Ученые всего мира продолжают обсуждать, может ли ИИ когда-нибудь, в отдаленном будущем, уничтожить Человечество. Давайте посмотрим на это под другим углом - может ли оно его спасти, причем - прямо сейчас?
Если посмотреть на коэффициенты рождаемости, цивилизованные страны вымирают. Простые прикидки показывают, что еще сотня-другая лет - и такие страны, как США, Россия и даже Китай могут полностью исчезнуть.
Проблема бесплодия - одна из самых актуальных проблем в мире. Более полутора сотен миллионов людей в мире - бесплодны. Если собрать всех этих людей вместе, то получится целая страна населением, сравнимым с населением России.
Сейчас таким людям помогают так называемые “вспомогательные репродуктивные технологии”, или коротко - ВРТ. В развитых странах на ВРТ приходится до 6% рождений. Эффективность ВРТ зависит от многих факторов: возраст партнера, причины бесплодия, качество эмбрионов, опыт клиники и т.д. Но в целом даже ВРТ не может дать 100% результат рождения ребенка.
В современном мире ИИ уже начал заменять людей в классических профессиях типа программистов и художников, может и размножением он будет заниматься вместо нас? Ну или по крайней мере, снизить человеческий фактор и количество ошибок, которые делают “специалисты”.
Примерно так и подумали исследователи из Conceivable Life Sciences. С помощью технологий компьютерного зрения и ИИ они позволили идентифицировать головку и хвост сперматозоида, положение инъекционной иглы, управлять инструментами…
Под катом - подробный отчет про исследование, включая пример практического использования ИИ, в результате которого родился живой человек.
Автоматизация оплодотворения
Интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида (ИКСИ) — это распространенный, но сложный метод, используемый для оплодотворения ооцитов в ВРТ. Процедура ИКСИ включает введение предварительно иммобилизованного сперматозоида напрямую в цитоплазматическое пространство яйцеклетки с использованием микроманипуляторов, оснащенных стеклянной микроиглой. Данный процесс является многоэтапным, технологически сложным, традиционно выполняется эмбриологом вручную и требует от специалиста высокой квалификации.
С момента ее успешного клинического применения в 1992 году (Palermo, 1992) процедура ИКСИ не претерпела значительных технических изменений, отчасти благодаря ее успеху в достижении оплодотворения независимо от характеристик спермы. Однако результаты все еще зависят от человеческого фактора и квалификации врачей. Автоматизация процесса может не только привести к стандартизации, но и улучшить выживаемость ооцитов и оптимизировать время инъекции.
Первые попытки автоматизировать ИКСИ были описаны в 2011 году; они включали автоматическую иммобилизацию сперматозоидов и использование модели ооцита хомяка и сперму человека для выполнения ИКСИ; исследователи сообщили, что выжило примерно 90% инъецированных яйцеклеток. Микрофлюидное устройство, предназначенное для выполнения ИКСИ, было запатентовано в 2016 году, но о его клиническом применении не сообщалось. Ранее были рождены двое детей с использованием системы, которая автоматизировала до 50% отдельных этапов ИКСИ. Но такие этапы, как отбор и иммобилизация сперматозоидов, ранее не были автоматизированы в этой системе.
Команда под руководством Жака Коэна (Jacques Cohen) из Conceivable Life Sciences разработала инновационную рабочую станцию, функционирующую под цифровым и дистанционным управлением. Комплекс включает полностью автоматизированную систему ИКСИ с дистанционным управлением, разработанную на основе стандартных компонентов, включая инвертированный микроскоп (IX 81; Olympus, США), нагреваемый столик (Tokai Hit, Япония), бесконтактный лазер (Lykos DTS, США), пьезоэлектрический актуатор (PiezoXpert; Eppendorf, Германия), моторизованный столик (H117; Prior Scientific Instruments, Великобритания), моторизованную револьверную головку для объективов (U-D6BDREMC; Olympus), масляный и воздушный микроинжекторы (CellTram Oil, Eppendorf; Narishighe, Япония) и камеры (IMX477; Arducam, Гонконг) для обеспечения полного цифрового контроля.
Описание 23 этапов, выполняемых автоматизированной системой ИКСИ, приведено в Таблице ниже. Отдельные команды, соответствующие этим этапам, могли подаваться через компьютерный интерфейс локально или удаленно. Операторам не требовалось напрямую взаимодействовать с микроманипуляторами или микроскопом. Однако первоначальная настройка, подготовка капли со сперматозоидами и размещение ооцитов в чашке для ИКСИ (а затем извлечение инъецированных ооцитов) выполнялись эмбриологом на месте. Последовательность этапов под микроскопом показана на видеозаписи реальной процедуры (Дополнительное видео в конце статьи). При инъекции использовались стандартная удерживающая игла (холдинг) и стандартная скошенная микроигла (Cooper Surgical, США).
Процедура интрацитоплазматической инъекции сперматозоида (ИКСИ)
Описание этапа | Выполняется автоматически или под удаленным цифровым контролем | Команда или цифровое управление |
|---|---|---|
Денудация ооцита и подготовка к инъекции | Нет (a) | — |
Подготовка спермы с выделением подвижных сперматозоидов из семенной жидкости | Нет (a) | — |
Подготовка чашки для ИКСИ | Нет (a) | — |
Размещение и выравнивание микроинструментов на держателях | Нет | — |
Помещение подготовленных сперматозоидов в PVP (поливинилпирролидона) в чашке для ИКСИ | Нет (a) | — |
Фокусировка микроинструментов и клеток на протяжении всей процедуры | Да | Digital control |
Заправка ИКСИ-иглы | Да | Prepare needle |
Нахождение капли со спермой и перемещение иглы в эту область | Да | Go to sperm drop |
Выбор единичного (лучшего) сперматозоида и перемещение предметного столика для размещения его на пути лазера | Да | Immobilize sperm (selection by SiD) |
Активация лазерного импульса для иммобилизации сперматозоида | Да (b) | |
Активация второго импульса для активации сперматозоида | Да (b) | |
Захват сперматозоида инъекционной иглой с контролем его положения в игле до инъекции | Да | Needle in pick-up position and load sperm |
Поднятие иглы из капли сперматозоид/PVP | Да | Needle out of droplet |
Центрирование ооцита в поле зрения | Да | Go to egg |
Опускание удерживающей пипетки в область ооцита | Да | Hold the egg |
Увеличение всасывания удерживающей пипетки для фиксации и позиционирования ооцита | Да | — |
Размещение zona pellucida в положении "3 часа" на пути лазера | Да | Open zona pellucida |
Активация лазерного импульса для "истончения" зоны | Да (b) | Shoot laser |
Определение оптимального пути для инъекционной иглы (начало и конец) | Да | Define injection path |
Перемещение сперматозоида к кончику иглы | Да | Sperm at tip |
Удержание сперматозоида на безопасном расстоянии от кончика иглы | Да | — |
Продвижение иглы в направлении блестящей оболочки ооцита | Да | Penetrate egg |
Продвижение до достижения иглой перивителлинового пространства (PVS) | Да | — |
Активация пьезоимпульса для разрыва оолеммы | Да (b) | Piezo pulse and break oolemma |
Продвижение иглы до середины ооцита | Да | |
Инъекция сперматозоида в ооцит с контролем количества вводимого PVP/буфера | Да | Deposit sperm |
Извлечение иглы из цитоплазмы | Да (c) | Exit egg |
Освобождение ооцита и поднятие микроинструментов для удаления чашки ИКСИ | Да | Release egg |
Удаление чашки с платформы и перемещение инъецированного ооцита(ов) из чашки ИКСИ в культуральную чашку и в инкубатор | Нет | — |
Таблица 1
Шаги, задействованные в дистанционной интрацитоплазматической инъекции сперматозоида.
"Автоматический" подразумевает выполнение с использованием цифровой команды, отправленной удаленно через компьютерный интерфейс и широкополосное соединение с минимальной скоростью загрузки/выгрузки 50 Мбит/с.
(a) - Хотя эти шаги не были автоматизированы в данном исследовании, исследовательская группа достигла их автоматизации через применение дополнительных систем (Flores Saiffe Farías et al., 2024; Millan et al., 2024).
(b) - Команды, включая 'shoot laser' и 'piezo pulse', предназначены для взаимодействия/вмешательства человека с пользовательским интерфейсом при необходимости. В пользовательском интерфейсе доступны элементы управления для перемещения микроинструментов, уровня увеличения, фокусировки микроскопа и пошагового контроля отрицательного и положительного давления в удерживающей пипетке и ИКСИ-игле.
(c) - Оператор-человек реагирует только если сперматозоид втягивается обратно отрицательным давлением в игле. Выход из ооцита — это двухэтапный процесс с паузой для обеспечения того, чтобы сперматозоид не вытягивался обратно.
Искусственный интеллект
ИИ SiD (Mendizabal-Ruiz et al. 2022) использовался для автоматического отбора сперматозоидов. Усовершенствования ПО позволили этому ИИ определять траекторию сперматозоида с наивысшим рейтингом в поле зрения, управлять моторизованным столиком для совмещения лазерной системы со средней частью его хвоста и активировать лазерный импульс для иммобилизации сперматозоида.
После иммобилизации специализированный ИИ собственной разработки сегментировал сперматозоид и определял положения его головки, середины хвоста и кончика хвоста. Это облегчало точное наведение лазера на середину хвоста для второго лазерного импульса, обеспечивая эффективную иммобилизацию сперматозоида. Положение кончика хвоста служило ориентиром для размещения иглы ИКСИ при аспирации сперматозоида. Положение головки сперматозоида передавалось системе, управляющей механизмом аспирации микроинжектора, что позволяло регулировать положительное или отрицательное давление для захвата и удержания сперматозоида внутри иглы.
Другой ИИ собственной разработки специализировался на идентификации ооцита при увеличении объектива 4X и 40X и определении позиций для выравнивания удерживающей пипетки, истончения блестящей оболочки лазером (лазер-ассистированная ИКСИ), пенетрации инъекционной иглой и депонирования сперматозоида в ооците.
Дополнительный ИИ собственной разработки отслеживал положение микроинструментов ИКСИ в поле зрения микроскопа. Эти данные использовались для управления микроманипуляторами для точного позиционирования инструментов, например, для направления иглы ИКСИ к кончику хвоста сперматозоида, направления удерживающей пипетки к внешнему краю блестящей оболочки для удержания ооцита и поддержания соосности инструментов во время инъекции.
Наконец, был обучен собственный ИИ для отслеживания положения сперматозоида внутри инъекционной иглы, что было критически важно для его стабилизации и позиционирования во время аспирации и инъекции.
Доклиническая валидация
Валидация проводилась на животных моделях в Embryotools (Испания) для оценки осуществимости и проверки безопасности системы ИКСИ с цифровым управлением. Модель мыши использовалась для определения оптимальных настроек перманентной иммобилизации сперматозоидов с помощью лазера и для оценки безопасности этого метода.
Все статистические анализы проводились с использованием GraphPad Prism 6 (GraphPad Software Inc., США). Частоту оплодотворения, развития бластоцист и рождения живых детенышей сравнивали между группами с использованием критерия хи-квадрат с поправкой Бонферрони для значений P.
Статистическая значимость была установлена на уровне 5% (α = 0,05). Не было обнаружено различий в частоте оплодотворения и формирования бластоцист между ооцитами мыши, инъецированными вручную методом пьезо-ИКСИ с использованием лазерно-иммобилизованных сперматозоидов (n = 176, 98,8% и 80,7% соответственно), и ооцитами, инъецированными контрольными сперматозоидами, иммобилизованными механически (n = 173, 99,4% и 80,6% соответственно) (критерий хи-квадрат, P = 0,57 и 0,93 соответственно).
Перенос 94 бластоцист из группы лазерной иммобилизации привел к частоте рождения живых детенышей 40,4%, что было сопоставимо с контрольной группой (n = 92, 47,8%) (критерий хи-квадрат, P = 0,31). Все мыши демонстрировали нормальное здоровье, поведение и фертильность в течение двух поколений.
Кроме того, оценивалась эффективность ИКСИ, выполняемой удаленным оператором, с использованием ооцитов хомяка и сперматозоидов человека для оценки выживаемости ооцитов после инъекции согласно ранее описанному подходу (Gvakharia et al., 2000). Система с дистанционным управлением достигла выживаемости ооцитов через 2 часа после инъекции 94,1% (n = 102), что было сопоставимо с ооцитами, инъецированными вручную (n = 102, 97,1%) (точный критерий Фишера, P = 0,50).
Результаты доклинических валидационных экспериментов были ранее представлены в материалах конференций (Costa-Borges et al., 2024; Mendizabal et al., 2024a,b). Полное описание этой работы готовится и станет частью отдельной рукописи.
Клинический случай
40-летняя женщина с незначительно повышенным индексом массы тела (25 кг/м²) обратилась с первичным бесплодием и сниженным овариальным резервом для прохождения лечения ВРТ со своим партнером, 43-летним мужчиной с умеренной тератозооспермией. Пара была направлена на лечение методом ИКСИ с донорскими ооцитами в клинику Hope IVF Mexico после предыдущей неудачной попытки ЭКО, где стимуляция яичников дала только один зрелый ооцит и ни одного эмбриона.
Стимуляция яичников, получение ооцитов и подготовка спермы
Донором ооцитов была 23-летняя женщина, прошедшая стимуляцию яичников гонадотропинами в течение 9 дней. Пациентке был введен триггер агонистом гонадотропин-рилизинг гормона. При ультразвуковой пункции фолликулов было получено восемь зрелых ооцитов (плюс шесть незрелых ооцитов; три других ооцита были атретическими).
Зрелые ооциты были витрифицированы и впоследствии разморожены для лечения пациентки с использованием стандартного метода Cryotop (Kitazato, Япония). Свежая сперма была получена от партнера пациентки по месту лечения и подготовлена стандартным методом центрифугирования в градиенте плотности, с последующим дополнительным этапом всплытия (swim-up) для использования в ИКСИ.
Процедура дистанционной ИКСИ, культивирование эмбрионов и перенос «свежего» эмбриона
Для проведения исследования, все ооциты, находящиеся на стадии метафазы II, были объединены в одну каплю. С целью обеспечения случайного распределения, изображение в стереомикроскопе было намеренно расфокусировано, после чего эмбриолог рандомно распределил ооциты в две группы: экспериментальную группу для дистанционной ИКСИ (n = 5) и контрольную группу для ручного выполнения ИКСИ (n = 3). В данной процедуре не использовались методы пьезо-ассистированного проникновения через блестящую оболочку, лазерной иммобилизации или лазерного истончения блестящей оболочки. Вместо этого, применялась стандартная механическая иммобилизация сперматозоида при помощи микроиглы, механический прокол мембраны ооцита и, при необходимости, аспирация цитоплазмы для облегчения проникновения.
Система для дистанционной ИКСИ была настроена оператором непосредственно в клинике Hope IVF Mexico в Гвадалахаре. Удаленные операторы осуществляли управление, используя цифровой интерфейс для выполнения каждого этапа, описанного в Таблице 1. Операторы сохраняли полный контроль над системой и имели возможность вмешательства для корректировки автоматизированных этапов, а также выполнения дополнительных манипуляций в цифровом режиме. Удаленные операторы находились в Гвадалахаре (Мексика), в помещении, смежном с лабораторией, и в Хадсоне, штат Нью-Йорк (США), на расстоянии приблизительно 3700 км по прямой от центра лечения.
Все инъецированные ооциты культивировались в среде Continuous Single Culture (CSCM) с добавлением человеческого сывороточного альбумина, в течение 5 дней в инкубаторе 30DR Astec в атмосфере с 8,5% CO2, 5% O2 и азотом.
Морфологическая оценка бластоцист проводилась с использованием инструмента искусственного интеллекта (ИИ) ERICA на основе анализа единичного статического изображения. Одна бластоциста, полученная методом дистанционной ИКСИ, была перенесена в рамках "свежего" цикла. Оставшиеся бластоцисты хорошего качества были витрифицированы с использованием стандартного метода Cryotop (Kitazato).
Перенос эмбрионов
Подготовка эндометрия у реципиента начиналась на 3-й день менструального цикла с перорального приема 4 мг эстрадиола. Для оценки готовности эндометрия проводилось ультразвуковое исследование. Критерием готовности считалось достижение толщины эндометрия 8 мм и более. После достижения необходимой толщины начинался прием прогестерона: вагинально вводилось 400 мг прогестерона каждые 12 часов, начиная с 15-го дня цикла. Прием обоих препаратов продолжался до проведения теста на беременность.
При переносе криоконсервированного эмбриона, бластоциста 5-го дня, полученная методом дистанционной ИКСИ, была разморожена за 4 часа до переноса с использованием специальных сред для разморозки. После разморозки проводился лазерный хетчинг в области, отличной от той, что была истончена во время процедуры ИКСИ.
Уровень бета-хорионического гонадотропина человека (β-ХГЧ) в крови измерялся через 7 дней после переноса эмбриона. Концентрация β-ХГЧ ≥25 мМЕ/мл расценивалась как положительный результат, свидетельствующий о наступлении беременности. Для подтверждения беременности на 6-й неделе проводилось контрольное УЗИ.
Результаты
Цифровое управление и удаленный контроль автоматизированной системы ИКСИ были успешно реализованы. Из 115 этапов, выполненных системой (23 этапа на один ооцит), в 49,6% случаев потребовалось вмешательство оператора (n = 57/115). Остальные этапы были выполнены системой автономно, за исключением одного случая, когда оператор на месте помог перепозиционировать один из ооцитов.
Среднее время, затраченное на идентификацию и стабилизацию ооцита на удерживающей пипетке, а также подготовку к инъекции путем лазерного истончения блестящей оболочки, составило 1 минуту 39 секунд. Среднее время на отбор сперматозоида, лазерную иммобилизацию и аспирацию составило 3 минуты 50 секунд. Среднее время на выполнение инъекции сперматозоида с пьезо-поддержкой и освобождение ооцита составило 4 минуты 38 секунд. Таким образом, общая продолжительность процедуры в среднем составила 9 минут 56 секунд на один ооцит.
При выполнении ручной процедуры среднее время на отбор сперматозоида, механическую иммобилизацию и аспирацию составило 40 секунд. Среднее время на выполнение инъекции сперматозоида и освобождение ооцита составило 42 секунды. Общее среднее время на один ооцит при ручном выполнении составило 1 минуту 22 секунды. Частота оплодотворения и формирования бластоцист была удовлетворительной: в группе дистанционной ИКСИ четыре инъецированных ооцита достигли нормального оплодотворения (80%, n = 4/5), в то время как в контрольной группе, где ИКСИ выполнялась вручную по стандартному протоколу, было оплодотворено три ооцита (100%, n = 3/3).
После культивирования эмбрионов было получено две бластоцисты, пригодные для переноса, в группе дистанционной ИКСИ, и две пригодные бластоцисты в контрольной группе. Все эмбрионы, за исключением одного, были витрифицированы. Для ранжирования эмбрионов использовался инструмент Искусственного интеллекта ERICA. Перенос "свежей" бластоцисты, полученной методом дистанционной ИКСИ (Рисунок 2А), которая имела наивысший ранг по оценке ERICA, не привел к наступлению беременности.
Последующий перенос витрифицированной-размороженной бластоцисты, полученной методом дистанционной ИКСИ (Рисунок 2В), со вторым по величине рангом, привел к концентрации β-ХГЧ в крови 61 мМЕ/мл на 25-й день цикла. Процедура дистанционной ИКСИ для этой бластоцисты была проведена из Хадсона, штат Нью-Йорк (США), на расстоянии около 3700 км от лаборатории ЭКО.
Ультразвуковое исследование, выполненное на 6-й неделе беременности, подтвердило наличие одного плодного яйца с сердцебиением плода (Рисунок 2С). Беременность протекала без осложнений, с нормальным ростом плода.
Родоразрешение путем планового кесарева сечения прошло без осложнений, родился здоровый мальчик на 38-й неделе гестации (вес 3,3 кг, рост 50 см, оценка по шкале Апгар 9). Еще две бластоцисты, полученные в контрольной группе, на момент написания статьи остаются криоконсервированными.
Обсуждение
В настоящем исследовании представлен отчет о первом успешном клиническом применении полностью автоматизированной системы для проведения ИКСИ (интрацитоплазматической инъекции сперматозоида), управляемой цифровым способом и дистанционно. Данная система способна выполнять 23 последовательных этапа, охватывающих весь комплекс микроманипуляций процедуры ИКСИ. Ее применение привело к первому в мире рождению живого ребенка после полностью автоматизированной ИКСИ.
Непосредственное участие операторов на месте ограничилось этапом первоначальной настройки системы, включая установку микроинструментов. Этот подход принципиально отличается от других разработок, направленных на сокращение времени ручной работы оператора (hands-on time) при ИКСИ, таких как использование микрофлюидных чипов (McLennan et al., 2024). Кроме того, представленная система является развитием предыдущих работ (Costa-Borges et al., 2023), поскольку автоматизирует все этапы микроманипуляционного процесса ИКСИ, а не только отдельные его аспекты.
Применение искусственного интеллекта (ИИ) для отбора сперматозоидов (Sperm Identification and Selection, SiD) обеспечило дополнительные преимущества, подтвержденные ранее в клинических исследованиях (Mendizabal-Ruiz et al., 2022; Montjean et al., 2024). В данной системе процесс отбора сперматозоидов с помощью SiD был интегрирован с процедурой их иммобилизации в единый этап. Технологии компьютерного зрения позволили визуализировать и точно идентифицировать головку и хвост сперматозоида, блестящую оболочку, оолемму и положение инъекционной иглы внутри ооплазмы. Позиционирование микроинструментов и их кончиков также контролировалось ИИ.
На данном этапе внедрения число операторов (как удаленных, так и находящихся на месте), задействованных в процедуре, превышало стандартное, что было обусловлено необходимостью тесного взаимодействия инженеров-разработчиков и эмбриологов. Кроме того, продолжительность процедуры (около 10 минут на один ооцит) оказалась выше, чем при стандартной ручной ИКСИ. Однако ожидается, что этот показатель существенно улучшится по мере достижения системой полной автономности и снижения потребности в контроле. Важно отметить, что операторам, работающим через цифровой интерфейс, не требуется значительный опыт выполнения микроманипуляций, что расширяет круг потенциальных пользователей. Достижение полной автономии будет зависеть от подтверждения безопасности работы системы без вмешательства человека в больших сериях клинических случаев. Тем не менее, даже полностью автономная система, вероятно, потребует надзора со стороны операторов на месте, которым сможет оказывать поддержку удаленный специалист. Для работы системы необходимо стабильное широкополосное интернет-соединение со скоростью приема и передачи данных не менее 50 Мбит/с. Задержка сигнала (latency) представляет собой небольшой, но реальный риск при выполнении процедуры.
Вариабельность техники является неотъемлемой частью микрохирургических вмешательств, как на уровне организма, так и на уровне эмбрионов, и обусловлена множеством факторов. К ним относятся индивидуальные характеристики ооцитов и сперматозоидов, особенности клинического случая пациента, погрешности при изготовлении микроинструментов, различия между партиями расходных материалов (например, минерального масла и культуральных сред) и другие непредвиденные переменные. Остается открытым вопрос, можно ли полностью оптимизировать предложенную автоматизированную систему для адаптации ко всему спектру сложностей, возникающих при ИКСИ. Предполагается, что контроль со стороны человека, осуществляемый через описанный цифровой интерфейс управления, будет играть ключевую роль в этом процессе адаптации. Предварительные испытания подтвердили техническую возможность дистанционного цифрового контроля системы через интернет. Однако для оптимизации этого аспекта и обеспечения бесшовной интеграции (seamless integration) рабочих процессов человека и автоматизированной системы потребуются дальнейшие усовершенствования. Высока вероятность того, что регуляторные органы потребуют сохранения контроля со стороны человека при внедрении ИИ или автоматизации в клинические протоколы и процедуры, как подчеркивают Zhang et al. (2024).
Разработанные авторами пошаговые протоколы автоматизированной ИКСИ основывались на общепринятых методиках, описанных в литературе, но с некоторыми модификациями. В частности, для иммобилизации сперматозоидов использовался лазер, а не стандартный механический метод "передавливания" хвоста. Это стало возможным благодаря интеграции системы отбора сперматозоидов на основе ИИ и роботизированного предметного столика микроскопа. Такая комбинация позволила системе отслеживать движущийся сперматозоид и позиционировать его вблизи точки фокусировки лазера. Затем алгоритм сегментировал изображение сперматозоида, обеспечивая точное наведение лазерного импульса на среднюю часть хвоста для иммобилизации.
Исследования показали, что лазер-ассистированная иммобилизация сперматозоидов обеспечивает результаты, сопоставимые с механическими методами. Первое применение лазера с длиной волны 1,48 мкм для иммобилизации сперматозоидов человека в контексте ИКСИ было описано в начале 2000-х годов. Montag et al. (2000) сравнили две стратегии лазерной иммобилизации (одиночный и двойной импульс) и показали, что инъекция таких сперматозоидов в ооциты мыши приводила к успешной активации и формированию пронуклеусов. Последующие работы подтвердили эффективность лазерных методов. Ebner et al. (2001) в проспективном исследовании не выявили значимых различий в частоте оплодотворения, раннего дробления или формирования бластоцист при использовании сперматозоидов человека, иммобилизованных лазером или механически. Эти выводы были подтверждены Debrock et al. (2003), которые также не обнаружили различий в ключевых эмбриологических показателях между двумя методами. Важно, что Ebner et al. (2002) первыми сообщили о рождении живого ребенка после ИКСИ с использованием сперматозоидов, иммобилизованных двумя последовательными лазерными импульсами – подход, аналогичный примененному в данном исследовании. Эти данные, в сочетании с точностью и автоматизированным характером лазерной иммобилизации, подчеркивают ее целесообразность и потенциальные преимущества в рамках автоматизированных протоколов ИКСИ.
Еще одним отличием от стандартного протокола ручной ИКСИ стало истончение блестящей оболочки одним лазерным импульсом перед инъекцией. Этот подход был выбран для снижения механического сопротивления при пенетрации блестящей оболочки микроиглой и, как следствие, минимизации деформации и натяжения оолеммы. Уменьшение сопротивления блестящей оболочки критически важно для сохранения целостности ооцита и предотвращения избыточного механического стресса, который может нарушить потенциал развития эмбриона или привести к дегенерации ооцита. Moser et al. (2004) продемонстрировали снижение частоты дегенерации ооцитов после ИКСИ при использовании схожего подхода. В данном исследовании не применялась пьезо-ассистированная пенетрация блестящей оболочки, так как использовалась стандартная инъекционная микроигла со скошенным концом (beveled needle). Иглы такого типа менее пригодны для пьезо-опосредованного прокола блестящей оболочки и иммобилизации сперматозоидов из-за своей геометрии, однако они высокоэффективны для атравматичной пенетрации оолеммы. Этот осознанный выбор инструментария позволил достичь ключевых целей – снижения механического стресса и повышения эффективности инъекции сперматозоида.
Выводы
Несмотря на существующие ограничения, такие как необходимость участия оператора и увеличенное время процедуры, ожидается, что эти проблемы будут нивелированы по мере дальнейшего развития автономности системы. Данная работа представляет собой важный шаг на пути к автоматизации лаборатории ЭКО (экстракорпорального оплодотворения), что потенциально может значительно повысить доступность и эффективность вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ).
