Впервые в мире ребёнок родился после зачатия с помощью процедуры ЭКО, которая в основном выполнялась дистанционно управляемыми роботами. Эта веха служит доказательством концепции, стандартизируя сложную и точную процедуру оплодотворения. По словам учёных, разработавших эту технологию, в будущем она может повысить успешность одного из видов ЭКО.

Эмбрион был создан с помощью процесса, называемого интрацитоплазматической инъекцией сперматозоида (ИКСИ), разновидности экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), которая существует с 1990-х годов. При обычном ЭКО яйцеклетку помещают в чашку Петри среди тысяч сперматозоидов, в то время как ИКСИ предполагает введение одной сперматозоидной клетки непосредственно в яйцеклетку. Последний метод полезен в случае мужского бесплодия, при котором сперматозоидам может быть трудно добраться до яйцеклетки без посторонней помощи. В статье, опубликованной в четверг (10 апреля) в журнале Reproductive BioMedicine Online, подробно описывается способ автоматизации ИКСИ.

Зачем автоматизировать ЭКО?

В ходе исследования процедура была полностью выполнена с помощью машин в Гвадалахаре, Мексика, в то время как эмбриологи и инженеры в Хадсоне, штат Нью-Йорк, контролировали процесс, запуская каждый этап дистанционно. В результате эмбрион успешно имплантировался в матку женщины, что позволило 40-летней пациентке выносить беременность.

Технология, автоматизирующая процесс, была разработана командой Conceivable Life Sciences, биотехнологической компании в сфере репродуктивной медицины со штаб-квартирой в Нью-Йорке. Команда создала систему, которая может выполнять 23 этапа ИКСИ: от выбора оптимальной спермы до введения её в яйцеклетку и выбора наиболее жизнеспособных эмбрионов. Система не автоматизирует процесс сбора спермы или яйцеклеток, а также процесс переноса эмбриона в матку.

Мы создали платформу, которая впервые стандартизировала ИКСИ. 

соавтор статьи Алехандро Чавес-Бадиола, соучредитель и главный врач Conceivable в интервью для издания Live Science

По словам Чавеса-Бадиолы, стандартизация может помочь уменьшить количество человеческих ошибок при ИКСИ и, следовательно, снизить вероятность дегенерации яйцеклеток во время процедуры.

Проведение ИКСИ для сотен яйцеклеток за один день — трудоёмкая задача. Любая технологическая инновация, которая сократит эти трудозатраты, будет высоко оценена в любой эмбриологической лаборатории.

доктор Эркан Бююк, репродуктивный эндокринолог и специалист по лечению бесплодия в Медицинской школе Икана при Университете Маунт-Синай в интервью для издания Live Science

Известно, что ИКСИ предполагает отбор сперматозоида, его обездвиживание, извлечение и введение в яйцеклетку. "У каждого есть своя техника" для выполнения этого процесса, однако яйцеклетки очень хрупкие и могут дегенерировать во время ИКСИ. Автоматизация ИКСИ может уменьшить эту дегенерацию за счёт снижения механического сопротивления мембраны яйцеклетки. Согласно статье, слишком сильное натяжение во время инъекции может помешать оплодотворению или полностью разрушить яйцеклетку.

Автоматизированная система Conceivable использует алгоритм искусственного интеллекта (ИИ) для выбора оптимальной спермы для введения в яйцеклетку на основе формы сперматозоидов. Затем второй алгоритм ИИ определяет наиболее жизнеспособные эмбрионы, оценивая внешний вид их хромосом и их способность имплантироваться в стенку матки. Лазер используется для обездвиживания хвостиков сперматозоидов точно в средней точке, а затем мотор одним движением прокалывает мембрану яйцеклетки, чтобы ввести сперматозоид. Каждый этап процесса запускается нажатием кнопки человеком, который наблюдает за происходящим. Проникновение сперматозоида в яйцеклетку не гарантирует оплодотворение ни при обычном ЭКО, ни при ИКСИ, но это, безусловно, ключевой этап. После этого оплодотворённая яйцеклетка вводится врачом в матку и должна имплантироваться, чтобы наступила беременность.

В научной статье отмечается, что автоматизированный процесс ИКСИ занимает больше времени по сравнению с ручным процессом. Автоматизированной системе в среднем требуется 9 минут 56 секунд на одно яйцо, в то время как при ручном процессе в среднем на одно яйцо уходит 1 минута 22 секунды. В этом эксперименте команда использовала в общей сложности восемь яйцеклеток. Пять из них были оплодотворены с помощью нового метода, а три — с помощью ручной ИКСИ. Автоматизированная система произвела четыре эмбриона из пяти яйцеклеток, в то время как все три яйцеклетки из группы, где использовалась ручная ИКСИ, были успешно оплодотворены.

Следующие шаги

Чавес-Бадиола отметил, что команда продолжает совершенствовать автоматизированную систему. Буюк также подчеркнул, что этот судебный процесс является отправной точкой. Он указал, что необходимы многочисленные исследования, чтобы обеспечить безопасность и эффективность процедуры, гарантируя, что будут отобраны сперматозоиды с наивысшей репродуктивной способностью, а повреждение яйцеклетки сведено к минимуму

Опытная ручная работа в эмбриологической лаборатории является лимитирующим этапом в лаборатории ЭКО. Если всё сделать правильно, инструменты, описанные в статье, могут улучшить доступ к ЭКО и масштабируемость процедуры.

доктор Эмили Юнгхайм, заведующая отделением репродуктивной эндокринологии и бесплодия в Северо-Западном медицинском центре фертильности и репродуктивной медицины, в электронном письме для Live Science

Чавес-Бадиола говорит, что "конечная цель" заключается в том, чтобы добиться "полной автоматизации" ИКСИ, однако человек всегда будет участвовать в этом процессе. Например, эмбриологи будут следить за процессом, чтобы убедиться, что каждый этап проходит по плану, а инженеры будут следить за исправностью оборудования. В идеале инновация снизит затраты, улучшит доступ и позволит большему количеству семей испытать радость от рождения ребенка.

Связь между кишечником и мозгом может повлиять на поведение детей с аутизмом.

Фото: pxhere.com