Родился первый зачатый автоматизированным ИКСИ ребенок

Американские, испанские и мексиканские исследователи сообщили о рождении первого ребенка, зачатого с помощью интрацитоплазматической инъекции сперматозоида с полностью автоматизированными микроманипуляциями и удаленным управлением. Описание технологии опубликовано в журнале Reproductive Biomedicine Online.

Интрацитоплазматическая инъекция сперматозоидов (ИКСИ) — это одна из вспомогательных репродуктивных технологий, которую применяют, если качество или количество сперматозоидов недостаточны для простой искусственной инсеминации при проведении экстракорпорального оплодотворения (ЭКО). При ИКСИ предварительно обездвиженный сперматозоид вводят непосредственно в цитоплазму яйцеклетки при помощи микроманипуляторов со стеклянной микроиглой. Это технологически сложный многостадийный процесс, который выполняется вручную и требует высокой квалификации эмбриолога.

Жак Коэн (Jacques Cohen) из компании Conceivable Life Sciences с коллегами разработал рабочую станцию с цифровым контролем и дистанционным управлением для автоматического выполнения всех 23 микроманипуляций, необходимых для проведения ИКСИ. Она состоит из инвертированного микроскопа, подогреваемого и моторизированного столиков, неконтактного лазера, пьезоактуатора, роботизированных микроманипуляторов, масляного и воздушного микроинъекторов, револьвера с объективами и камер. В ней реализованы принципы лазерной иммобилизации сперматозоидов, ИКСИ с помощью лазера и пьезо-ИКСИ. Для выбора и отслежитвания сперматозоидов в системе используется разработанная ранее программа SiD на основе машинного зрения. За сегментацию (разметку пикселей изображения с камер, соответствующих объектам — клеткам и микроинтсрументам) и точную настройку микроманипуляторов отвечают специально разработанные алгоритмы машинного обучения.

Рабочая станция и ее программное обеспечение позволяют автоматизировать все ключевые микроманипуляции, среди которых: лазерная иммобилизация сперматозоидов, захват сперматозоида в микроиглу, локализация и оптическая сегментация яйцеклетки, управляемая инъекция сперматозоида и отслеживание всех процессов с наведением фокуса на гаметы и микроинструменты. Эти манипуляции выполняются пошагово по командам с локального или удаленного компьютерного интерфейса, оператор с микроманипуляторами и микроскопом напрямую не контактирует. Вручную проводятся только подготовка системы к работе, приготовление капли спермы, помещение яйцеклеток в емкость для ИКСИ и их извлечение после оплодотворения. Систему успешно испытали доклинически на разных видах животных.

Клинические испытания проводили в клинике Hope IVF Mexico. Будущими родителями первого зачатого автоматизированным ИКСИ ребенка стали 40-летняя женщина с первичным бесплодием и сниженным овариальным резервом (уровень антимюллерова гормона 0,1 нанограмма на миллилитр) и ее 43-летний партнер с умеренной тератозооспермией (по спермограмме объем эякулята два миллилитра, концентрация 18 миллионов на миллилитр, подвижность 77 процентов, прогрессивная подвижность 66 процентов, два процента нормальных форм). Проведенная ранее попытка ЭКО оказалась неудачной (была получена единственная зрелая яйцеклетка и ни одного эмбриона), и пару направили на ИКСИ с донорскими яйцеклетками.

Донором стала 23-летняя женщина, которой провели девятидневную стимуляцию яичников гонадотропинами (к концу уровень эстрадиола составил 1117 пикограмм на миллилитр). Ей ввели агонист гонадотропин-рилизинг-гормона трипторелин и получили восемь зрелых яйцеклеток. Случайным образом пять из них отобрали для автоматизированного ИКСИ, остальные три — для контрольного классического (без использования пьезоэффекта и лазера). Операторы автоматизированного процесса давали команды из мексиканской клиники ЭКО или из Хадсона, штат Нью-Йорк. Оплодотворенные яйцеклетки инкубировали пять дней, полученные бластоцисты оценили морфологически, отобрали качественные, один отобрали для свежего переноса (неудачного), остальные витрифицировали.

Из 115 шагов автоматизированного ИКСИ (23 на каждую яцеклетку) 49,6 потребовали цифрового вмешательства оператора, остальные система выполнила сама. Процесс занял больше времени, чем классический — 4 минуты 38 секунд против 1 минуты 22 секунд. Успешно оплодотворены были 4 из 5 яйцеклеток в основной группе и все три — в контрольной; после инкубации в каждой группе были получены две пригодные бластоцисты. Один из эмбрионов, полученных автоматизированным ИКСИ, перенесли для вынашивания. Беременность наступила и протекала без особенностей. На 38 неделе выполнили плановое кесарево сечение, прошедшее без осложнений, в результате родился здоровый мальчик (масса тела 3,3 килограмма; рост 50 сантиметров; девять баллов по шкале Апгар).

Полученные результаты свидетельствуют о практической пригодности автоматизированного ИКСИ для искусственного оплодотворения, беременности и родов, хотя система нуждается в дальнейших усовершенствованиях автономности и эффективности. По мнению авторов работы, в будущем методика может повысить доступность и стандартизацию репродуктивных технологий.

В конце 2024 года американские и перуанские ученые сообщили о рождении первого ребенка, зачатого с помощью новой технологии, которая обеспечивает созревание яйцеклетки вне организма женщины с помощью культуры поддерживающих клеток, полученных из индуцированных плюрипотентных — это позволяет избежать гормональной стимуляции яичников и сокращает сроки ЭКО.