מערכת חדשה המבוססת על בינה מלאכותית יכולה להעריך במדויק את המצב הכרומוזומלי של עוברים מופריים חוץ גופיים (IVF) באמצעות תמונות וידאו של העוברים וגיל האם בלבד, על פי מחקר של חוקרים ב-Weill Cornell Medicine.
המערכת החדשה, המכונה "BELA", ומתוארת במאמר שפורסם ב-5 בספטמבר ב-Nature Communications, היא הפלטפורמה העדכנית של הצוות המבוססת על בינה מלאכותית להערכת האם לעובר יש מספר תקין (אופלואיד) או לא תקין (אנופלואידי) של כרומוזומים – גורם מרכזי להצלחת הפריה חוץ גופית. בניגוד לגישות קודמות מבוססות בינה מלאכותית, BELA אינה צריכה להתחשב בהערכות הסובייקטיביות של העוברים של העוברים. לפיכך, הוא מציע מדד אובייקטיבי שניתן להכללה, ואם תועלתו תאושר בניסויים קליניים, יוכל יום אחד לשמש באופן נרחב במרפאות אמבריולוגיה כדי לשפר את היעילות של תהליך הפריה חוץ גופית.
"זוהי גישה אוטומטית לחלוטין ואובייקטיבית יותר בהשוואה לגישות קודמות, והכמות הגדולה יותר של נתוני תמונה שבה היא משתמשת יכולה לייצר כוח ניבוי גדול יותר", אמר מחבר המחקר הבכיר ד"ר אימאן חג'יראסוליה, פרופסור חבר לפיזיולוגיה וביופיזיקה וחבר ב- מכון אנגלנדר לרפואה מדויקת ב-Weill Cornell Medicine.
המחבר הראשון של המחקר היה Suraj Rajendran, דוקטורנט במעבדתו של ד"ר חג'יראסוליה. בראש העבודה האמבריולוגית למחקר עמד ד"ר ניקיקה זנינוביץ', פרופסור חבר לאמבריולוגיה במיילדות קלינית וגינקולוגיה ומנהלת המעבדה לאמבריולוגיה במרכז רונלד או. פרלמן וקלאודיה כהן לרפואת רבייה (CRM) ב-Wil Cornell Medicine ו המרכז הרפואי ניו-יורק-פרסביטריאן/ווייל קורנל. ד"ר זאב רוזנווקס, מנהל ורופא ראשי של ה-CRM והפרופסור הנכבד לרפואת רבייה במיילדות וגינקולוגיה ב-Will Cornell Medicine, היה שותף למחקר.
אמבריולוגים בדרך כלל מעריכים את איכותו של עובר הפריה חוץ גופית על ידי בדיקתו תחת מיקרוסקופ. אם זה נראה נורמלי יחסית אבל יש סיבות לחשוד בבעיות אפשריות, כמו במקרים של גיל אימהי מתקדם, הם עשויים לבדוק את המצב הכרומוזומלי שלה בצורה ישירה יותר. בדיקת "תקן הזהב" היא הליך מעט מסוכן, דמוי ביופסיה, הנקרא בדיקה גנטית לפני השרשה לאנופלואידיה (PGT-A). בשנים האחרונות, אמבריולוגים חברו למומחי מחשב/AI כדי למצוא דרכים להפוך חלק מזרימת העבודה הזו לאוטומטית ולשפר את התוצאות. במחקר משנת 2022, ד"ר חג'יראסוליה ועמיתיו פיתחו מערכת מבוססת בינה מלאכותית בשם STORK-A, המשתמשת בתמונה מיקרוסקופית אחת של עובר, בתוספת גיל האם והניקוד של העוברים, כדי לחזות את מצב הפלואידי של העובר בדיוק של כ-70 אחוזים. .
החוקרים פיתחו את BELA כדי ליצור חיזוי פלואידי מדויק ללא תלות בהערכות של אמבריולוגים. לב המערכת הוא מודל למידת מכונה המנתח תשע תמונות וידאו-Time-lapse של עובר תחת מיקרוסקופ במרווח מפתח כחמישה ימים לאחר ההפריה כדי ליצור ציון איכות עובר. לאחר מכן, המערכת משתמשת בניקוד זה ובגיל האימהי כדי לחזות euploidy או aneuploidy.
החוקרים אימנו את המודל על בסיס נתונים מזוהה של Weill Cornell Medicine CRM עם רצפי תמונות של כמעט 2,000 עוברים ומצב הפלואידי שלהם שנבדק PGT-A. לאחר מכן הם בדקו את המודל על מערכי נתונים חדשים של Weill Cornell Medicine CRM ואלה ממרפאות IVF נפרדות וגדולות בפלורידה ובספרד. הם מצאו כי המודל חזה את מצב הפלואידי עם דיוק גבוה במידה בינונית מאשר גרסאות קודמות ועבד היטב עבור מערכי הנתונים החיצוניים והפנימיים.
השלב הבא, אומרים החוקרים, הוא לבדוק את כוח הניבוי של BELA באופן פרוספקטיבי בניסוי קליני אקראי ומבוקר, אותו הם מתכננים כעת.
"דגמי BELA ו-AI כמו זה יכולים להרחיב את הזמינות של IVF לאזורים שאין להם גישה לטכנולוגיית IVF מתקדמת ולבדיקות PGT, ולשפר את השוויון בטיפול IVF ברחבי העולם", אמר ד"ר זנינוביץ'.
העובדה ש-BELA מוגדר לעבד כמות עצומה של נתוני תמונה עבור כל עובר מעידה גם על החוקרים שהוא יכול לשמש ליותר מאשר חיזוי פלואידי.
"התקווה שלנו היא שהמודל הזה יכול להיות שימושי גם להערכת איכות עוברים כללית, חיזוי של שלב התפתחות העובר ופונקציות אחרות שמרפאה אמבריולוגית תוכל להתאים לצרכיה שלה", אמר ראג'נדראן.