Thụ tinh nhân tạo: Xu hướng hiện tại và tương lai
- OFREZH EDITOR
- 26 thg 6
- 39 phút đọc
1. Giới thiệu
Chương này sẽ đề cập đến việc sử dụng thụ tinh nhân tạo (AI) ở động vật và con người, cả hiện tại và trong tương lai, đặc biệt nhấn mạnh vào các khía cạnh so sánh giữa các loài. Mặc dù AI (dưới dạng thụ tinh trong tử cung) không thường xuyên được sử dụng ở bệnh nhân là con người, nhưng đây là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để nhân giống động vật sản xuất thực phẩm ở các nước phát triển, với hơn 90% là lợn và gần như cùng tỷ lệ gia súc sữa được nhân giống bằng phương pháp này ở Liên minh Châu Âu và Bắc Mỹ. Chương này sẽ giải thích những ưu điểm và nhược điểm của việc sử dụng AI, các phương pháp khác nhau được sử dụng ở các loài khác nhau và cách AI có thể được sử dụng để cải thiện hiệu quả sinh sản ở động vật trang trại, động vật thể thao và bệnh nhân là con người. Cuối cùng, một số suy đoán được đưa ra về xu hướng tương lai cho công nghệ sinh học này.
1.1. Thụ tinh nhân tạo (AI) là gì?
Thụ tinh nhân tạo (AI) là việc đưa tinh trùng thủ công vào đường sinh sản của con cái bằng một phương pháp khác ngoài giao phối tự nhiên. Đây là một trong nhóm công nghệ thường được gọi là “công nghệ hỗ trợ sinh sản” (ART), theo đó con cái được tạo ra bằng cách tạo điều kiện cho sự gặp gỡ của giao tử (tinh trùng và trứng). ART cũng có thể liên quan đến việc chuyển các sản phẩm thụ thai sang con cái, ví dụ nếu quá trình thụ tinh đã diễn ratrong ống nghiệmhoặc ở một phụ nữ khác. Các kỹ thuật khác được bao gồm trong ART bao gồm:trong ống nghiệmthụ tinh (IVF) trong đó quá trình thụ tinh diễn ra bên ngoài cơ thể; tiêm tinh trùng vào bào tương (ICSI) trong đó một tinh trùng duy nhất được bắt và tiêm vào trứng; chuyển phôi (ET) trong đó phôi được lấy từtrong cơ thể sốnghoặctrong ống nghiệmđược chuyển đến một phụ nữ nhận để thiết lập thai kỳ; chuyển giao tử vào vòi trứng (GIFT) trong đó tinh trùng được tiêm vào ống dẫn trứng để ở gần vị trí thụ tinhtrong cơ thể sống; và bảo quản lạnh, trong đó tinh trùng hoặc phôi, hoặc đôi khi là trứng, được bảo quản lạnh trong nitơ lỏng để sử dụng ở giai đoạn sau.
AI đã được sử dụng ở phần lớn các loài vật nuôi, bao gồm cả ong, và ở cả con người. Đây là ART được sử dụng phổ biến nhất ở vật nuôi, làm thay đổi ngành chăn nuôi trong thế kỷ 20. Trái ngược với mục đích y tế, khi thụ tinh trong tử cung (IUI) chỉ được sử dụng thỉnh thoảng trong điều trị vô sinh ở người, AI là phương pháp phổ biến nhất để nhân giống vật nuôi trong nhà được nuôi nhốt chuyên sâu, chẳng hạn như bò sữa (khoảng 80% ở Châu Âu và Bắc Mỹ), lợn (hơn 90% ở Châu Âu và Bắc Mỹ) và gà tây (gần 100% trong sản xuất thâm canh). AI đang gia tăng ở ngựa, bò thịt và cừu, và đã được báo cáo ở các loài vật nuôi khác như chó, dê, hươu và trâu. Nó cũng đã được sử dụng thỉnh thoảng trong nhân giống bảo tồn các loài quý hiếm hoặc có nguy cơ tuyệt chủng, ví dụ như linh trưởng, voi và mèo hoang. Các ART khác ở động vật thường chỉ giới hạn ở các ứng dụng chuyên khoa hoặc cho mục đích nghiên cứu, vì chi phí sẽ là rào cản đối với việc nhân giống vật nuôi thông thường. Ngược lại, IUI ít được sử dụng trong các phương pháp điều trị vô sinh ở người hơn là IVF hoặc ICSI.
1.2. Ưu và nhược điểm của thụ tinh nhân tạo
AI ở động vật ban đầu được phát triển để kiểm soát sự lây lan của bệnh tật, bằng cách tránh vận chuyển động vật có khả năng gây bệnh đến các đơn vị động vật khác để giao phối và bằng cách tránh tiếp xúc vật lý giữa các cá thể. Việc sử dụng chất kéo dài tinh dịch có chứa kháng sinh cũng giúp ngăn ngừa sự lây truyền các bệnh do vi khuẩn. Ưu điểm và nhược điểm của AI như sau:
Thuận lợi:
AI giúp ngăn ngừa sự lây lan của các bệnh truyền nhiễm hoặc dễ lây lan, có thể lây truyền khi động vật tiếp xúc gần hoặc sống chung trong một môi trường;
Tốc độ phát triển di truyền và tăng sản lượng có thể được tăng lên bằng cách sử dụng tinh trùng từ những con đực có giá trị di truyền cao cho những con cái ưu việt;
Nó cho phép sinh sản giữa các loài động vật ở các địa điểm địa lý khác nhau, hoặc vào các thời điểm khác nhau (thậm chí sau khi con đực chết);
Việc sinh sản có thể xảy ra khi có bất thường về thể chất, sinh lý hoặc hành vi;
AI là một công cụ mạnh mẽ khi liên kết với các công nghệ sinh học sinh sản khác như bảo quản tinh trùng đông lạnh, xác định giới tính tinh trùng;
AI có thể được sử dụng để bảo tồn các giống loài quý hiếm hoặc có nguy cơ tuyệt chủng.
Nhược điểm:
Một số nam giới phát tán vi-rút trong tinh dịch mà không có dấu hiệu lâm sàng của bệnh (“người phát tán vi-rút”).
Một số tác nhân gây bệnh do vi khuẩn có khả năng kháng thuốc kháng sinh trong chất kéo dài tinh dịch hoặc có thể tránh tác dụng của thuốc kháng sinh bằng cách hình thành màng sinh học;
Có sự suy giảm khả năng sinh sản ở bò sữa và ngựa liên quan đến sự gia tăng AI;
Việc tập trung vào một số cá thể nhất định có thể dẫn đến mất đi sự đa dạng di truyền.
1.2.1. Virus trong tinh dịch
Liều tinh trùng đông lạnh có thể được "cách ly" cho đến khi con đực được chứng minh là không có bệnh tại thời điểm thu thập tinh trùng. Ngược lại, thời hạn sử dụng ngắn của liều tinh trùng tươi có nghĩa là chúng phải được thụ tinh cho con cái trước khi xác định được tình trạng không có bệnh của con đực. Những con đực giống được sử dụng để thu thập tinh trùng thường được xét nghiệm để tìm kháng thể trong huyết thanh như một dấu hiệu của nhiễm trùng trong quá khứ, nhưng một số loại vi-rút, ví dụ như vi-rút viêm động mạch ở ngựa, có thể được thải ra trong tinh dịch trong vài tuần trước khi có bằng chứng về chuyển đổi huyết thanh. Trong những trường hợp khác, thường là nhiễm trùng bẩm sinh, các cá thể có thể là "người thải" vi-rút vĩnh viễn mà không bao giờ phát triển kháng thể. Tinh dịch từ những cá thể này là nguồn mầm bệnh truyền bệnh cho những con cái chưa nhiễm bệnh.
1.2.2. Vi khuẩn trong tinh dịch
Thông thường, ở một người đàn ông khỏe mạnh, bản thân tinh dịch không chứa vi sinh vật, nhưng sự nhiễm bẩn xảy ra khi lấy tinh dịch từ bao quy đầu và bao quy đầu, bụng của người đàn ông và môi trường. Việc xử lý tinh dịch từ gia súc thường diễn ra mà không có tủ hút khí tầng, dẫn đến khả năng nhiễm bẩn từ môi trường phòng thí nghiệm. Thuốc kháng sinh được thêm vào chất pha loãng tinh dịch để hạn chế sự phát triển của các chất gây ô nhiễm này và ngăn ngừa bệnh tật ở con cái đã thụ tinh. Mặc dù đường sinh sản của con cái có cơ chế sinh lý phát triển tốt để xử lý tình trạng ô nhiễm xảy ra trong quá trình giao phối, nhưng chúng có thể bị vi khuẩn sinh sôi trong chất pha loãng tinh dịch hoặc khi tinh dịch được đưa vào vị trí không phải sinh lý lấn át.
1.2.3. Thuốc kháng sinh trong thuốc kéo dài tinh dịch
Việc bổ sung kháng sinh vào chất kéo dài tinh dịch được kiểm soát bởi các chỉ thị của chính phủ, cả trong nước và quốc tế, nêu rõ các loại kháng sinh được sử dụng và nồng độ của chúng. Nhìn chung, có xu hướng sử dụng kháng sinh phổ rộng, có hiệu lực cao trong nhiều sự kết hợp khác nhau để giảm độc tính đối với tinh trùng. Tuy nhiên, các loại kháng sinh này có thể làm trầm trọng thêm sự phát triển của tình trạng kháng thuốc, đối với cả những người xử lý chất kéo dài tinh dịch và trong môi trường trong quá trình thải bỏ chất kéo dài hoặc liều tinh dịch chưa sử dụng. Quy mô của vấn đề trở nên rõ ràng nếu người ta xem xét rằng chỉ riêng ở châu Âu, mỗi năm có khoảng bốn triệu lít chất kéo dài tinh dịch lợn đực có chứa kháng sinh được sử dụng.
2. Điều kiện tiên quyết cho AI
Các điều kiện tiên quyết cho AI bao gồm nguồn cung cấp tinh dịch, phương pháp đáng tin cậy để phát hiện động dục ở con cái và phương pháp đưa tinh dịch vào đường sinh sản của con cái.
2.1. Thu thập tinh dịch
Ở hầu hết các loài động vật nuôi, tinh dịch được thu thập bằng cách sử dụng âm đạo nhân tạo, ví dụ như ở bò đực, cừu đực, ngựa giống, sau khi cho con đực cưỡi lên một con cái đang động dục hoặc một con ma.
Âm đạo nhân tạo bao gồm một lớp lót bôi trơn được đưa vào lớp áo ngoài, khoảng không giữa hai lớp được đổ đầy nước ấm. Áp suất có thể tăng lên bằng cách thêm không khí.
Tinh dịch được đưa vào một bình chứa cách nhiệt gắn vào một đầu của ống lót.
Tinh dịch lợn rừng và chó thường được thu thập bằng cách kích thích bằng tay.
Ở một số loài quen với việc bị sờ mó, có thể lấy tinh dịch bằng cách rửa âm đạo sau khi giao phối tự nhiên, ví dụ như chó và khỉ marmoset. Tuy nhiên, trong trường hợp này, tinh trùng đã tiếp xúc với dịch tiết âm đạo có thể gây hại cho sự sống còn của tinh trùng. Nam giới thường có thể cung cấp mẫu bằng cách thủ dâm, ngoại trừ trường hợp chấn thương cột sống khi cần phải xuất tinh bằng điện. Một số loài linh trưởng khác có thể được huấn luyện để cung cấp mẫu tinh dịch theo yêu cầu theo cách tương tự. Đối với các loài khác, ví dụ như hầu hết các loài không phải thuần hóa, xuất tinh bằng điện là khả năng duy nhất để lấy mẫu tinh dịch. Vấn đề với xuất tinh bằng điện là dịch tiết của các tuyến phụ có thể không có ở tỷ lệ thông thường, điều này có thể ảnh hưởng bất lợi đến sự sống còn của tinh trùng.
2.1.1. Thành phần của tinh dịch
Tinh dịch bao gồm tinh trùng chứa trong chất lỏng dạng nước được gọi là huyết tương tinh dịch, đại diện cho các chất tiết kết hợp của các tuyến phụ khác nhau, chẳng hạn như túi tinh, tuyến hành niệu đạo và tuyến tiền liệt. Sự đóng góp tương đối của các tuyến khác nhau này khác nhau giữa các loài. Ở một số loài, chẳng hạn như hầu hết các loài linh trưởng, tinh dịch đông lại ngay sau khi xuất tinh và sau đó hóa lỏng trong khoảng thời gian khoảng 30 phút.
Ở hầu hết các loài khác, tinh dịch vẫn ở dạng lỏng, ngoại trừ ở lạc đà, chất huyết tương trong tinh dịch có độ nhớt cao và không dễ hóa lỏng.trong ống nghiệm.Việc bổ sung enzyme đã được đề xuất như một phương tiện để hóa lỏng tinh dịch của loài linh trưởng hoặc lạc đà. Tuy nhiên, tất cả các enzyme đã được thử nghiệm cho đến nay (collagenase, fibrinolysin, hyaluronidase và trypsin) đều được thấy là gây tổn thương acrosome ở tinh trùng ( Wani và cộng sự, 2007 ) và chống chỉ định nếu tinh trùng được sử dụng cho AI. Những tiến bộ gần đây đã chỉ ra rằng tinh dịch lạc đà, được mở rộng theo thể tích 1:1, sẽ hóa lỏng trong 60-90 phút ở 37 °C.
Huyết tương tinh dịch chứa nguồn năng lượng (thường là fructose), protein và nhiều loại ion như canxi, magie, kẽm và bicarbonate. Huyết tương tinh dịch không chỉ kích hoạt tinh trùng, vốn được duy trì ở trạng thái nghỉ trong mào tinh hoàn, mà còn hoạt động như một môi trường vận chuyển để đưa tinh trùng vào đường sinh sản của con cái và kích thích đường sinh sản cho phép tinh trùng bơi đến vị trí thụ tinh. Người ta cho rằng huyết tương tinh dịch, ít nhất là ở ngựa, cũng là chất điều biến tình trạng viêm do tinh trùng gây ra, được cho là đóng vai trò quan trọng trong việc đào thải tinh trùng khỏi đường sinh sản của con cái ( Troedsson và cộng sự, 2001 ). Nhiều loại protein trong huyết tương tinh dịch, chẳng hạn như spermadhesin và cái gọi là protein CRISP (CRISP = protein tiết giàu cysteine) được cho là có liên quan đến khả năng sinh sản của tinh trùng. Rất có thể những protein này liên kết với tinh trùng ngay lập tức, khởi động một chuỗi các sự kiện nội bào thông qua con đường truyền tin thứ hai. Ở một số loài, các túi nhỏ liên kết với màng cũng được xác định trong huyết tương tinh dịch, dường như có nguồn gốc từ các tuyến phụ khác nhau ở nhiều loài khác nhau. Các túi này, được gọi bằng nhiều tên khác nhau là prostasome, vesiculosome hoặc epididysome tùy thuộc vào nguồn gốc của chúng, hợp nhất với màng ngoài của tinh trùng, làm tăng khả năng vận động và có thể tham gia vào quá trình trưởng thành của tinh trùng và đạt được khả năng thụ tinh. Tuy nhiên, cơ chế hoạt động chính xác của chúng vẫn chưa được làm sáng tỏ.
Các yếu tố tinh dịch thúc đẩy sự sống sót của tinh trùng trong đường sinh sản của phụ nữ, điều chỉnh phản ứng miễn dịch của phụ nữ dung nạp phôi thai và tạo điều kiện cho môi trường tử cung phát triển phôi và nội mạc tử cung làm tổ ( Robertson, 2005 ). Cơ chế hoạt động trong nội mạc tử cung là thông qua việc tuyển dụng và kích hoạt các đại thực bào và bạch cầu hạt, cũng như tái tạo mô hình nhánh cây, giúp cải thiện khả năng tiếp nhận phôi thai của nội mạc tử cung. Giải phóng cytokine có đặc tính nuôi phôi và cũng có thể ảnh hưởng đến các mô bên ngoài đường sinh sản.
Tiếp xúc với tinh dịch gây ra hoạt hóa cytokine vào dịch lòng tử cung và lớp biểu mô glycocalyx lót không gian lòng tử cung. Các cytokine này tương tác với phôi đang phát triển khi phôi đi qua ống dẫn trứng và tử cung trước khi làm tổ. Một số cytokine được cho là có liên quan, ví dụ như yếu tố kích thích khuẩn lạc bạch cầu hạt-đại thực bào (GM-CSF), một cytokine chính trong phản ứng viêm sau khi giao phối, nhắm vào phôi trước khi làm tổ để thúc đẩy quá trình hình thành phôi nang, tăng số lượng phôi bào sống bằng cách ức chế quá trình apoptosis và tạo điều kiện cho quá trình hấp thụ glucose ( Robertson và cộng sự, 2001 ). Interleukin-6 (IL-6) và yếu tố ức chế bạch cầu (LIF) cũng được tạo ra tương tự sau khi tiếp xúc với tinh dịch ( Gutsche và cộng sự, 2003 ; Robertson và cộng sự, 1992 ).
Các nghiên cứu lâm sàng ở người cho thấy lợi ích cấp tính và tích lũy của việc tiếp xúc với tinh dịch nhưng cũng là một lộ trình tác động đặc hiệu đối với bạn tình. Tỷ lệ sinh con sống ở các cặp đôi đang trải qua phương pháp điều trị vô sinh được cải thiện nếu phụ nữ quan hệ tình dục gần thời điểm chuyển phôi ( Bellinge và cộng sự, 1986 ; Tremellen và cộng sự, 2000 ). Việc sử dụng vòng tránh thai huyết tương từ tinh dịch ở những phụ nữ bị sảy thai tự nhiên tái phát được báo cáo là cải thiện tỷ lệ thành công của thai kỳ (Coulam và Stern, 1993, trích dẫn trong Robertson, 2005 ). Tính đặc hiệu đối với bạn tình của phản ứng được gợi ý bởi tỷ lệ tiền sản giật tăng lên ở những lần mang thai từ trứng hoặc tinh dịch của người hiến tặng khi chưa từng tiếp xúc với tinh trùng của người hiến tặng hoặc kháng nguyên phôi thai ( Salha và cộng sự, 1999 ).
2.1.1.2. Xử lý tinh dịch
Mặc dù huyết tương tinh dịch đóng vai trò quan trọng trong việc kích hoạt tinh trùng và trong đường sinh sản của phụ nữ, nhưng nó lại có hại cho sự sống sót lâu dài của tinh trùng bên ngoài cơ thể. Trong điều kiện sinh lý, tinh trùng được kích hoạt bởi huyết tương tinh dịch khi xuất tinh và sau đó bơi ra khỏi vị trí lắng đọng tinh dịch ở phụ nữ. Chỉ trongtrong ống nghiệmlưu trữ tinh trùng tiếp xúc với huyết tương tinh dịch trong thời gian dài. Do đó, người ta thường thêm chất kéo dài tinh dịch vào tinh dịch để pha loãng các thành phần độc hại trong huyết tương tinh dịch, cung cấp chất dinh dưỡng cho tinh trùng trong quá trìnhtrong ống nghiệmlưu trữ và đệm các sản phẩm phụ trao đổi chất của chúng. Việc bổ sung chất kéo dài cũng cho phép chia tinh dịch thành nhiều liều tinh dịch, mỗi liều chứa một số lượng tinh trùng cụ thể đã được xác định là tối ưu cho khả năng sinh sản tốt ở những con cái đã thụ tinh.
2.1.2. Bảo quản tinh trùng
Tinh dịch được sử dụng ngay sau khi thu thập ("tươi") ví dụ như gà tây, người; sau khi bảo quản ở nhiệt độ thấp ("lưu trữ") ví dụ như ngựa, lợn, chó; hoặc sau khi đông lạnh và rã đông ("bảo quản đông lạnh") ví dụ như bò đực.
2.1.2.1. Tinh dịch tươi
Ngược lại với các loài động vật, tinh dịch người không được kéo dài trước khi xử lý (xem phần trước) và thường không được giữ trong hơn một vài giờ trước khi sử dụng. Tinh dịch gia cầm không thể được kéo dài nhiều như thông lệ đối với các loài khác vì tinh trùng bị ảnh hưởng xấu do pha loãng nhiều hơn. Tinh dịch dê không thể được giữ ở 37 °C vì một thành phần enzym của tiết dịch tuyến niệu đạo thủy phân triglyceride sữa thành axit béo tự do, ảnh hưởng xấu đến khả năng vận động và tính toàn vẹn của màng tinh trùng của đực ( Pellicer-Rubio và Combarnous, 1998 ). Đối với bảo quản dạng lỏng, tinh dịch dê có thể được bảo quản ở 4 °C mặc dù khả năng sinh sản chỉ được duy trì trong 12-24 giờ. Tỷ lệ kéo dài được sử dụng cho tinh dịch ngựa giống khác nhau giữa các quốc gia nhưng tỷ lệ 1:2, 1:3 hoặc thậm chí 1:4 (v / v) tinh dịch:chất kéo dài là phổ biến. Thực hành tiêu chuẩn ở một số quốc gia là có 500 triệu hoặc một tỷ tinh trùng ngựa đực di động tiến triển cho liều tinh dịch tươi hoặc đã làm mát tương ứng. Liều tinh dịch lợn đực chứa ba tỷ tinh trùng di động tiến triển.
2.1.2.2. Tinh trùng lưu trữ
Bảo quản tinh dịch kéo dài ở nhiệt độ thấp giúp kéo dài tuổi thọ của tinh trùng bằng cách làm chậm quá trình trao đổi chất của chúng cũng như ức chế sự phát triển của vi khuẩn. Vi khuẩn phát triển bằng cách sử dụng các chất dinh dưỡng trong chất kéo dài tinh dịch, do đó cạnh tranh với tinh trùng để giành những nguồn tài nguyên hạn chế này và giải phóng các sản phẩm phụ của quá trình trao đổi chất, do đó tạo ra một môi trường không có lợi cho việc duy trì tinh trùng sống. Hơn nữa, khi vi khuẩn chết, chúng có thể giải phóng nội độc tố gây độc cho tinh trùng. Tuy nhiên, tinh dịch được bảo quản lạnh là phương pháp được lựa chọn để nhân giống ngựa và lợn, cho phép vận chuyển liều tinh dịch đến các địa điểm khác nhau để thụ tinh. Tinh dịch ngựa đực được bảo quản ở nhiệt độ khoảng 6 °C trong khi tinh dịch lợn đực được bảo quản ở nhiệt độ từ 16 đến 18 °C.
Hầu hết các liều tinh dịch lợn đực được bán dưới dạng liều đã làm mát. Ngược lại, một số con ngựa giống sản xuất ra tinh trùng không chịu được sự làm mát, nhanh chóng mất đi khả năng di chuyển tiến triển. Trong những trường hợp như vậy, lựa chọn duy nhất hiện tại là sử dụng liều tinh dịch tươi để thụ tinh nhân tạo ngay sau khi thu thập tinh dịch, mặc dù một phương pháp xử lý mới, ly tâm qua một lớp keo duy nhất, đã được chứng minh là có thể giải quyết được vấn đề, như đã thảo luận sau.
2.1.2.3. Bảo quản đông lạnh
Tinh dịch hữu ích nhất cho AI nếu nó có thể được bảo quản đông lạnh, vì phương pháp bảo quản này lý tưởng cho phép tinh dịch được lưu trữ trong thời gian không giới hạn mà không bị mất chất lượng cho đến khi cần cho AI. Vì tinh dịch đông lạnh không bị hỏng nên có thể cách ly cho đến khi con đực được chứng minh là không có bệnh tại thời điểm lấy tinh dịch. Tuy nhiên, khả năng chịu được bảo quản đông lạnh của tinh trùng ở các loài khác nhau khác nhau: tinh trùng của động vật nhai lại sống sót tốt trong khi tinh trùng của gia cầm thì không, với chưa đến 2% vẫn giữ được khả năng thụ tinh khi rã đông ( Wishart, 1985 ). Đối với chăn nuôi gia súc, chi phí bảo quản đông lạnh và khả năng thành công sau AI phải được xem xét khi quyết định sử dụng liều lượng tinh trùng tươi, đã làm lạnh hay đã đông lạnh.
Tinh trùng được trộn với dung dịch bảo vệ chứa lipoprotein, đường và chất bảo vệ đông lạnh như glycerol. Các thành phần này giúp duy trì tính toàn vẹn của màng trong quá trình làm mát và làm ấm lại. Tuy nhiên, khả năng vận động của tinh trùng cũng phải được duy trì để tinh trùng đã rã đông có thể đến được trứng sau khi thụ tinh và thụ tinh cho chúng. Ở hầu hết các loài, huyết tương tinh dịch được loại bỏ bằng cách ly tâm trước khi trộn với chất làm đông lạnh, ví dụ như tinh dịch ngựa đực, lợn đực, dê và người. Tinh dịch đã kéo dài được đóng gói trong ống hút và đông lạnh trong hơi nitơ lỏng trước khi nhúng vào nitơ lỏng để bảo quản lâu dài. Có sự khác biệt đáng kể về thành công của việc bảo quản tinh trùng đông lạnh giữa các loài khác nhau, mặc dù đã có nhiều nghiên cứu chuyên sâu về các thành phần của chất làm đông lạnh và tốc độ làm mát và làm ấm lại. Tinh trùng người có thể được đông lạnh tương đối thành công bằng cách sử dụng chất làm đông lạnh có bán trên thị trường và máy đông lạnh có thể lập trình.
2.2. Phát hiện động dục và rụng trứng
AI thành công cũng phụ thuộc vào việc đưa tinh trùng vào đường dẫn tinh của con cái vào khoảng thời gian rụng trứng. Giống như con người, một số loài động vật nuôi sinh sản quanh năm, ví dụ như gia súc và lợn, nhưng những loài khác lại có thời kỳ hoạt động sinh sản nhất định được gọi là mùa sinh sản, ví dụ như cừu và ngựa. Sự khởi đầu của mùa sinh sản được kiểm soát bởi quang kỳ. Cả hai kiểu hành vi sinh sản này đều được đặc trưng bởi các đợt hoạt động của buồng trứng, lên đến đỉnh điểm là rụng trứng. Tuy nhiên, ở một số loài khác, rụng trứng xảy ra để đáp ứng với kích thích giao phối, ví dụ như mèo, thỏ và lạc đà. Ở các loài rụng trứng tự nhiên, rụng trứng xảy ra vào một thời điểm nào đó trong hoặc ngay sau thời kỳ động dục, đây là khoảng thời gian mà con cái tiếp nhận con đực. Vì kết quả thành công của AI phụ thuộc vào việc đưa tinh trùng vào thời điểm thích hợp so với thời điểm rụng trứng, nên việc phát hiện động dục là rất quan trọng nếu con cái muốn được thụ tinh vào đúng thời điểm. Tất nhiên, những con đực cùng loài rất giỏi trong việc phát hiện những con cái đang động dục, nhưng vì nhiều đơn vị chăn nuôi áp dụng AI không có động vật đực ở gần nên nhân viên chăn nuôi phải giỏi trong việc nhận biết hành vi động dục.
Mặc dù một số động vật nuôi trong nhà có thể biểu hiện hành vi động dục phát triển tốt, ví dụ như bò sữa, nhưng một số khác thì không. Các dấu hiệu hành vi của động dục ở bò bao gồm bồn chồn hoặc tăng hoạt động, kêu, tì cằm, sưng âm hộ, khí hư và cưỡi những con bò khác, mặc dù có sự khác biệt về tần suất và cường độ của những dấu hiệu này giữa các giống. Ở cừu và dê, có thể thấy âm hộ sưng và khí hư, và thường có hành vi tìm kiếm con đực rõ rệt. Khi áp dụng AI cho cừu, người ta thường đồng bộ hóa động dục với hormone: miếng bọt biển âm đạo được tẩm progestagen được đưa vào để ức chế chu kỳ buồng trứng tự nhiên của cừu cái trong 12 ngày. Khi tháo miếng bọt biển, gonadotropin huyết thanh ở ngựa cái đang mang thai được tiêm, sau đó AI diễn ra vào một thời điểm cố định. Ngoài ra, một con cừu đực đã cắt ống dẫn tinh đeo một điểm đánh dấu có thể chạy cùng với những con cái. Khi những con cái đang động dục, con cừu đực đã cắt ống dẫn tinh sẽ đánh dấu chúng khi cưỡi, do đó có thể xác định được chúng để thụ tinh. Có thể nhận biết lợn nái và ngựa cái đang động dục bằng cách thể hiện hành vi đối với những con đực thích trêu chọc.
2.2.1. Rụng trứng do kích thích
Khi AI được thực hiện ở các loài thường rụng trứng theo cơ chế kích thích, chẳng hạn như thỏ, mèo và lạc đà, thì cần phải kích thích rụng trứng. Cách dễ nhất để đạt được sự kích thích này là ghép con cái với con đực đã cắt ống dẫn tinh, nhưng cách làm này không mong muốn xét về mặt kiểm soát bệnh tật và đòi hỏi phải có con đực đã cắt ống dẫn tinh. Giải pháp thay thế được chấp nhận nhất là tiêm hormone hoàng thể, thường ở dạng gonadotropin màng đệm ở người. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất là việc tiêm lặp lại protein lạ này có thể khiến con cái phát triển kháng thể, do đó làm bất hoạt các liều tiếp theo.
2.2.2. Gây rụng trứng nhân tạo
Có thể dùng hormone cho những con dê rụng trứng tự nhiên để đảm bảo rằng quá trình rụng trứng diễn ra đúng thời điểm so với AI. Tuy nhiên, kể từ năm 2006, việc sử dụng hormone ở động vật sản xuất thực phẩm đã bị cấm ở Liên minh Châu Âu và các quy định của địa phương cũng có thể áp dụng ở những nơi khác trên thế giới. Trước đây, hầu hết dê sữa ở Pháp đều được thụ tinh ngoài mùa sinh sản bằng tinh đông lạnh sâu, sau khi gây động dục và rụng trứng bằng phương pháp điều trị bằng hormone. Giao thức này cung cấp tỷ lệ dê con sinh ra khoảng 65% ( Leboeuf và cộng sự, 2008 ). Là một giải pháp thay thế cho việc dùng hormone nhân tạo, có thể kích thích sinh sản ngoài mùa bằng cách thay đổi quang kỳ hoặc đưa một con dê đực vào đàn. Thực hành này cũng phổ biến ở các đàn cừu nuôi thâm canh.
2.3. Sự lắng đọng tinh dịch ở nữ giới
Có sự khác biệt giữa các loài về vị trí lắng đọng tinh dịch trong quá trình giao phối tự nhiên. Ở động vật nhai lại và linh trưởng, tinh dịch được lắng đọng trong âm đạo trong khi ở lợn, chó, lạc đà và ngựa, tinh dịch được lắng đọng trong tử cung. Ở hầu hết các loài, có thể luồn ống thông thụ tinh qua cổ tử cung, do đó tinh dịch có thể được lắng đọng trong tử cung trong quá trình thụ tinh nhân tạo. Ngoại lệ là cừu và dê, nơi bản chất gấp chặt của cổ tử cung không cho phép ống thông thụ tinh dễ dàng đi qua. Ưu điểm của việc lắng đọng tinh dịch trong tử cung là tinh trùng phải di chuyển ít hơn để đến ống dẫn trứng và ít tinh trùng bị mất do dòng chảy ngược. Có thể sử dụng một lượng tinh dịch nhỏ hơn cho mỗi liều thụ tinh so với việc lắng đọng trong âm đạo, do đó cho phép xuất tinh thành nhiều liều thụ tinh nhân tạo và cổ tử cung, có thể hoạt động như một rào cản đối với sự đi qua của tinh trùng, được bỏ qua. Một bất lợi, đặc biệt đối với phương pháp IUI ở người, là huyết tương tinh dịch cũng được đưa vào tử cung, trừ khi thực hiện các bước cụ thể để tách tinh trùng ra khỏi huyết tương tinh dịch trước khi tiến hành IUI.
Quảng cáo
3. Sự khác biệt về loài trong việc sử dụng AI
Mặc dù các nguyên tắc cơ bản của AI đều giống nhau ở mọi loài, nhưng lại có sự khác biệt lớn trong việc tiếp nhận công nghệ sinh học này ở các loài khác nhau.
3.1. AI ở gia súc
Ở gia súc, liều tinh đông lạnh được sử dụng rộng rãi nhất ở Châu Âu và Bắc Mỹ, vì có các giao thức được thiết lập tốt để bảo quản lạnh tinh bò đực. Liều tinh thường chứa khoảng 15 triệu tinh trùng di động. Tuy nhiên, ở New Zealand, liều tinh tươi được sử dụng thay thế, với AI xảy ra trong vòng 24 giờ sau khi thu thập tinh dịch.
3.2. AI ở lợn
Ngành công nghiệp AI ở lợn sử dụng tinh dịch lỏng đã được bảo quản trong một đến nhiều ngày ở nhiệt độ 16-18°C. Ngược lại, AI với tinh trùng lợn đực được bảo quản lạnh dẫn đến tỷ lệ đẻ và kích thước lứa đẻ thấp hơn so với tinh trùng được bảo quản lạnh, khiến việc sử dụng liều lượng tinh trùng đông lạnh-rã đông trở nên không hấp dẫn đối với những người chăn nuôi lợn thương mại. Ngoại lệ của quy tắc này là khi tinh dịch được vận chuyển trên những quãng đường dài, điều này gây ra các vấn đề về điều chỉnh nhiệt độ và trong những trường hợp mà điều quan trọng là phải chứng minh được lợn đực không bị bệnh tại thời điểm thu thập tinh dịch. Khả năng sống sót của tinh trùng lợn đực trong điều kiện bảo quản lạnh tốt như vậy được cho là do hàm lượng các loại oxy phản ứng (ROS) thấp trong tinh dịch hoặc do khả năng loại bỏ ROS hiệu quả của các thành phần chống oxy hóa trong huyết tương tinh dịch.
3.3. AI ở ngựa
AI đã tăng ở ngựa trong 25 năm qua. Ban đầu, tinh tươi được sử dụng cho AI ngay sau khi thu thập tinh dịch, nhưng ngày nay việc sử dụng tinh dịch đã làm mát đã thay thế phần lớn tinh dịch tươi ở Châu Âu và Bắc Mỹ. Tinh dịch đã pha loãng được làm mát đến khoảng 5 , và được vận chuyển trong các thùng chứa cách nhiệt, cùng với một túi lạnh. Khả năng sinh sản của tinh dịch đã làm mát được duy trì trong khoảng 24 giờ. Liều lượng tinh dịch đông lạnh được sử dụng không thường xuyên, mặc dù xu hướng này có thể thay đổi khi phát triển các giao thức đông lạnh tốt hơn. Tuy nhiên, với việc sử dụng tinh dịch đã làm mát ngày càng tăng, tỷ lệ sinh con cũng giảm đi ở một số quốc gia, chẳng hạn như Phần Lan và Thụy Điển, mặc dù lý do cho sự suy giảm rõ ràng này về khả năng sinh sản vẫn chưa được biết. Không giống như bò đực và lợn đực, được chọn vì chất lượng tinh dịch cũng như "giá trị di truyền" tiềm năng của chúng trong các đặc điểm sản xuất (thành phần cơ thể, tăng cân, sản lượng sữa, v.v.), việc lựa chọn ngựa giống làm giống đực giống chỉ dựa trên thành tích của chúng trong các cuộc thi. Do đó, có sự khác biệt đáng kể về chất lượng tinh dịch giữa các giống ngựa giống. Sự thay đổi này, cùng với việc sử dụng nhiều hơn các giống ngựa giống, có thể góp phần vào sự suy giảm tỷ lệ sinh con được quan sát thấy. Những cân nhắc quan trọng khác là thiếu các phương pháp chuẩn đã được thiết lập để làm mát và đông lạnh tinh trùng ngựa giống, để xác định nồng độ tinh trùng trong liều thụ tinh hoặc để kiểm soát chất lượng tinh trùng thô hoặc đông lạnh/rã đông.
3.4. AI ở cừu
Tinh dịch cừu đực khác với tinh dịch ngựa đực và lợn đực ở chỗ bao gồm một lượng nhỏ (vài ml) huyết tương tinh dịch chứa nồng độ tinh trùng rất cao. Ở châu Âu, nghiên cứu sinh sản ở vật nuôi có xu hướng tập trung vào gia súc và lợn hơn là động vật nhai lại nhỏ, do đó việc xử lý tinh trùng và bảo quản đông lạnh để thụ tinh nhân tạo (AI) kém tiên tiến hơn ở các loài sau. Ngoài ra, giải phẫu đường sinh sản của con cái ở những loài này tạo ra nhiều rào cản hơn đối với việc thụ tinh nhân tạo thành công so với ở gia súc, vì cổ tử cung bị gấp chặt, khiến việc đưa ống thông thụ tinh vào trở nên khó khăn. Năng suất ở cừu và dê có thể được tăng lên bằng cách cải thiện chất lượng tinh trùng được chỉ định để sử dụng trong AI và cải thiện các kỹ thuật AI ở những loài này. Những đổi mới gần đây trong chăn nuôi cừu bao gồm sự phát triển của một ống thông mềm tại Trung tâm Bảo tồn Tài nguyên Di truyền Quốc gia, Fort Collins, Colorado, có thể được đưa vào qua cổ tử cung của cừu, do đó vượt qua rào cản để thụ tinh nhân tạo hiệu quả ở loài này.
AI ở cừu và dê theo truyền thống được thực hiện bằng tinh trùng tươi hoặc đã làm lạnh, với kết quả sinh sản chấp nhận được. Tuy nhiên, việc sử dụng giống ngoại lai, cải thiện di truyền và sử dụng tinh trùng "an toàn" từ các quốc gia khác đòi hỏi phải sử dụng tinh trùng đông lạnh, để có thể hoàn tất các phân tích về chất gây ô nhiễm hoặc bệnh tật ở con đực "cho" trước khi sử dụng liều tinh trùng cho AI. Mặc dù khả năng vận động sau khi rã đông của tinh trùng đông lạnh từ dê và cừu thường được coi là chấp nhận được, nhưng khả năng sinh sản thấp có liên quan đến việc sử dụng nó trong AI, chủ yếu là do tuổi thọ của tinh trùng ngắn lại.
3.5. Thụ tinh trong tử cung trong điều trị vô sinh ở người
Người ta ước tính rằng 10-20% các cặp vợ chồng muốn thụ thai không thể làm như vậy nếu không có sự hỗ trợ. Trong 40% trường hợp, tình trạng vô sinh là do các yếu tố của phụ nữ, với 40% tiếp theo là do các yếu tố của nam giới. Các trường hợp còn lại có thể có nguồn gốc đa yếu tố hoặc vô căn. Việc sử dụng IUI thường bị chống chỉ định trong trường hợp vô sinh do yếu tố nam giới, với IVF hoặc ICSI là phương pháp điều trị được lựa chọn. Vì tinh trùng phải có thể đến được vị trí thụ tinh và các sản phẩm thụ thai phải có thể đến được tử cung để làm tổ, nên tình trạng vô sinh do yếu tố nữ do tắc ống dẫn trứng được điều trị tốt hơn bằng IVF hoặc ICSI so với IUI. Tinh dịch của chính bệnh nhân hoặc tinh dịch của người hiến tặng có thể được sử dụng cho các phương pháp điều trị vô sinh này.
4. AI - Công nghệ tiên tiến
AI có thể giúp cải thiện hiệu quả sinh sản ở động vật để sản xuất thực phẩm hoặc thể thao. Chúng ta đang sống trong một thế giới khan hiếm tài nguyên, nơi luôn có sự cạnh tranh về nước, thực phẩm, đất đai và năng lượng. Vì protein có nguồn gốc từ động vật vẫn là một trong những dạng dinh dưỡng quan trọng nhất đối với con người, nên động vật là một phần thiết yếu của hệ sinh thái và phải được nuôi dưỡng theo cách bền vững. Sản xuất động vật không chỉ “cạnh tranh” với con người để giành các nguồn tài nguyên đã đề cập ở trên mà còn tạo ra một lượng lớn nước thải và khí thải có thể ảnh hưởng đến môi trường. Do đó, điều quan trọng đối với sự tồn tại của hành tinh là mọi khía cạnh của sản xuất động vật đều được biện minh và tối ưu hóa. Thông qua việc chăn thả hoặc tìm kiếm thức ăn và tái chế chất dinh dưỡng, động vật cũng góp phần duy trì cảnh quan ở trạng thái năng suất.
Sản xuất thực phẩm có nguồn gốc động vật dựa trên việc lai tạo con cái để đưa vào các hệ thống chăn nuôi khác nhau. Do đó, một trong những điểm đầu tiên để tối ưu hóa là tăng hiệu quả sinh sản, sử dụng phương pháp tiếp cận toàn diện. Con cái nên được lai tạo lần đầu tiên ở độ tuổi thích hợp để đảm bảo sinh ra con cái khỏe mạnh và tiết sữa tối ưu, mà không ảnh hưởng đến sức khỏe của con cái. Các nỗ lực lai tạo tiếp theo cũng nên được tính toán thời gian thích hợp để cân bằng các yêu cầu trao đổi chất của quá trình tiết sữa và mang thai sớm. Những con cái không thụ thai hoặc có biểu hiện mất phôi sớm nên được xác định ở giai đoạn đầu để lai tạo lại hoặc loại bỏ. Tuy nhiên, tối ưu hóa sinh sản của con cái đòi hỏi phải cung cấp tinh trùng. Tinh trùng phải có sẵn (tức là có thể lưu trữ), khỏe mạnh và có khả năng thụ tinh, bắt đầu phát triển phôi sớm và điều hòa sự hình thành nhau thai, và phải có phương tiện đưa đến vị trí thích hợp ở con cái.
5. AI ở các loài khác
AI ở các loài không phải thuần hóa đặt ra một số thách thức mới so với các loài thuần hóa. Trong nhiều trường hợp, người ta biết rất ít về sinh học sinh sản của các loài đang được đề cập và việc xử lý các loài động vật có thể khiến chúng căng thẳng, đi kèm với nguy cơ bị thương. Các loài động vật phải được quản lý đúng cách để thiết lập và duy trì thai kỳ. Có những báo cáo về AI thành công ở hươu, trâu và lạc đà.
6. Xu hướng tương lai của AI
Rất có khả năng việc sử dụng AI trong chăn nuôi sẽ tiếp tục tăng. AI không chỉ tạo điều kiện cho sản xuất chăn nuôi hiệu quả và hiệu suất hơn mà còn có thể kết hợp với các công nghệ sinh học đang phát triển khác, chẳng hạn như bảo quản lạnh, lựa chọn tinh trùng khỏe mạnh bằng phương pháp ly tâm một lớp và lựa chọn giới tính tinh trùng.
6.1. AI trong việc tăng hiệu quả sản xuất chăn nuôi
Ngoại trừ một số đơn vị chuyên chăn nuôi cừu hoặc dê tập trung vào sản xuất sữa để làm pho mát và sản xuất thịt thâm canh, việc chăn nuôi các loài này có xu hướng bị giới hạn ở vùng đất cận biên không phù hợp để sản xuất cây trồng hoặc chăn thả gia súc lấy sữa. Việc lựa chọn các đặc điểm sản xuất còn hạn chế. Tuy nhiên, hiện nay mối quan tâm đến chúng đang hồi sinh ở các nước phát triển do nhận thức ngày càng tăng rằng động vật nhai lại nhỏ có thể sử dụng tốt hơn các nguồn tài nguyên khan hiếm so với các loài lớn hơn, chẳng hạn như gia súc, trong khi thải ra ít khí mê-tan và nước thải hơn. Ở nhiều nước đang phát triển, cừu và dê thích nghi tốt hơn với khí hậu so với gia súc và việc ăn thịt và các sản phẩm từ sữa của chúng là điều có thể chấp nhận được về mặt văn hóa. Do đó, có khả năng sẽ có sự gia tăng trong việc sử dụng AI ở cừu và dê trong tương lai, với trọng tâm là cải thiện các đặc điểm sản xuất bằng cách đưa các gen vượt trội vào. Tuy nhiên, điều cần thiết là bất kỳ chương trình AI nào nhằm mục đích cải thiện đàn gia súc quốc gia trên quy mô lớn đều phải được hỗ trợ bằng việc cải thiện chăn nuôi và sức khỏe động vật, nếu không, những lần mang thai do AI sẽ không đủ tháng và con non sẽ không sống sót hoặc không phát triển. Nhiều phương pháp ART tiên tiến không giúp ích nhiều ở những khu vực mà kỹ năng chăn nuôi cơ bản không đầy đủ.
6.2. Lựa chọn tinh trùng sinh học
Một nhược điểm tiềm ẩn của AI là cơ chế chọn lọc tự nhiên trong đường sinh sản của phụ nữ để chọn tinh trùng tốt nhất để thụ tinh có thể bị bỏ qua khi AI được sử dụng. Mô phỏng sinh học là việc sử dụng các công nghệ và/hoặc quy trình mô phỏng một sự kiện xảy ra tự nhiên. Một sốtrong ống nghiệmCác thủ tục đã được đề xuất có thể được sử dụng để mô phỏng quá trình lựa chọn tinh trùng chất lượng tốt trong đường sinh sản của phụ nữ và do đó phù hợp với định nghĩa về mô phỏng sinh học trong ART. Chúng bao gồm các thủ tục xử lý tinh trùng như bơi lên, di chuyển tinh trùng, lọc và ly tâm dạng keo (được Morrell & Rodriguez-Martinez, 2009 đánh giá ). Trong số các phương pháp này, phương pháp áp dụng được nhiều nhất cho tinh trùng gia súc và người là ly tâm dạng keo.
6.2.1. Ly tâm gradient mật độ
Tinh trùng người để điều trị vô sinh thường được xử lý để loại bỏ huyết tương tinh dịch và chọn lọc những tinh trùng có chất lượng tốt hơn. Trong hầu hết các trường hợp, điều này đạt được bằng cách di chuyển tinh trùng, trong đó tinh trùng di động hơn được tách ra khỏi phần còn lại của tinh dịch, hoặc bằng cách ly tâm gradient mật độ, trong đó tinh trùng khỏe nhất được chọn. Lợi ích của ly tâm gradient mật độ như sau ( Morrell, 2006 ):
Loại bỏ tinh trùng kém di động và bất thường,
Các nguồn ROS (mảnh vụn tế bào, bạch cầu, tế bào biểu mô và tinh trùng chết hoặc sắp chết) được loại bỏ;
Khả năng sống sót của tinh trùng được cải thiện trong quá trình bảo quản đông lạnh và không đông lạnh;
Kiểm soát nhiễm khuẩn mà không cần dùng kháng sinh.
6.2.2. Ly tâm một lớp
Ly tâm gradient mật độ hiếm khi được sử dụng khi xử lý tinh dịch động vật vì thể tích tinh dịch có thể xử lý cùng một lúc bị hạn chế và thời gian chuẩn bị các lớp khác nhau. Một kỹ thuật chuẩn bị tinh trùng mới, Ly tâm một lớp (SLC) thông qua keo, đã được phát triển tại Đại học Khoa học Nông nghiệp Thụy Điển (SLU) để chọn tinh trùng khỏe nhất từ tinh dịch. Phương pháp này tương tự như ly tâm gradient mật độ (DGC), nhưng phù hợp hơn với tinh dịch động vật vì nó đã được mở rộng quy mô để xử lý toàn bộ tinh dịch. Các ứng dụng chính của việc lựa chọn SLC tương tự như DGC và đã được Morrell & Rodriguez-Martinez (2010 ) xem xét rộng rãi
6.3. Lựa chọn giới tính
Trong nhiều thế kỷ, những người chăn nuôi và nghiên cứu động vật đã nỗ lực kiểm soát giới tính của con non được sinh ra vì nhiều lý do. Ban đầu, con non đực được ưa chuộng để sản xuất thịt vì hiệu quả chuyển đổi thức ăn và tỷ lệ nạc/mỡ của con đực tốt hơn, trong khi con non cái được ưa chuộng để sản xuất sữa, ngoại trừ một số con đực có giá trị di truyền cao vẫn được yêu cầu làm giống đực. Các cặp đôi có thể muốn có một đứa con có giới tính cụ thể để tránh biểu hiện các rối loạn liên quan đến giới tính.
Nhiều phương pháp đã được đề xuất để tách tinh trùng mang nhiễm sắc thể X và Y, dựa trên các đặc tính vật lý, ví dụ như kích thước đầu tinh trùng hoặc các đặc tính chức năng như tốc độ bơi. Tuy nhiên, phương pháp duy nhất đã được chứng minh là có hiệu quả đáng tin cậy là phương pháp lựa chọn và tách tinh trùng có DNA được nhuộm bằng thuốc nhuộm bis-benzimidazole, H33342, bằng cách sử dụng khả năng phân loại của máy đo lưu lượng tế bào ( Morrell và cộng sự, 1988 ; Johnson và cộng sự, 1989 ). Phương pháp này có hiệu quả vì nhiễm sắc thể X lớn hơn nhiễm sắc thể Y, do đó hấp thụ nhiều chất nhuộm đặc hiệu DNA hơn và cho thấy độ huỳnh quang cao hơn khi tinh trùng đi qua chùm tia laser. Ví dụ, ở bò đực, sự khác biệt về hàm lượng DNA giữa nhiễm sắc thể X và Y là khoảng 4,2%. Tuy nhiên, quá trình phân loại số lượng đủ cho một liều thụ tinh trong máy đo lưu lượng tế bào mất quá nhiều thời gian, vì tinh trùng đã nhuộm phải đi qua chùm tia laser từng con một để phát hiện hàm lượng DNA của chúng. Hơn nữa, tỷ lệ mang thai sau khi thụ tinh tinh trùng đực đã phân biệt giới tính thấp hơn so với tinh trùng chưa phân biệt giới tính, khiến quy trình này kém hiệu quả và tốn kém. Kinh nghiệm cho thấy rằng các hồ sơ nhuộm màu rất riêng biệt, do đó không thể tách tinh trùng mang nhiễm sắc thể X và Y một cách hiệu quả khỏi tất cả các con đực.
Các phương pháp thay thế để lựa chọn giới tính cũng đang được nghiên cứu. Một công ty ở Wales, Ovasort, đã xác định được các protein đặc hiệu giới tính trên bề mặt tinh trùng và đã nuôi các kháng thể đối với chúng. Công ty này dự định sử dụng các kháng thể để tập hợp các tinh trùng mang nhiễm sắc thể giới tính cụ thể, do đó có thể loại bỏ chúng khỏi quần thể nói chung.
Sự kết hợp của ART cũng có liên quan đến việc xác định giới tính tinh trùng. Do đó, tốc độ phân loại dòng chảy có thể được tăng lên bằng cách đầu tiên loại bỏ tinh trùng chết và đang chết khỏi quần thể, ví dụ bằng ly tâm gradient mật độ hoặc ly tâm một lớp. Sự kết hợp như vậy có thể làm tăng "khả năng phân loại" của các mẫu tinh trùng. Có thể thu được đủ tinh trùng đã phân loại giới tính từ việc phân loại dòng chảy để thụ tinh trong ống nghiệm, do đó tạo ra phôi hoặc phôi nang để chuyển giao sau đó. Tuy nhiên, cần có các phương pháp tăng tốc quá trình lựa chọn nếu phép đo lưu lượng tế bào trở nên hữu ích đối với các loài khác ngoài bò.
6.4. Bảo quản tinh trùng đông lạnh
Như đã đề cập trước đó, khả năng giữ lại khả năng thụ tinh của tinh trùng được bảo quản lạnh thay đổi rất nhiều giữa các loài. Các chất kéo dài thời gian đông lạnh mới và các giao thức mới đang được phát triển liên tục trong nỗ lực giải quyết vấn đề này. Một tiến bộ gần đây là việc đưa dimethylsulphoxide và các amit formamide và dimethylformamide vào làm chất bảo vệ đông lạnh, thay cho glycerol. Các phân tử này dường như hoạt động tốt hơn glycerol đối với một số cá thể có tinh trùng không đông lạnh tốt, ví dụ như một số ngựa giống. Một lời giải thích cho quan sát này là các phân tử này nhỏ hơn glycerol và do đó có thể gây ra ít thiệt hại hơn khi chúng xâm nhập vào màng tinh trùng. Tuy nhiên, không có phương pháp nào có vẻ thành công ở mọi loài. Đối với tinh trùng gà tây, có vẻ như việc phát triển một phương pháp đông lạnh thành công sẽ đòi hỏi nhiều hơn là các chất bảo vệ đông lạnh và chất phụ gia mới ( Holt, 2000 ).
6.5. Loại bỏ virus từ tinh dịch
Khả năng lây nhiễm của vi-rút có thể được loại bỏ khỏi tinh dịch của những bệnh nhân bị nhiễm vi-rút như HIV và viêm gan, bằng phương pháp chuẩn bị tinh trùng tuần tự, tức là ly tâm theo mật độ gradient sau đó là "bơi lên" (được Englert và cộng sự, 2004 đánh giá ). Tinh trùng từ những người đàn ông bị nhiễm vi-rút được chuẩn bị theo phương pháp này đã được sử dụng trong các nỗ lực hỗ trợ sinh sản, rõ ràng là không có sự chuyển đổi huyết thanh ở mẹ hoặc con. Tuy nhiên, một số nghiên cứu về HIV báo cáo rằng chỉ riêng ly tâm theo mật độ gradient sẽ không loại bỏ hoàn toàn khả năng lây nhiễm của vi-rút ( Politch và cộng sự, 2004 ). Vì tinh trùng có thể hoạt động như các vectơ cho vi-rút ( Chan và cộng sự, 1994 ), cần phải nghiên cứu thêm để tìm hiểu mức độ liên kết chặt chẽ giữa các hạt vi-rút khác nhau với màng tinh trùng với khả năng mang theo trong quá trình xử lý. Phương pháp xử lý kép cũng đã thành công trong việc loại bỏ vi-rút viêm động mạch ngựa khỏi tinh dịch của một con ngựa giống bị nhiễm bệnh trong một nghiên cứu sơ bộ ( Morrell & Geraghty, 2006 ). SLC cùng với phương pháp swim-up được sử dụng để giảm khả năng lây nhiễm vi-rút từ tinh dịch lợn đực có pha thêm vi-rút lợn circo 2 (Blomqvist và cộng sự, 2011).
6.5. AI trong sinh học bảo tồn
Người ta cho rằng AI và các hình thức ART khác có thể hữu ích cho việc bảo tồn di truyền và bảo tồn các giống quý hiếm. Nhiều công nghệ trong số này đã thành công ở một mức độ nào đó trong bối cảnh nghiên cứu, nhưng không có công nghệ nào tạo ra kết quả đủ để tạo ra những cải thiện trên toàn quần thể về quản lý di truyền ( Morrow và cộng sự, 2009 ). Bảo quản đông lạnh tinh trùng là ART được áp dụng rộng rãi nhất về mặt này, nhưng phần lớn tinh trùng đông lạnh trong các cái gọi là ngân hàng gen chưa bao giờ được thử nghiệm về khả năng sinh sản. Việc thiếu con cái phù hợp hoặc thiếu kiến thức về sinh học sinh sản của các loài liên quan có thể góp phần vào sự thiếu hụt này. Tuy nhiên, việc lưu trữ lâu dài các giao tử đông lạnh có khả năng sinh sản chưa xác định không phải là chính sách bền vững để bảo tồn các giống quý hiếm và các loài có nguy cơ tuyệt chủng. Sự phát triển củatrong ống nghiệmphương pháp kiểm tra khả năng sinh sản của tinh trùng sẽ đóng góp đáng kể vào các nỗ lực bảo tồn. Vì chất lượng tinh dịch ở những động vật này có thể kém ( Gamboa và cộng sự, 2009 ), các kỹ thuật như SLC của mẫu trước khi AI có thể mang lại lợi ích đáng kể trong việc nhân giống bảo tồn.
Bình luận