Hệ thống lưu trữ tự động ngăn ngừa sự cố trong lưu trữ ngân hàng sinh học

Bài viết bởi TS. Ngô Anh Tiến – Ngân hàng Mô Vinmec

Sự tồn tại của các cơ sở IVF đã mang lại niềm hạnh phúc được làm cha mẹ cho hàng triệu người gặp phải các vấn đề sinh sản tự nhiên. Tuy nhiên, nếu tinh trùng, trứng và phôi không được bảo quản đúng cách thì đó thực sự là một thảm họa. Theo CNN Business, vào năm 2018, hơn 4.000 trứng và phôi thai tại một phòng khám sản khoa tại bang Ohio, Mỹ đã bị hỏng do điều chỉnh nhiệt độ không đúng cách [1]. Ngoài ra, còn có các trường hợp cấy nhầm phôi thai do không quản lý tốt mẫu lưu. Những sự cố này là hi hữu, song khi xảy ra, đó thật sự là một thảm họa. Nguyên nhân chủ yếu lại do lỗi thao tác của con người khi việc lưu trữ và quản lý mẫu từ hàng thập kỷ nay không có quá nhiều thay đổi và cải tiến. Chẳng hạn, tại nhiều cơ sở lưu trữ, việc ghi và dán nhãn vẫn thủ công hay dữ liệu khách hàng được lưu trên các hệ thống không đáng tin cậy. Do đó, sẽ hiệu quả hơn rất nhiều nếu tự động hóa các phương pháp quản lý và lưu trữ IVF để giữ cho trứng và phôi được sử dụng trong IVF an toàn tuyệt đối ... bảo vệ các tế bào quý giá nhất của sự sống.

Hiện nay, công nghệ Đóng băng ngay lập tức được áp dụng để đóng băng thật nhanh trứng và phôi thai ở nhiệt độ -196 oC (-320 oF). Sau đó trứng và phôi sẽ được tiếp tục duy trì lưu trữ ở nhiệt độ này trong thời gian dài. Công nghệ này cho phép các cơ sở IVF hỗ trợ tốt hơn nữa nhu cầu “kiểm soát sinh sản” của phụ nữ. Tuy nhiên, cần có một hạ tầng tiên tiến để có thể triển khai công nghệ này. TMRW, một công ty sản xuất thiết bị có trụ sở tại NewYork, Mỹ báo cáo đã chế tạo thành công hệ thống tự động đầu tiên trên thế giới để quản lý và lưu trữ trứng và tinh trùng, phôi đông lạnh tự động. Hệ thống này nhúng chip nhận dạng sử dụng sóng vô tuyến (RFID) vào các lọ đựng mẫu. Điều này cho phép các mẫu được xác định và theo dõi với độ chính xác hoàn toàn. Các lọ được lưu trữ trong pha lỏng của nitơ trong bồn chứa được trang bị cảm biến nhiệt và mức tiêu thụ điện, có thể báo hiệu sự cố tức thời. Dữ liệu từ cảm biến được ghi nhận liên tục, do đó các rủi ro tiềm ẩn được phát hiện trước khi mô thật sự bị ảnh hưởng, trong khi thông tin chi tiết của mẫu được lưu trữ an toàn thông qua mã hóa.

Theo khuyến nghị dành cho kho lưu trữ của ISBER (Hiệp hội Quốc tế về Các kho lưu trữ Sinh học và Môi trường), lưu trữ mẫu trong các ngân hàng sinh học cần đảm bảo về cơ sở vật chất, con người và các phương án dự phòng [2]. Khuyến nghị nêu rõ:

• Tùy theo tính chất và mục đích sử dụng mẫu, mẫu nên được lưu trữ trong pha lỏng (-196°C) hoặc pha hơi (≤ -150°C) của nitơ. Việc sử dụng tủ đông cơ học thường mang lại nhiều nguy cơ tiềm ẩn hơn do phụ thuộc vào nguồn điện.
• Các thiết bị lưu trữ phải có hệ thống van xả, hệ thống cảnh báo tự động/bán tự động phù hợp để giám sát mức nitơ và nhiệt độ lưu trữ.
• Sử dụng mã vạch, RFID để nhận dạng mẫu. Mã phải được đánh giá về hiệu suất trong nhiều điều kiện khác nhau trước khi đưa vào sử dụng.
• Có hệ thống dự phòng và/hoặc có liên kết với các ngân hàng lưu trữ khác để sơ tán mẫu trong các trường hợp bất khả kháng.
• Nhân viên cần được đào tạo đúng và đủ về quy trình lưu trữ, an toàn lao động. Phải có các SOP (Standard Operation Process).

Các khuyến nghị này nhằm đảm bảo mẫu được lưu trữ an toàn, tránh các sự cố hỏng, mất mẫu. Tại Ngân hàng mô Vinmec, Tế bào gốc máu cuống rốn được lưu trữ bằng hệ thống tự động BioArchive hiện đại, sản xuất bởi hãng Thermo Genesis (Mỹ) - công ty tiên phong và thị trường trong việc phát triển và thương mại hóa các công nghệ xử lý tế bào tự động cho lĩnh vực tế bào và liệu pháp gen. Hệ thống này đang được các quốc gia tiên tiến trên thế giới sử dụng. Toàn bộ quy trình xử lý và lưu trữ cuống rốn được thực hiện trong hệ thống phòng thí nghiệm vô khuẩn hoạt động theo tiêu chuẩn GMP (Tổ chức Y tế thế giới). Trang thiết bị xử lý và lưu trữ được đồng bộ hóa, vận hành tự động thông minh, giảm thiểu tối đa tác động từ bên ngoài, nguồn điện ổn định 24h/24h.

Trong hệ thống này, thiết bị lưu trữ và lấy mẫu được kết hợp đồng bộ, có bộ phận lưu mẫu và lấy mẫu điều khiển tự động. Quá trình điều khiển nhanh, chính xác nhằm giảm thiểu mẫu tế bào máu cuống rốn bị rã đông. Hệ thống có những ưu điểm vượt trội như:

• Tỉ lệ hồi phục tế bào: Tế bào lưu trữ trong hệ thống có khả năng sống cao (trên 94% khi kết hợp với hệ thống xử lý mẫu AXP).
• Quản lý mẫu an toàn, hiệu quả, chính xác: Phần mềm quản lý mẫu (nhận dạng mã vạch, truy cập dữ liệu mẫu) và giao diện qua máy tính. Tính bảo mật tuyệt đối thông tin khách hàng. Có phần mềm để nhận dạng mã vạch (barcode) và thu thập các thông tin về mẫu như: Số seri của CRF được sử dụng, nhiệt độ mẫu trong quá trình đông mẫu, số TWE, và ID của người truy cập. Dữ liệu lý lịch mẫu, thống kê lượng mẫu trữ, QC (kiểm soát chất lượng mẫu).
• Quy trình lưu mẫu tối ưu:
  • Lưu mẫu tại nhiệt độ dưới dưới -196°C.
  • Có bộ phận điều khiển tốc độ đông lạnh tự động, chính xác theo giai đoạn giảm nhiệt. Có module lưu mẫu CRF, điều khiển đông lạnh và lưu trữ hai mẫu cùng lúc. Module có 2 cửa khớp nối giúp cách nhiệt và ngăn quá trình sốc nhiệt của mẫu và quạt xác định tốc độ đông lạnh mẫu. Quá trình điều khiển đông mẫu đến -50°C theo chương trình lưu mẫu cài sẵn.
  • Cánh tay robot điều khiển tự động quá trình lưu trữ mẫu. Có khả năng điều khiển tự động quá trình lưu trữ mẫu, lấy mẫu tại vị trí bất kỳ bằng cánh tay robot giúp loại bỏ trường hợp đặt mẫu sai vị trí và giảm thiểu sự tiếp xúc nitơ lỏng của người điều khiển hệ thống.
  • Mức nitơ lỏng trong tank trữ mẫu được cài đặt sẵn và hệ thống điều khiển nitơ lỏng được làm việc liên tục (24/24 giờ) giúp phát hiện mực nitơ lỏng cao hoặc thấp. Bộ nguồn điện dự phòng trong hệ thống giúp thao tác lưu và lấy mẫu vẫn được tiếp tục trong trường hợp mất điện.

Xem thêm: Lưu trữ máu cuống rốn tại Vinmec: Quy trình, thủ tục, chi phí, liên hệ.

Tài liệu tham khảo:

1. Sarah Lazarus, Cryo-robots could help prevent catastrophic losses of IVF eggs and embryos, CNN Business.
2. ISBER Best practices for repositories, 4th edition. https://www.isber.org/page/BPR