آغاز عصر جدید IVF: تولد نوزاد با کمک هوش مصنوعی و اتوماسیون کامل

به گزارش بخش اخبار پزشکی زوم تک , در یک پیشرفت پزشکی خیره‌کننده، هوش مصنوعی (AI) گامی بلند در عرصه درمان ناباروری برداشته است. به تازگی، تولد اولین نوزاد با استفاده از روش لقاح آزمایشگاهی (IVF) کاملاً خودکار و تحت نظارت هوش مصنوعی به ثبت رسیده است. این دستاورد نه تنها نقطه عطفی در تاریخ درمان‌ های کمک‌ باروری به شمار می‌رود، بلکه نویدبخش آینده‌ای روشن‌ تر برای زوج‌ های نابارور در سراسر جهان است. استفاده از هوش مصنوعی در فرآیند پیچیده IVF، از انتخاب اسپرم و تخمک گرفته تا نظارت بر رشد جنین، می‌تواند دقت و کارایی این روش را به طور چشمگیری افزایش دهد و امیدهای تازه‌ای را در دل کسانی که رویای فرزنددار شدن را در سر می‌پرورانند، زنده کند.

طلوع عصر جدید در درمان ناباروری: تولد اولین نوزاد با لقاح مصنوعی تمام خودکار | خداحافظی با خطای انسانی؟

در رویدادی که میتواند سرآغاز فصلی نوین در درمان ناباروری باشد، اولین نوزاد جهان که تمامی مراحل حساس لقاح مصنوعی او توسط یک سیستم کاملا خودکار و رباتیک انجام شده، با موفقیت متولد شد. این دستاورد چشمگیر، که در آن نقش متخصصان انسانی عمدتا به نظارت بر فرآیند محدود شده بود، نه تنها امیدهای تازه‌ای را در دل زوج‌ های نابارور زنده میکند، بلکه پتانسیل تحولی عظیم در دقت، کارایی و دسترسی به روش‌ های کمک باروری را نوید میدهد و احتمال خطاهای انسانی را به حداقل میرساند.

آشنایی با لقاح مصنوعی (IVF) و چالش‌ های آن

لقاح مصنوعی یا لقاح آزمایشگاهی (In Vitro Fertilisation – IVF) یکی از شناخته شده‌ترین و موثرترین روش‌ های کمک باروری است. در این فرآیند، به جای آنکه عمل لقاح اسپرم (سلول جنسی مرد) و تخمک (سلول جنسی زن) در داخل بدن زن (لوله های فالوپ) رخ دهد، این فرآیند در شرایط کنترل شده آزمایشگاهی انجام میپذیرد. سلول‌ های جنسی در محیط کشت مناسب با یکدیگر ترکیب شده و پس از تشکیل جنین یا رویان اولیه، بهترین نمونه‌ها به داخل رحم زن منتقل میشوند تا روند طبیعی بارداری ادامه یابد. IVF به ویژه برای زوج‌ هایی که به دلایل مختلف با مشکل ناباروری مواجه هستند، راهگشای موثری بوده است.

یکی از تکنیک‌ های پیشرفته و رایج در IVF، روش “تزریق داخل سیتوپلاسمی اسپرم” یا ICSI (Intracytoplasmic Sperm Injection) نام دارد. در این روش، به جای اینکه اسپرم‌ ها خودشان برای رسیدن به تخمک و نفوذ به آن تلاش کنند (مانند IVF استاندارد)، یک متخصص جنین‌ شناسی (امبریولوژیست) با استفاده از میکروسکوپ‌ های بسیار قوی و سوزن‌ های فوق‌العاده ظریف، یک اسپرم سالم را انتخاب کرده و آن را مستقیما به داخل سیتوپلاسم (محتویات داخلی) تخمک تزریق میکند. این روش به خصوص در موارد ناباروری ناشی از مشکلات اسپرم مردانه (مانند تعداد کم، تحرک ضعیف یا شکل نامناسب اسپرم) بسیار کارآمد است، زیرا مانع اصلی لقاح، یعنی رسیدن اسپرم به تخمک، را برطرف میسازد.

نقش حیاتی اما چالش برانگیز متخصص انسانی در ICSI

با وجود کارایی بالای روش ICSI، موفقیت آن به شدت به مهارت، دقت، تجربه و قضاوت لحظه‌ای متخصص جنین‌ شناسی وابسته است. انتخاب بهترین اسپرم از میان میلیون‌ ها سلول، برداشتن آن با سوزن میکروسکوپی بدون آسیب رساندن به آن، و تزریق دقیق آن به تخمک بدون آسیب به ساختارهای حساس داخلی آن، فرآیندی بسیار ظریف و نیازمند تمرکز بالاست.

ژاک کوهن، یکی از پیشگامان شناخته شده در زمینه IVF و مدیر ارشد علمی شرکت زیست‌ فناوری Conceivable Life Sciences در نیویورک، به نکته مهمی اشاره میکند: “متخصصان جنین‌شناسی نیز مانند افراد شاغل در هر حرفه دیگری، ممکن است گاهی دچار خستگی شوند یا حواسشان پرت شود. این عوامل، هرچند نادر، میتوانند منجر به بروز خطاهایی شوند که در نهایت شانس موفقیت لقاح و دستیابی به یک بارداری سالم را کاهش میدهند.” استانداردسازی فرآیند و کاهش احتمال خطای انسانی، همواره یکی از اهداف مهم در بهبود روش‌ های IVF بوده است.

راه حل فناورانه: ماشینی برای لقاح خودکار

برای غلبه بر چالش خطای انسانی و افزایش دقت و استانداردسازی در فرآیند ICSI، کوهن و تیمش در شرکت Conceivable Life Sciences، دستگاهی نوآورانه طراحی و ساخته‌اند که قادر است ۲۳ مرحله کلیدی و حیاتی لازم برای انجام این روش را به صورت کاملا خودکار انجام دهد. نکته جالب اینجاست که اگرچه دستگاه کار اصلی را انجام میدهد، اما هر یک از این مراحل توسط یک متخصص انسانی و با فشردن یک دکمه آغاز میشود. این متخصص میتواند کل فرآیند را از طریق پخش زنده ویدیویی با کیفیت بالا مشاهده و بر آن نظارت کند. این قابلیت حتی امکان نظارت و کنترل فرآیند از راه دور، مثلا از شهری دیگر یا حتی کشوری دیگر را نیز فراهم میکند و میتواند به اشتراک گذاری تخصص و دانش کمک کند.

این دستگاه پیشرفته از فناوری‌ های نوینی بهره میبرد. به عنوان مثال، در یکی از مراحل حساس، دستگاه با استفاده از یک مدل هوش مصنوعی (AI) آموزش‌دیده، بر اساس ویژگی‌ های ظاهری (مورفولوژی)، سالم‌ ترین و مناسب‌ ترین سلول‌ های اسپرم را برای انجام عمل لقاح انتخاب میکند. در مرحله‌ای دیگر، دستگاه برای آنکه برداشتن اسپرم انتخاب شده با سوزن میکروسکوپی آسان‌ تر شود، با استفاده از تابش دقیق پرتو لیزر، دم اسپرم را هدف قرار داده و آن را بی‌حرکت میکند. سپس، اسپرم بی‌حرکت شده با دقت توسط بازوی رباتیک دستگاه برداشته و به داخل تخمک‌ های جمع‌ آوری شده تزریق میشود. اگرچه پیش از این نیز تلاش‌ هایی برای خودکارسازی بخش‌ هایی از فرآیند IVF صورت گرفته بود و حتی به دو تولد زنده نیز منجر شده بود، اما رویکرد تیم کوهن به دلیل پوشش دادن تعداد بیشتری از مراحل کلیدی و استفاده از هوش مصنوعی، گامی بسیار بلندتر محسوب میشود.

آزمایش موفقیت آمیز: اولین تولد حاصل از IVF خودکار

محققان برای آزمایش عملی دستگاه خود، زوجی را که با مشکل ناباروری دست و پنجه نرم میکردند، انتخاب کردند. بخشی از مشکل این زوج مربوط به عدم تحرک مناسب اسپرم‌ های مرد بود. علاوه بر این، زن نیز در تولید تخمک با کیفیت با مشکلاتی روبرو بود، لذا تصمیم گرفته شد از تخمک‌ های اهدایی برای انجام این فرآیند استفاده شود.

در این مطالعه کوچک اما مهم، هشت تخمک اهدایی در اختیار تیم قرار گرفت. محققان به صورت تصادفی، پنج عدد از این تخمک‌ ها را به سیستم لقاح خودکار اختصاص دادند. این سیستم موفق شد چهار رویان سالم از این پنج تخمک تولید کند. سه تخمک باقی‌مانده با استفاده از روش استاندارد و دستی ICSI توسط یک متخصص باتجربه بارور شدند که هر سه تخمک نیز منجر به تشکیل رویان شدند.

ارزیابی و انتخاب جنین با کمک هوش مصنوعی

در مرحله بعد، محققان از یک مدل هوش مصنوعی دیگر برای ارزیابی و انتخاب بهترین رویان‌ ها از میان هفت رویان تشکیل شده (چهار عدد از سیستم خودکار و سه عدد از روش دستی) استفاده کردند. این مدل هوش مصنوعی بر اساس ظاهر کروموزوم‌ های رویان‌ ها و سایر شاخص‌ های کیفی، دو رویان برتر را برای انتقال به رحم انتخاب کرد. نکته قابل توجه این بود که هر دو رویان منتخب، توسط سیستم خودکار تولید شده بودند. با این حال، ژاک کوهن تاکید میکند که با توجه به تعداد بسیار کم نمونه‌ها در این مطالعه اولیه، این نتیجه به هیچ عنوان به معنای آن نیست که روش خودکار لزوما رویان‌ های سالم‌ تری نسبت به روش دستی تولید میکند. برای رسیدن به چنین نتیجه‌گیری قطعی، نیاز به انجام مطالعات بسیار بزرگتر و با تعداد نمونه‌ های بیشتر است.

تولد موفقیت آمیز و نگاهی به آینده

در نهایت، تیم پزشکی یکی از دو رویان منتخب را به رحم زن منتقل کرد. متاسفانه این انتقال اولیه موفقیت آمیز نبود و رویان نتوانست به رشد خود ادامه دهد. اما انتقال رویان دوم، که آن هم توسط سیستم خودکار تولید و توسط هوش مصنوعی انتخاب شده بود، به یک بارداری موفق و در نهایت، تولد سالم اولین نوزاد حاصل از این فناوری پیشگامانه منجر شد.

جویس هارپر، استاد برجسته کالج دانشگاهی لندن و یکی از متخصصان شناخته شده در زمینه ژنتیک و تولیدمثل انسان، این نتیجه را یک “مثال عملی هیجان‌ انگیز” و گواهی بر پتانسیل این فناوری میداند. با این حال، او نیز تاکید میکند که برای تعیین اینکه آیا این روش واقعا میتواند نرخ تولدهای زنده را نسبت به روش دستی افزایش دهد یا خیر، نیاز مبرم به انجام مطالعات بالینی بزرگتر و کنترل شده‌ای وجود دارد که در آنها زوج‌ها به صورت تصادفی به دو گروه دریافت کننده روش خودکار و روش دستی تقسیم شوند و نتایج به دقت مقایسه گردند.

هارپر همچنین معتقد است که احتمال فراگیر شدن سریع IVF تمام خودکار در کوتاه مدت چندان زیاد نیست، زیرا معرفی هر فناوری جدیدی در ابتدا با هزینه‌ های اضافی تحقیق، توسعه و تولید همراه است. با این وجود، کوهن نسبت به آینده خوشبین است و امیدوار است که با گذشت زمان و بهینه‌ سازی‌ های بیشتر، استانداردسازی و افزایش مقیاس تولید این سیستم‌ ها، هزینه‌ های نهایی هم برای کلینیک‌ ها و هم برای بیماران کاهش یابد. او میگوید: “انتظار داریم با تکامل این سیستم، شاهد کاهش هزینه ها باشیم.”

تولد این نوزاد، صرف نظر از چالش های پیش رو، نقطه عطفی مهم در تاریخ درمان ناباروری و فناوری های کمک باروری محسوب میشود و نشان میدهد که چگونه هوش مصنوعی و رباتیک میتوانند دقت، کارایی و شاید در آینده، دسترسی به این درمان های حیاتی را بهبود بخشند.