VINIF.2022.DA00030 – Nghiên cứu phát triển hệ thống tự động hóa quy trình trưởng thành noãn trong ống nghiệm tăng cường trên chip

project manager image
Chủ nhiệm dự án
TS. Đỗ Quang Lộc & PGS. TS. Bùi Thanh Tùng
Tổ chức chủ trì
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội

Việt Nam là một trong những quốc gia có tỷ lệ vô sinh cao trên thế giới. Theo nghiên cứu, tỷ lệ vô sinh ở các cặp vợ chồng trẻ Việt Nam hiện nay là 7.7%, trong đó tỷ lệ vô sinh thứ phát (vô sinh sau lần đầu có thai) đang gia tăng đến 15-20% sau mỗi năm và chiếm khoảng 50% các cặp vợ chồng vô sinh. Điều đáng chú ý là con số này càng ngày càng tăng qua các năm. Qua thống kê cho thấy độ tuổi vô sinh, hiếm muộn đang ngày càng trẻ hóa, gây ra nhiều lo ngại cho những cặp đôi trẻ hiện nay. Do đó, việc phát triển và tối ưu hóa các phương pháp điều trị vô sinh là vô cùng cần thiết cho sức khỏe cộng đồng hiện nay. Trong nhiều phương pháp hỗ trợ sinh sản, phương pháp trưởng thành noãn trong ống nghiệm (IVM) được đánh giá là một trong những phương pháp tiên tiến hiệu quả nhất trong điều trị vô sinh hiện nay tại các bệnh viện. Trưởng thành noãn trong ống nghiệm (In Vitro Maturation – viết tắt là IVM) là phương pháp lấy noãn chưa trưởng thành từ buồng trứng (chưa được kích thích bằng hormone) đem nuôi cấy trong môi trường chuyên biệt tại phòng thí nghiệm. Sau khi noãn trưởng thành có thể thực hiện thụ tinh ống nghiệm như bình thường. Phương pháp này nhằm tạo ra các tế bào noãn trưởng thành, phục vụ cho những quy trình hỗ trợ sinh sản khác. Từ năm 2017, Việt Nam trở thành nước thực hiện IVM nhiều và thành công nhất thế giới, được các bác sĩ từ Australia, Italy, Mỹ, Singapore… đến học. Ưu điểm của kỹ thuật IVM là ít xâm lấn, hạn chế đau đớn và giảm thiểu việc tiêm hormone cho bệnh nhân giúp giảm các nguy cơ biến chứng và tình trạng quá kích buồng trứng. Đặc biệt, đây là giải pháp lý tưởng cho những bệnh nhân không đáp ứng kích thích buồng trứng. Tuy nhiên, kỹ thuật IVM còn tồn tại một số hạn chế. Đó là sự phát triển của noãn và tỷ lệ thụ thai thấp hơn so với noãn chưa trưởng thành được phát triển trong cơ thể người mẹ. Nguyên nhân là do quy trình IVM thiếu đi độ lặp lại, tính tự động hoá, đồng thời môi trường nuôi cấy bên ngoài cơ thể theo quy trình IVM thường quy không thể bắt chước hoàn toàn môi trường động với sự tương tác của các tế bào trong cơ thể. Trong dự án này, nhóm nghiên cứu đề xuất một nghiên cứu mang tính liên ngành nhằm cải tiến quy trình IVM thường quy sử dụng kết hợp công nghệ tự động hoá và công nghệ Organ-on-a-chip, một xu hướng công nghệ còn đang rất mới hiện nay. Nền tảng Organ-on-a-chip tạo ra một môi trường bắt chước tối đa môi trường sinh lý trong cơ thể người trên một con chip sinh học, tạo điều kiện trưởng thành noãn như trong cơ thể người mẹ, từ đó tăng hiệu suất trưởng thành. Trong giai đoạn đầu của dự án, nhóm nghiên cứu thực hiện đề xuất triển khai phát triển một hệ thống đa chức năng tự động hóa qui trình IVM thường qui để kiểm soát các điều kiện môi trường trưởng thành tế bào noãn và để phân tích theo thời gian thực quá trình phát triển của noãn. Đây là một hệ thống mới chưa có sản phẩm thương mại tương tự giúp tự động hóa các qui trình IVM, nâng cao tỷ lệ trưởng thành noãn, giảm thiểu các ảnh hưởng không mong muốn của môi trường ngoài và các thao tác của kỹ thuật viên tới sự phát triển của noãn và phôi. Trong giai đoạn tiếp theo của dự án, nhóm nghiên cứu sẽ phát triển một hệ thống chip sinh học nhằm tái tạo lại tối đa môi trường trong cơ thể nhằm tăng cường hiệu quả trưởng thành noãn. Kết quả thu được từ dự án này sẽ đem đến một nền tảng tự động và hiệu quả cho các kỹ thuật hỗ trợ sinh sản thường qui. Đồng thời, thành công của dự án sẽ mở ra định hướng nghiên cứu ứng dụng dựa trên các kết quả nghiên cứu cơ bản trong việc phát triển nền tảng organ-on-a-chip cho các qui trình hỗ trợ sinh sản nói riêng và hướng đến việc giải quyết và đáp ứng những nhu cầu cấp thiết của xã hội hiện nay nói chung, không chỉ ở Việt Nam mà còn trên toàn thế giới.

project manager image
Chủ nhiệm dự án
TS. Đỗ Quang Lộc & PGS. TS. Bùi Thanh Tùng
Tổ chức chủ trì
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội

Tags

Tiến độ dự kiến
01/12/2022
31/08/2023
Giai đoạn 1

– 01 Báo cáo tổng quan
– 01 Bản thiết kế mạch nguyên lý cho các mạch điện tử
– 01 Bản thiết kế hệ thống phần cứng cơ khí cho hệ tự động hóa qui trình trưởng thành noãn
– 01 Bản thiết kế hệ thống phần cứng tích hợp kính hiển vi soi noãn
– 01 Sơ đồ nguyên lý mạch điện điều khiển bộ vi bơm đưa dẫn dung dịch vào hệ thống kênh vi lưu
– 01 Báo cáo kết quả mô phỏng hoạt động của hệ thống phần cứng cơ khí đã thiết kế
– 01 Hệ thống các bộ phận tự động hóa qui trình trưởng thành noãn hoàn chỉnh
– 01 Hệ thống tự động hóa trưởng thành noãn đã đóng vỏ hoàn chỉnh
– 01 Báo cáo tổng quan qui trình trưởng thành noãn của động vật sử dụng các hệ thống tiêu chuẩn thường quy
– 01 qui trình chế tạo hệ vi lưu dựa trên công nghệ MEMS
– 01 Thiết kế cấu trúc chip vi lưu
– 01 Báo cáo về kết quả mô hình hóa mô phỏng các chức năng của cấu trúc chip vi lưu đề xuất.

31/05/2024
Giai đoạn 2

– 01 Lưu đồ thuật toán và mã nguồn phần mềm điều khiển hệ thống đề xuất đã chế tạo;
– 01 Bản thiết kế hệ thống giao diện phần mềm điều khiển tương tác với người dùng;
– 01 Bộ dữ liệu hình ảnh quá trình phát triển của noãn phục vụ mô hình thị giác máy;
– 01 Lưu đồ giải thuật và mã nguồn mở;
– 01 Báo cáo kết quả chất lượng mô hình thị giác máy;
– 01 Lưu đồ thuật toán và mã nguồn phần mềm;
– 01 Báo cáo kết quả chất lượng hiệu chỉnh tiêu cự, trích xuất hình ảnh qua camera hiển vi;
– 01 Báo cáo nghiên cứu và đánh giá thực nghiệm việc sử dụng công nghệ time-lapse trong quá trình trưởng thành noãn;
– 01 Quy trình time-lapse tích hợp trong hệ thống tự động hóa đề xuất;
– 01 Chip vi lưu sử dụng trong trưởng thành noãn sử dụng vật liệu PDMS;
– 01 Báo cáo đánh giá kết quả thực hiện quy trình trưởng thành noãn tăng cường trên chip vi lưu và hệ thống tự động hoá đã chế tạo;
– 01 đăng ký giải pháp hữu ích được chấp nhận đơn hợp lệ;
– 01 bài báo Q1 được đăng hoặc chấp nhận đăng;
– 01 bài báo Q1 được gửi đăng.

30/11/2024
Giai đoạn 3

– 01 Báo cáo kết quả nuôi cấy 2D phức hợp noãn-tế bào hạt trên chip vi lưu;
– 10 chip vi lưu cho nuôi cấy phức hệ noãn – tế bào hạt sử dụng hệ tự động;
– 01 hệ thống tự động hóa đa chức năng cho trưởng thành noãn tăng cường tích hợp buồng nuôi cấy noãn;
– 01 Báo cáo đánh giá hiệu quả trưởng thành noãn sử dụng hệ thống tự động hóa và chip vi lưu đề xuất;
– 01 Bản vẽ thiết kế kiểu dáng công nghiệp của hệ thống tự động hóa đề xuất;
– 01 học viên cao học đã bảo vệ luận văn về vấn đề nghiên cứu của Dự án;
– 01 nghiên cứu sinh đã/đang làm luận án về vấn đề nghiên cứu của Dự án;
– 01 Báo cáo đầy đủ kết quả đạt được của Dự án;
– 01 bài báo quốc tế hạng Q1 (được đăng hoặc chấp nhận đăng);
– 01 đăng ký bằng sáng chế được chấp nhận đơn hợp lệ;
– 02 hội nghị quốc tế (được đăng hoặc chấp nhận đăng).