Επιλογή εμβρύων με time-lapse και τεχνητή νοημοσύνη

Ορισμένοι θεωρούν την εμφάνιση της τεχνολογίας time-lapse στις θεραπείες με  εξωσωματική γονιμοποίηση ένα τεράστιο βήμα προς τα εμπρός, ενώ άλλοι την απορρίπτουν ως «διαφημιστικό τρικ». 

Ας δούμε όμως τι είναι η διαδικασία time-lapse και τι οφέλη προσφέρει στην εξωσωματική γονιμοποίηση:

Η επώαση των εμβρύων με συνεχή παρακολούθηση και φωτογράφιση σε τακτά χρονικά διαστήματα (time-lapse) είναι η τελευταία τεχνολογία που χρησιμοποιείται στην εξωσωματική γονιμοποίηση, η οποία επιτρέπει στους εμβρυολόγους να αξιολογούν λεπτομερώς τα έμβρυα. 

Πρόκειται για έναν ειδικό τύπο επωαστικής συσκευής με ενσωματωμένη κάμερα και φακό μικροσκόπιου που λαμβάνει φωτογραφίες των αναπτυσσόμενων εμβρύων κάθε λίγα λεπτά.

Αυτή η μονάδα κάμερας συνδέεται με ένα σύστημα μικροσκοπίου. Οι εικόνες που λαμβάνονται επεξεργάζονται με τη χρήση ενός λογισμικού που συνδυάζει αυτές τις εικόνες για να σχηματίσει ένα βίντεο time-lapse. 

Αυτό βοηθά τον εμβρυολόγο να αξιολογήσει καλύτερα κάθε ζωτικό στάδιο ενός αναπτυσσόμενου εμβρύου. Η αξιολόγηση αυτή διευκολύνεται ακόμα περισσότερο όταν χρησιμοποιούνται ειδικά προγράμματα (software) που αναλύουν τις εικόνες time-lapse χρησιμοποιώντας τεχνητή νοημοσύνη.

Ποιά πλεονεκτήματα έχει η συνεχής παρακολούθηση των εμβρύων με time-lapse σε σχέση με την κλασική διαδικασία επώασης

Σε μια τυπική διαδικασία εξωσωματικής γονιμοποίησης, το αναπτυσσόμενο έμβρυο παρακολουθείται μία φορά κάθε μέρα για τη σωστή ανάπτυξη και εξέλιξη. 

Η επώαση με την τεχνολογία time-lapse επιτρέπει στον εμβρυολόγο να λαμβάνει χιλιάδες εικόνες των εμβρύων καθώς αναπτύσσονται μέσα στο ίδιο εικοσιτετράωρο χωρίς να τα ενοχλεί με το να τα βάζει και να τα βγάζει πολλές φορές από το φιλικό σε αυτά περιβάλλον του επωαστή για να τα τοποθετήσει στο εξωτερικό μικροσκόπιο. 

Ο εμβρυολόγος μπορεί στη συνέχεια να επιλέξει ένα συγκεκριμένο έμβρυο για εμφύτευση με βάση κριτήρια, όπως ο ρυθμός ανάπτυξης, ο αριθμός και η εμφάνιση των κυττάρων.

Η σημασία του σταθερού περιβάλλοντος κατά την ανάπτυξη των εμβρύων

Είναι πολύ σημαντικό να διατηρείται σταθερό το περιβάλλον κατά την επώαση των εμβρύων σε ένα περιβάλλον όσο το δυνατόν πιο κοντά στη μήτρα και τις σάλπιγγες (δηλαδή το φυσικό τους περιβάλλον). 

Ο χειρισμός των εμβρύων καθ' όλη τη διάρκεια της διαδικασίας της τεχνολογίας υποβοηθούμενης αναπαραγωγής περιλαμβάνει συνήθως τη μεταφορά τους μεταξύ τρυβλίων και την αξιολόγησή τους σε συγκεκριμένες χρονικές στιγμές. 

Η παραμονή εκτός του επωαστή εκθέτει το έμβρυο στις συνθήκες του εργαστηρίου και μπορεί να αλλάξει το μέσο καλλιέργειας (pH, θερμοκρασία) και, κατά συνέπεια, το περιβάλλον του εμβρύου. Αυτό πιστεύεται ότι δημιουργεί μεταβολικό στρες στο έμβρυο, το οποίο μπορεί να επηρεάσει την ανάπτυξη και την ποιότητα του εμβρύου. 

Συνεπώς, είναι σημαντικό να ελαχιστοποιείται ο χρόνος χειρισμού των ωαρίων και των εμβρύων εκτός του ελεγχόμενου περιβάλλοντος του επωαστή. Με την αυξανόμενη εφαρμογή της καλλιέργειας βλαστοκύστεων, όπου τα έμβρυα περνούν δύο ή τρεις επιπλέον ημέρες στον επωαστή (in vitro), ένα σταθερό περιβάλλον γίνεται ακόμη πιο σημαντικό.

Η διαδικασία επώασης με time-lapse εξασφαλίζει την επιτυχία της εξωσωματικής γονιμοποίησης;

Η επώαση των εμβρύων με παρακολούθηση time-lapse σε έναν κύκλο εξωσωματικής γονιμοποίησης συνεισφέρει στην επιτυχία αλλά δεν μπορεί να εγγυηθεί την πολυπόθητη εγκυμοσύνη. 

Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που οδηγούν σε έναν ανεπιτυχή κύκλο εξωσωματικής γονιμοποίησης. Ο βασικός ρόλος της τεχνικής παρακολούθησης time-lapse είναι ο εντοπισμός των πιο βιώσιμων εμβρύων προς μεταφορά, αυτών που έχουν τις υψηλότερες πιθανότητες να εμφυτευθούν και να οδηγήσουν σε εγκυμοσύνη με βάση τη μορφοκινητική.

Δηλαδή γνωρίζουμε πόσες ώρες μετά τη γονιμοποίηση το κάθε έμβρυο είχε καταφέρει να διαιρεθεί σε δύο ή τρια κύτταρα, πόσος χρόνος χρειάσθηκε για να ολοκληρώσει τη εν λόγω κυτταρική διαίρεση, αν διαιρέθηκε σωστά το κάθε κύτταρο κλπ.

Με αυτά τα στοιχεία καταλαβαίνουμε ποιό έμβρυο έχει ψηλές πιθανότητες να εμφυτευθεί και πιό όχι. Ο εμβρυολόγος μπορεί να επιλέξει ένα συγκεκριμένο έμβρυο για εμβρυομεταφορά με βάση τα εν λόγω κριτήρια.

Χωρίς time-lapse, ένας εμβρυολόγος επιλέγει έμβρυο μόνο με βάση τη μορφολογία του, ενώ η επώαση εμβρύων με παρακολούθηση time lapse του προσφέρει πολύτιμες πληροφορίες για τον τρόπο διαίρεσης και την ανάπτυξη του εμβρύου.

Η τεχνητή νοημοσύνη σε συνδυασμό με τη διαδικασία time-lapse

Τα τελευταία χρόνια, η τεχνητή νοημοσύνη (AI) έχει αρχίσει να χρησιμοποιείται  για τη βελτίωση και την αυτοματοποίηση της διαδικασίας αξιολόγησης και επιλογής εμβρύων στο εργαστήριο.

Η τεχνητή νοημοσύνη στην υποβοηθούμενη αναπαραγωγή θα αποκτά ολοένα και σημαντικότερο ρόλο τα επόμενα χρόνια και είναι σίγουρο ότι μελλοντικά η επιλογή των καλύτερων εμβρύων για εμφύτευση θα γίνεται πολύ πιο αποτελεσματικά χάρη στο συνδυασμό προγραμμάτων με τεχνητή νοημοσύνη και της επώασης εμβρύων με συνεχή καταγραφή time-lapse.

Αποδεδειγμένα κλινικά οφέλη του time-lapse

Πολυάριθμα άρθρα που υποστηρίζουν τα κλινικά οφέλη της χρήσης time-lapse στην εξωσωματική γονιμοποίηση έχουν δημοσιευθεί τα τελευταία δύο χρόνια, συμπεριλαμβανομένων των ακόλουθων, και όλα επισημαίνουν ότι χάρη στην τεχνολογία time-lapse μπορούμε να πετύχουμε:

1. χαμηλότερα ποσοστά αποβολών εφόσον αποφεύγεται η μεταφορά των λιγότερο καλών εμβρύων
2. βελτιωμένο ποσοστό εμφύτευσης/κύησης εφόσον επιλέγονται τα καλύτερα - καταλληλότερα έμβρυα
3. συντομότερος χρόνος μέχρι την εγκυμοσύνη, εφόσον αποφεύγονται οι αποβολές

Ωστόσο η μέθοδος  time-lapse δεν έχει γίνει αποδεκτή eπίσημα από τη διεθνή βιβλιογραφία  ως κάτι που αποδεδειγμένα αυξάνει τα ποσοστά επιτυχίας της εξωσωματικής γονιμοποίησης. Το συμπέρασμα είναι προς το παρόν ότι χρειάζονται περισσότερες μελέτες για την αξιολόγηση της.