Sztuczna inteligencja nadzoruje zapłodnienie in vitro

Wyobraźmy sobie taką sytuację: lekarka pobiera od kobiety starającej się o dziecko komórki jajowe lub bierze z chłodni gamety innej dawczyni. Następnie wkłada je do urządzenia, które przypomina dużą mikrofalówkę. W środku czeka już próbka spermy przyszłego ojca. Medyczka naciska odpowiedni przycisk i nie musi nic więcej robić. Maszyna sama wybierze plemnik najlepiej nadający się do zapłodnienia, zassie go do miniaturowej pipety, a także przygotuje komórkę jajową: oczyści ją z powłok ochronnych i odpowiednio unieruchomi. Następnie wstrzyknie plemnik do wnętrza oocytu i przeprowadzi zapłodnienie. Zapewni przy tym właściwe parametry roztworu, w którym cała procedura się odbywa. Lekarka i pacjentka mogą śledzić przebieg tych procesów na wyświetlaczu, który korzysta ze zintegrowanego z urządzeniem mikroskopu z kamerą. Jeśli zapłodnienie przebiegło pomyślnie, a w zarodku zostały zainicjowane prawidłowe podziały komórkowe, ginekolożka może wyciągnąć próbkę z maszyny i przygotować pacjentkę do zabiegu wszczepienia embrionu do macicy.

Ten opis streszcza cel, do którego obecnie dąży kilkanaście zespołów naukowych na całym świecie. Uczeni ci pracują w biotechnologiczno-embriologicznych firmach, takich jak Conceivable Life Sciences, Overture Life czy AutoIVF. Kadra ta wywodzi się często z renomowanych uczelni, np. z Harvard University i albo porzuca dotychczasową karierę akademicką na rzecz pracy typowo komercyjnej, albo łączy obie ścieżki zawodowe. Trudno się tym uczonym dziwić: są w światowej czołówce, jeśli chodzi o wiedzę, doświadczenie i umiejętności laboratoryjne, a na uczelniach są krępowani „punktozą”, „grantozą” i zasadą publish or perish. W komercyjnych podmiotach dba się o ich swobodę i stawia przed nimi jasny cel – np. opracować w pełni zautomatyzowany system do zapłodnienia in vitro. Czy naukowcom pracującym w embriologicznych start-upach udało się już uzyskać ten efekt i osiągnąć całkowitą automatyzację oraz robotyzację poczęcia? Jeszcze nie, ale są bliżej niż można by się spodziewać.

Zrobotyzowane zapłodnienie

W 2023 r. na świat przyszło pierwsze dziecko, które zostało poczęte w ramach tzw. zautomatyzowanej intracytoplazmatycznej iniekcji plemnika – ICSIA (Intracytoplasmic Sperm Injection – Automated). Czyli w ramach in vitro, w którym plemnik nie został wprowadzony do komórki jajowej przez człowieka, lecz przez robota. Tak w każdym razie procedurę wyjaśnili badacze w „Reproductive BioMedicine Online”. Ten artykuł, choć nie jest fałszywy, kiepsko odzwierciedla to, co faktycznie zrobili.

Kiedy słyszymy o in vitro przeprowadzanym przez robota, przed oczyma stają nam wizje rodem z „Matrixa”, w których ludzie „już się nie rodzą, lecz są uprawiani”. Tymczasem chodzi procedurę, która została tylko częściowo „zrobotyzowana”. „Klasyczne” in vitro przeprowadzane jest przez embriologa, który trzyma we własnych dłoniach sprzęt do zapłodnienia, a całość operacji obserwuje pod mikroskopem. W tej „zautomatyzowanej” wersji z 2023 r. zabieg wyglądał podobnie, ale zamiast pipet obsługiwanych przez badacza pojawiły się pipety prowadzone przez niego za pomocą joysticka. Wciąż jednak to człowiek kierował zabiegiem.

Zautomatyzowane in vitro

Tak było dwa lata temu. Teraz ukazała się nowa publikacja, w której uczeni donoszą o narodzinach dziecka spłodzonego już nie za pomocą częściowo zrobotyzowanej ICSI, lecz – jak piszą – wskutek całkowicie zautomatyzowanej i w pełni zdalnej procedury. Szczerze mówiąc, ten opis nadal wydaje się nieco na wyrost, bo człowiek wciąż kieruje całą operacją (wskazuje parametry, wybiera opcje, nadzoruje przebieg, zatwierdza lub anuluje „decyzje” robota). Rzeczywiście jednak wiele procesów prowadzących do zapłodnienia, zostało tu zautomatyzowanych. Na przykład, wybór odpowiedniego plemnika.

Przed przeprowadzeniem in vitro wybiera się z próbki spermy te plemniki, które najlepiej rokują. Cechuje je przede wszystkim prawidłowy kształt oraz duża ruchliwość. W tradycyjnej procedurze o wyborze plemników decyduje embriolog. Tyle że ludzkie oko jest niedoskonałe – nie obejmuje wielu komórek naraz. I musi odpoczywać. Dlatego wiarygodna ocena kilkudziesięciu plemników w jednym momencie nie jest dla człowieka osiągalna. Dla robota wspieranego sztuczną inteligencją to łatwa, bo parametryzowana, powtarzalna praca o jasno określonym celu. Dlatego w ostatnich latach rozwijano urządzenia i oprogramowania, które na bieżąco obserwują oraz oceniają ruchliwość plemników w próbce spermy. Jednym z najskuteczniejszych twórców tego typu rozwiązań jest dr Alejandro Chavez-Badiola – praktykujący w Meksyku lekarz specjalizujący się w tzw. asystowanej reprodukcji. To właśnie on nadzorował w projekcie opisanym w najnowszej publikacji automatyczny dobór plemników – kandydatów do zapłodnienia.

Usprawnione poczęcie

Badacze, którzy przeprowadzili tę procedurę, uważają, że zautomatyzowany system jest znacznie dokładniejszy i skuteczniejszy od człowieka. Ma być też tańszy (nie trzeba opłacać tak licznej, wykwalifikowanej kadry) i znacznie wydajniejszy (ludzie pracują tylko przez kilka godzin dziennie, maszyna może działać przez całą dobę). Uczeni uważają, że rozpowszechnienie tego typu rozwiązań pozwoli skuteczniej zaspokoić obecne zapotrzebowanie na zapłodnienie pozaustrojowe i uczyni je bardziej dostępnym.

Jeszcze brakuje wiarygodnych statystyk, które pozwoliłyby rozstrzygająco ocenić, czy zautomatyzowane ICSI jest skuteczniejsze od in vitro wykonywane przez człowieka. Dziecko poczęte w ramach procedury opisanej w najnowszej publikacji (chłopiec, urodzony w Guadalajarze) jest jednak zdrowe i rozwija się normotypowo. Jego rodzice poddawali się wcześniej terapii i podejmowali próby „klasycznego” zapłodnienia in vitro. Bezskutecznie. Dopiero ostatnie, wspierane robotycznie zabiegi, zakończyły się powodzeniem. Nie sposób jednak jednoznacznie ocenić, czy to automatyzm zadecydował o sukcesie. Równolegle przeprowadzono bowiem „manualne” in vitro, w którym również udało się doprowadzić do skutecznego zapłodnienia. To jednak właśnie zarodek pochodzący z ICSIA został wybrany do implantacji, ponieważ miał on być „najlepszej jakości”.

Na koniec podkreślamy: choć sztuczna inteligencja została zaangażowana do procedury, a nawet wybierała konkretne plemniki do zapłodnienia, to ani ona, ani sami badacze, nie ingerowali w genetyczne cechy zarodka.