Giao trứng cho robot

Thụ tinh trong ống nghiệm (IVF) là ngành kinh doanh trị giá hàng tỉ USD. Hiện nay, các phòng thí nghiệm hỗ trợ sinh sản IVF đều do các chuyên gia được đào tạo về phôi - những người hưởng lương khoảng 125.000 USD/năm - đảm nhiệm. Công việc của họ là xử lý tinh trùng và trứng một cách thật cẩn thận bằng kim rỗng siêu mỏng và bén dưới kính hiển vi.

Robot tiêm tinh trùng

Mùa xuân năm ngoái, tại Trung tâm phụ sản New Hope ở New York, một người trong nhóm kỹ sư đến từ Tây Ban Nha, hoàn toàn không có kinh nghiệm thực tế về y học sinh sản, dùng bộ điều khiển Sony PlayStation 5 để định vị chiếc kim robot nhắm đến một quả trứng người qua camera, rồi bấm nút. Chiếc kim sau đó tự di chuyển về phía trước, chọc vào quả trứng và thả ra một tế bào tinh trùng.

Tổng cộng, robot này đã được sử dụng để thụ tinh cho hơn chục quả trứng người. Các nhà nghiên cứu xác nhận quy trình này đã tạo ra những phôi thai khỏe mạnh và hai trong số chúng đã trở thành hai bé gái đáng yêu - những em bé do robot thụ tinh đầu tiên ra đời trên thế giới, theo tạp chí MIT Technology Review.

Con robot tiêm tinh trùng nói trên là sản phẩm của Hãng Overture Life (Barcelona); nó được tách ra từng phần - kính hiển vi, kim tiêm, đĩa nuôi cấy tế bào, rồi chuyển tới Mỹ bằng dịch vụ chuyển phát nhanh DHL.

Hiện nay, mỗi năm trên toàn cầu có khoảng 500.000 trẻ em được sinh ra bằng kỹ thuật IVF. Tuy nhiên, còn nhiều người hiếm muộn không đủ khả năng tài chính cho dịch vụ này. Dù robot hỗ trợ sinh sản tất cả trong một vẫn chưa xuất hiện, việc tự động hóa một số khâu, như tiêm tinh trùng, đông lạnh trứng, nuôi dưỡng phôi… có thể giúp thủ thuật IVF ít tốn kém hơn, hiện thực hóa giấc mơ có đứa con ẵm bồng của nhiều gia đình.

Robot của Overture cho đến nay chỉ tự động hóa một phần của một trong hàng chục khâu của IVF. Santiago Munné, nhà di truyền học và giám đốc đổi mới của Overture, cho rằng nếu IVF có thể được thực hiện với một thiết bị để bàn nhỏ gọn - cỡ một chiếc hộp - thì bệnh nhân hiếm muộn có thể sẽ không bao giờ phải đến phòng khám sản, nơi một lần cố gắng mang thai với kỹ thuật IVF ở Mỹ có thể tốn 20.000 USD. Thay vào đó, theo Munné, trứng của bệnh nhân sẽ được đưa trực tiếp vào hệ thống thụ tinh tự động ở một phòng khám sản với sự hỗ trợ của bác sĩ.

Overture không phải công ty duy nhất tìm cách tự động hóa kỹ thuật IVF. Gần chục công ty khởi nghiệp có mục tiêu tương tự. Đến nay, Overture là công ty huy động được nhiều tiền nhất từ các nhà đầu tư: khoảng 37 triệu USD.

David Sable, cựu bác sĩ phụ sản đang điều hành một quỹ đầu tư, cho rằng mỗi phòng IVF hiện nay như một nhà bếp thủ công, riêng biệt và đã đến lúc công nghiệp hóa lĩnh vực này. Tuy nhiên, nhiều bác sĩ nghi ngờ khả năng robot có thể hoặc sớm thay thế vai trò của các chuyên gia về phôi. 

Zev Williams, giám đốc phòng khám sản của Đại học Columbia (Mỹ), đánh giá hiện tại "con người làm tốt hơn nhiều so với máy móc trong công việc bơm tinh trùng vào trứng". Trung tâm của bác sĩ Williams đã phát triển một loại robot có mục đích hạn chế hơn - phun chất tăng trưởng giúp phôi phát triển.

Robot chăm sóc trứng

Jeremy Thompson, nhà nghiên cứu phôi ở Adelaide (Úc), cho rằng sở dĩ IVF vẫn là một quy trình nặng tính thủ công một phần vì không ai dám tin tưởng triệt để vào một thiết bị, nơi phôi thai - một con người trong tương lai - sẽ hình thành, vì ngộ nhỡ có gì trục trặc.

Fertilis - công ty khởi nghiệp do Thompson sáng lập - đã huy động được vài triệu USD để in thiết bị mà họ gọi là kén ấp trứng. Ý tưởng là khi trứng (người) được đưa vào kén, nó sẽ được xử lý dễ dàng hơn và được kết nối với các thiết bị khác, như máy bơm, để được bơm thêm dung dịch bổ sung theo định lượng.

Bên trong kén, trứng nằm trong một cái buồng không lớn hơn một hạt sương. Chiều ngang trứng người chỉ khoảng 0,1mm, vừa vặn ở giới hạn mắt người có thể nhìn thấy mà không cần trợ giúp, cái kén cũng đủ lớn để có thể gắp bằng kẹp nhỏ. Nghiên cứu của Fertilis cho thấy kén có thể làm đông lạnh nhanh trứng và thụ tinh cho trứng ở đó, bằng cách bơm tinh trùng bằng kim.

Hiện nay, để lấy một quả trứng, chuyên gia sẽ hút trứng vào một cái kim rỗng. Thompson cho biết khi đã ở trong kén ấp của công ty, trứng có thể được thụ tinh và phát triển thành phôi, di chuyển qua các trạm của phòng thí nghiệm do robot vận hành như thể trên một băng chuyền. "Toàn bộ quy trình là để giảm thiểu căng thẳng cho phôi và trứng", ông nói.

Thompson hy vọng một ngày nào đó, khi các bác sĩ hút trứng, trứng sẽ được đưa vào kén và được robot chăm sóc cho đến khi thành phôi. Công ty AutoIVF, thuộc Bệnh viện Đa khoa Massachusetts - Đại học Harvard, đã thu hút được khoản tài trợ hơn 4 triệu USD để phát triển một hệ thống thu thập trứng như vậy.

Đầu tiên, bệnh nhân được điều trị với hormone. Sau đó, bác sĩ sử dụng một đầu dò chân không để hút trứng tới kỳ rụng trong buồng trứng và làm sạch nó. Thông tin về bằng sáng chế và tài trợ cho thấy họ đang thử nghiệm một thiết bị có thể phát hiện và cách ly trứng, sau đó tự động loại bỏ các mô quanh trứng. Để dễ hình dung, cách làm này giống như đưa quả trứng qua một thứ gì đó giống như một dụng cụ bào siêu nhỏ.

Máy tính đánh giá tinh trùng

Khi đã có trứng, cần ghép trứng với tinh trùng. Alejandro Chavez-Bdiola, bác sĩ sản ở Mexico, đã phát triển phần mềm để xếp hạng và đánh giá tinh trùng trong đĩa, giống như cách người ta đã làm với các vận động viên thể thao. Việc này nhằm xác định tinh trùng khỏe mạnh giữa hàng triệu tinh binh bằng cách đánh giá hình dạng và khả năng bơi lội của chúng.

Theo Chavez-Bdiola, khả năng vận động là biểu hiện quan trọng nhất để đánh giá sức khỏe và sự bình thường của tinh trùng. Một chuyên gia chỉ có thể theo dõi một vài tinh trùng một lúc, nhưng máy tính không bị hạn chế bởi điều này. 

Phòng khám IVF của ông đã tiến hành thực nghiệm so sánh giữa tinh binh do con người và máy tính chọn, tinh binh nào khỏe hơn. Cho đến nay, máy tính đang thắng thế. "Chúng tôi không nói rằng máy tính tốt hơn con người, nhưng chúng tôi cho rằng nó tốt như con người. Nó không bao giờ mệt mỏi" - Chavez-Bdiola nói.

Ông lạc quan phần mềm này sẽ là "bộ não chỉ huy các phòng thí nghiệm IVF tự động trong tương lai". Chavez-Bdiola đã bán quyền sử dụng chương trình theo dõi tinh trùng cho Conceivable Life Science, một công ty khởi nghiệp về tự động hóa IVF ở New York, nơi ông sẽ giữ vai trò là giám đốc sản phẩm. Tham gia cùng công ty còn có Jacques Cohen, nhà phôi học nổi tiếng từng làm việc tại phòng khám nơi em bé được thụ tinh trong ống nghiệm đầu tiên ra đời vào năm 1978 ở Anh.

Công ty Conceivable muốn tạo ra một trạm do robot vận hành có thể thụ tinh cho trứng và nuôi dưỡng phôi. Họ hy vọng sẽ chứng minh được tất cả các khâu quan trọng năm nay. Nhưng Cohen thận trọng rằng tương lai của IVF tự động còn xa. Theo ông: "Điều đó phải xảy ra từng bước một. Ngay cả khi có vẻ hiển nhiên, cũng phải mất 10 năm để nó trở nên phổ biến và 20 năm để trở thành bình thường mới".

Các nhà đầu tư đứng sau Conceivable tin rằng họ sẽ có lợi nhuận khi IVF được dùng nhiều hơn. Gần như chắc chắn rằng ngành IVF có thể phát triển gấp 5-10 lần quy mô hiện tại. Ở Mỹ, gần 2% trẻ em được sinh ra theo cách này, nhưng ở Đan Mạch, nơi IVF là miễn phí và được khuyến khích, tỉ lệ này là gần 10%.

"Đây là nhu cầu thực sự" - Alan Murray, người đồng sáng lập Conceivable cho biết. Theo ông, "Tỉ lệ IVF cao ở Đan Mạch cho thấy đây là nhu cầu thực sự của con người. Công nghệ sẽ làm IVF có giá hợp lý hơn cho nhiều người hơn".

Murray ước tính, ở Mỹ để có một em bé thụ tinh trong ống nghiệm, một gia đình phải tốn trung bình 83.000 USD, nếu tính cả những lần thất bại. Mục tiêu của Conceivable là giảm 70% chi phí này, một viễn cảnh khả thi, nhất là nếu tỉ lệ thành công tăng lên.■