dụng phôi cho nông nghiệp, y học và công nghệ sinh học. Một lĩnh vực mà ở đó công nghệ mới được áp dụng đối với hệ thống sản xuất phôi là lĩnh vực bảo quản lạnh. Có 2 chiến lược về cải thiện khả năng sống của phôi tạo ra trong ON sau khi bảo quản lạnh: thay đổi trao đổi chất của phôi để ngăn cản sự thay
đổi trong sinh lý tế bào làm tăng khả năng mẫn cảm với tổn thương lạnh, và sử dụng
các nguyên tắc vật lý để phát triển các kỹ thuật mới như phương pháp thuỷ tinh hoá kéo dài cọng rạđể tránh tổn thương lạnh.
Một lĩnh vực nghiên cứu cần thiết nhưng không có trong hội nghị này, đó là lây truyền bệnh tật của phôi tạo ra trong ON. Một tổng kết gần đây về khả năng lây truyền của vi rút do sử dụng phôi tạo ra trong ON cho thấy nguy cơ là thấp, nhưng vẫn chưa hiểu hoàn toàn được, và vẫn chưa có các phương pháp loại bỏ nguy cơ.
Chính bản thân con nhận cũng là một yếu tố hạn chế trong quy trình cấy phôi. McMilan (1998) đã thu thập các trường hợp dựa trên phân tích thống kê các bộ số
liệu nơi cấy truyền phôi được sử dụng để tạo song thai, có những sự khác biệt lớn trong số các con nhận về khả năng của chúng hỗ trợ cho sự phát triển của phôi được cấy. Như vậy, cải thiện khả năng thụ thai của con nhận là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng. Đạt được mục đích này đòi hỏi những nghiên cứu cơ bản hơn về các hiện tượng sinh lý có chửa và duy trì sự chửa. Có nhiều việc phải làm trong lĩnh vực này như vẫn chưa rõ khi nào xảy ra khả năng chết phôi ở những bò sữa cao sản. Hầu hết các nghiên cứu về thời điểm chết phôi thực hiện trước khi tăng nhiều về sản lượng sữa và giảm khả năng thụ tinh mà hiện tượng này gần đây đã được nhận biết
ở quần thể bò sữa.
Vấn đề quan trọng khác cần quan tâm là con nhận cần có chu kỳ và các kỹ thuật viên cấy phôi cần biết thời điểm của chu kỳ rụng trứng. Kỹ thuật xác định thời điểm cấy phôi trên cơ sở xác định thời điểm dẫn tinh, đã được áp dụng cho cả bò sữa và bò thịt để vượt qua các vấn đề trong phát hiện động dục và gây động dục cho những con cái không có chu kỳ.
4. Những tiến bộ mới trong công nghệ phôi sẽ nhanh hơn khi đánh giá khảnăng phát triển của phôi chính xác hơn năng phát triển của phôi chính xác hơn
Người kỹ thuật viên cấy phôi cần có một thời gian thực tế dài để nhận biết phôi phù hợp nhất để cấy, nghĩa là phôi có khả năng có chửa và phát triển bình thường đến lúc sinh. Những tiến bộ trong công nghệ tạo phôi trong ON cũng đòi hỏi những biện pháp chính xác để đánh giá khả năng phát triển của phôi sau khi cấy nếu chúng ta không biết một sự thay đổi nào trong quy trình tạo phôi trong ON có thể cải thiện hay giảm khả năng của phôi thì chúng ta không thể biết làm thế nào để mà thay đổi. Hầu hết các đánh giá khả năng của phôi thường dựa trên các chỉ tiêu hình thái là chưa đủ
bởi vì chúng không cho phép phân biệt phôi có hình thái tốt và rất tốt có khả năng phát triển sau khi cấy so với những phôi tốt và rất tốt nhưng không có khả năng phát triển sau khi cấy. Các phương pháp khác đánh giá phôi tạo ra trong ON như tỷ lệ
phân chia, tỷ lệ phôi nang, số tế bào phôi nang, lá nuôi phôi so với tỷ lệ khối tế bào bên trong và tỷ lệ apoptosis là những giá trị không chắc chắn trong việc đánh giá khả
năng sống của phôi sau khi cấy. Tất nhiên sản lượng phôi nang là số đo quan trọng khi cố gắng cải thiện sản lượng phôi có thể cấy đã được tạo ra, nhưng có thể nó chưa cung cấp nhiều thông tin về khả năng phôi nang có thể có chửa. Tương tự, không có chứng cứ trực tiếp cho thấy số tế bào phôi nang, tỷ lệ lá nuôi phôi so với tỷ
lệ khối tế bào bên trong và tỷ lệ apoptosis có liên quan với khả năng sống của phôi sau khi cấy.
Cần phải có nhiều thí nghiệm hơn nữa để xác định khả năng của phôi bằng cách cấy phôi cho con nhận. Hiện nay, rất ít phôi tạo ra trong ON được cấy như là một phần của thiết kế thí nghiệm. Một nghiên cứu của PubMed trong 18 tháng (1-1-2004 đến 30-6-2005) chỉ có liên quan đến 13 bài báo trong đó phôi tạo ra trong ON hay cloning tế bào soma được cấy cho con nhận. Tiến hành một thí nghiệm cấy phôi không phải là một công việc bình thường vì nhiều ca cấy phôi đòi hỏi cần phải có kết luận đầy đủ
về ảnh hưởng của việc điều trị / tiêm đến tỷ lệ có chửa. Nnhững nước ít bò cái, tiến hành thí nghiệm cấy phôi để thay đổi về quy trình sản xuất phôi là không thực tế. Khó khăn của việc thực hiện thí nghiệm cấy phôi làm tăng tầm quan trọng của việc phát triển phôi trong ON.
5. Nghiên cứu để đạt được tối ưu công nghệ tạo phôi trong ống nghiệm làm đa dạng nguồn tài trợ hơn dạng nguồn tài trợ hơn
Hiện nay, các công nghệ dựa vào tạo phôi trong ON dường như rất ảnh hưởng đến chiến lược nhân giống gia súc với mức tương tự thụ tinh nhân tạo. Đưa ra triển vọng này, có một nhu cầu cấp bách đối với đầu tư bền vững và có phối hợp trong nghiên cứu để cải tiến công nghệ tạo phôi trong ON để loại bỏ sự không hiệu quả và các vấn
đề hạn chế tác động đến công nghệ này. Cho dến nay, không có một mức đầu tư tài chính lớn của các tổ chức cho các nghiên cứu công nghệ phôi. Cũng không có những cố gắng của các nhà khoa học liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu do các công ty tài trợ các giá trị về nghiên cứu phôi. Cần phải nhận thức rằng nghiên cứu công nghệ
phôi là một trong những lĩnh vực quan trọng nhất của nghiên cứu nông nghiệp cần phải được ưu tiên đối với các tổ chức khoa học và các nhà khoa học nghiên cứu gắn với công nghệ phôi. /.