Βελτιστοποίηση της επιλογής του καταλληλότερου εμβρύου προς μεταφορά σε κύκλους Υποβοηθούμενης Αναπαραγωγής.

Αχιλλέας Παπαθεοδώρου, PhD, M.Med.Sc., Senior Kλινικός Eμβρυολόγος (πιστοποιημένος από την ESHRE),
Διευθυντής Εργαστηρίων Embryolab

Αποτελεί κοινή παραδοχή πως παγκοσμίως η γονιμότητα των ζευγαριών μειώνεται δραματικά με τη πάροδο του χρόνου. Ο παγκόσμιος οργανισμός υγείας (WHO) χαρακτήρισε την υπογονιμότητα ως «ασθένεια» του αναπαραγωγικού συστήματος. Τα υπογόνιμα ζευγάρια καταφεύγουν σε θεραπείες υποβοηθούμενης αναπαραγωγής για να βρουν λύση στο πρόβλημά τους. Η επιστήμη της υποβοηθούμενης αναπαραγωγής είναι μια σχετικά νέα επιστήμη και προοδεύει χρόνο με το χρόνο. Παρόλες τις κλινικές, εργαστηριακές και τεχνολογικές εξελίξεις στο τομέα αυτό, η αποτελεσματικότητα των παραπάνω θεραπειών παραμένει σε χαμηλά επίπεδα. Σύμφωνα με βιβλιογραφικά δεδομένα, το 1/3 των ζευγαριών που θα καταφύγουν σε εξωσωματική γονιμοποίηση θα καταφέρουν να κάνουν παιδί. Η ανάγκη για την ανεύρεση αποτελεσματικότερων εργαλείων που θα βελτιώσουν το κλινικό αποτέλεσμα είναι μεγάλη. Ουσιαστικά αποτελεί κοινωνική ανάγκη.

Η εξωσωματική γονιμοποίηση σήμερα

Η διαδικασία της εξωσωματικής γονιμοποίησης περιλαμβάνει την εφαρμογή ενός κλινικού πρωτοκόλλου το οποίο θα έχει σαν αποτέλεσμα το υπό θεραπεία ζευγάρι να έχει στο εργαστήριο πολλά έμβρυα, διαθέσιμα για μεταφορά στη μήτρα της γυναίκας. Η νομοθεσία αλλά και η υπεύθυνη κλινική πρακτική υπαγορεύουν τη μεταφορά ιδανικά ενός ή το πολύ δύο εμβρύων στη μήτρα της γυναίκας. Ο περιορισμός στον αριθμό αυτό συνδέεται με την αποφυγή πολύδυμης κύησης η οποία μάλιστα σε μερικές περιπτώσεις μπορεί να εξελιχθεί σε επικίνδυνη για τη κυοφορούσα.

Το πιο κρίσιμο στάδιο σε μια θεραπεία εξωσωματικής γονιμοποίησης είναι η επιλογή του καταλληλότερου εμβρύου για μεταφορά. Αν αυτή γίνει σωστά, το ζευγάρι θα έχει θετικό αποτέλεσμα και δε θα χρειαστεί να καταφύγει σε νέα θεραπεία, απαλλασσόμενο από συναισθηματικό, οργανικό και οικονομικό στρες.

Η αξιολόγηση των εμβρύων

Η κλασσική προσέγγιση στην αξιολόγηση των εμβρύων γίνεται με χειροκίνητο τρόπο. Περιλαμβάνει την αξιολόγηση των εμβρύων από εκπαιδευμένους επιστήμονες, τους κλινικούς εμβρυολόγους, οι οποίοι τα παρατηρούνε με χρήση μικροσκοπίων φωτός που έχουν συγκεκριμένες οπτικές προδιαγραφές. Στο τέλος της αξιολόγησης ο εμβρυολόγος δίνει μια περιγραφή/σκορ σε κάθε έμβρυο προσπαθώντας να τα ιεραρχήσει σε μια σειρά προτίμησης. Το έμβρυο με το καλύτερο σκορ θεωρείται το πιο κατάλληλο για μεταφορά. Το πιο κοινό σύστημα βαθμολόγησης που χρησιμοποιούν οι εμβρυολόγοι είναι το σύστημα Gardner κατά το οποίο ελέγχονται και βαθμολογούνται με αλφαριθμητικό τρόπο κάποιες περιοχές του εμβρύου κατά τη 5η μέρα της ανάπτυξής τους: μια μάζα κυττάρων στο εσωτερικό του εμβρύου (ICM), μια περιφέρεια κυττάρων (τροφοεκτόδερμα – ΤΕ) αλλά και ο βαθμός ανάπτυξης μιας χαρακτηριστικής κοιλότητας που έχει το έμβρυο σε αυτό το στάδιο.

Δυστυχώς, η αξιολόγηση των εμβρύων εμπεριέχει ένα μεγάλο ποσοστό υποκειμενικότητας και έτσι παρατηρείται μεγάλη διαφοροποίηση στη βαθμολόγηση τόσο μεταξύ των διαφορετικών εργαστηρίων όσο και μέσα στο ίδιο το εργαστήριο. Γίνεται εύκολα αντιληπτό πως η τυποποίηση στην αξιολόγηση των εμβρύων είναι δύσκολο να επιτευχθεί μέσα σε ένα εργαστήριο, πόσο μάλλον σε παγκόσμιο επίπεδο.

Πώς βοηθά η τεχνολογία την αξιολόγηση των εμβρύων;

Η χρήση νέας τεχνολογίας στην υποβοηθούμενη αναπαραγωγή προσπάθησε να δώσει μια καλύτερη προοπτική για την επιλογή των κατάλληλων εμβρύων με στόχο την αύξηση της αποτελεσματικότητας των θεραπειών IVF. Τα έμβρυα τοποθετήθηκαν σε κλιβάνους με τεχνολογία Time Lapse (TL) δηλαδή σε θαλάμους με μικροκάμερες ώστε να βρίσκονται υπό συνεχή παρακολούθηση. Θεωρήθηκε πως η πρακτική αυτή θα βοηθήσει τους εμβρυολόγους στη επιλογή του καταλληλότερού εμβρύου και πως τελικά το ζευγάρι θα πετυχαίνει πιο εύκολα την εγκυμοσύνη του. Πολλά ζευγάρια ωφελήθηκαν από αυτή τη τεχνολογία αλλά κα πάλι μια πρόσφατη ανασκόπηση στη διεθνή βιβλιογραφία φανέρωσε πως η αποτελεσματικότητα των θεραπειών αυτών έχει χώρο για βελτίωση. Άλλωστε, ακόμα και σε αυτή τη προσέγγιση ο εμβρυολόγος θα επιλέξει το έμβρυο προς μεταφορά, πάντα μέσα από το υποκειμενικό του πρίσμα. Πολλές φορές μπορεί να το κάνει και με συναισθηματική φόρτιση. Επιπλέον, αυτή η τεχνολογία είναι τόσο ακριβή που μόλις το 5% των εργαστηρίων παγκοσμίως κατάφερε να το ενσωματώσει στη καθημερινότητα του.

Ορισμός της τεχνητής νοημοσύνης

Ο όρος τεχνητή νοημοσύνη αναφέρεται στον κλάδο της πληροφορικής ο οποίος ασχολείται με τη σχεδίαση και την υλοποίηση υπολογιστικών συστημάτων που μιμούνται στοιχεία της ανθρώπινης συμπεριφοράς τα οποία υπονοούν έστω και στοιχειώδη ευφυΐα: μάθηση, προσαρμοστικότητα, εξαγωγή συμπερασμάτων, κατανόηση από συμφραζόμενα, επίλυση προβλημάτων κλπ.

Η τεχνητή νοημοσύνη καθιστά τις μηχανές ικανές να «κατανοούν» το περιβάλλον τους, να επιλύουν προβλήματα και να δρουν προς την επίτευξη ενός συγκεκριμένου στόχου. Ο υπολογιστής λαμβάνει δεδομένα (ήδη έτοιμα ή συλλεγμένα μέσω αισθητήρων, π.χ. κάμερας), τα επεξεργάζεται και ανταποκρίνεται βάσει αυτών.

Τα συστήματα τεχνητής νοημοσύνης είναι ικανά να προσαρμόζουν τη συμπεριφορά τους, σε ένα ορισμένα βαθμό, αναλύοντας τις συνέπειες προηγούμενων δράσεων και επιλύοντας προβλήματα με αυτονομία. Ένα εντυπωσιακό στοιχείο της «φύσης» τους είναι πως μαθαίνουν από τα λάθη τους και αυτοβελτιώνονται.

Η τεχνητή νοημοσύνη στην Υποβοηθούμενη Αναπαραγωγή

Οι τελευταίες εξελίξεις στο κλάδο της τεχνητής νοημοσύνης έχουν βοηθήσει στη βελτιστοποίηση της ιατρικής πράξης. Στην υποβοηθούμενη αναπαραγωγή αυτό που περιμένουμε να δούμε τα επόμενα χρόνια είναι να δημιουργούνται κάποια υπολογιστικά συστήματα –«μηχανές»– τα οποία θα μπορούν να επεξεργαστούν και να αναλύσουν πάρα πολλά δεδομένα του ζευγαριού (π.χ. δημογραφικά, ορμονικά, γενετικά, στοιχεία από την εργαστηριακή προσπάθεια του ζευγαριού κτλ.) και τελικά να τα συνδέουν με βίντεο εμβρύων σε προεμφυτευτική ανάπτυξη τα οποία δημιουργούνται από την Time Lapse τεχνολογία των κλιβάνων που αναφέραμε παραπάνω. Στη συνέχεια, και πάντα με τη βοήθεια της τεχνητής νοημοσύνης, οι μηχανές αυτές θα «εκπαιδευτούν» ώστε να μας υποδεικνύουν ποιο έμβρυο είναι το καταλληλότερο για μεταφορά.

Ο σκοπός αυτής της νέας επιστημονικής και τεχνολογικής προσέγγισης είναι να μειωθεί στο ελάχιστο ο χρόνος επίτευξης εγκυμοσύνης των υπογόνιμων ζευγαριών.

Χρήση τεχνητής νοημοσύνης στο Embryolab

Τα τελευταία δύο χρόνια το Embryolab συμμετέχει στη δημιουργία ενός συστήματος τεχνητής νοημοσύνης, ενός μη επεμβατικού εργαλείου, το οποίο θα έχει αναπτύξει αυτοματισμούς και θα υποδεικνύει ποιο έμβρυο είναι το πιο κατάλληλο για να δώσει τη πολυπόθητη εγκυμοσύνη. Το τεχνολογικό αυτό προϊόν είναι αποτέλεσμα της συνεργασίας του Embryolab με την ισραηλινή εταιρία τεχνολογίας και καινοτομίας ΑiVF η οποία εξειδικεύεται στη παραγωγή συστημάτων τεχνητής νοημοσύνης στον κλάδο της υποβοηθούμενης αναπαραγωγής. Το λογισμικό αυτής της μηχανής έχει εκπαιδευτεί από δεκάδες χιλιάδες Time Lapse βίντεο με in vitro ανάπτυξη εμβρύων και με τη καθοδήγηση των εμβρυολόγων του Embryolab έχει μάθει να αντιλαμβάνεται σε ποιο στάδιο ανάπτυξης βρίσκονται τα έμβρυα και να τα βαθμολογεί με επιτυχία.  Επιπλέον, η «μηχανή» αυτή έχει τη δυνατότητα να αντιλαμβάνεται εκατοντάδες μορφοκινητικά γεγονότα από την ανάπτυξη των εμβρύων και να τα συνδυάζει με το θετικό και αρνητικό αποτέλεσμα. Αυτή η διαδικασία μάθησης είναι μια διεργασία συνεχής που επιτρέπει στο σύστημα να αυτοβελτιώνεται. Έτσι, με τη πάροδο του χρόνου περιμένουμε το σύστημα αυτό να αναπτύξει τέτοια Τεχνητή Νοημοσύνη που θα επιτρέπει να διακρίνουμε το καταλληλότερο έμβρυο προς μεταφορά όχι μόνο από τα προφανή χαρακτηριστικά ενός εμβρύου αλλά και από δεδομένα που το ανθρώπινο μάτι δεν μπορεί να αντιληφθεί. Περιμένουμε λοιπόν αυτά τα καινοτόμα συστήματα να αυξήσουν την αποτελεσματικότητα των θεραπειών IVF και γενικότερα να αλλάξουν το τομέα της Υποβοηθούμενης Αναπαραγωγής.