بهبود روش‌های درمان ناباروری با کمک هوش مصنوعی

به گزارش ایران اکونومیست، دکتر داود فتحی، عضو هیات علمی دانشگاه تربیت مدرس با توضیحاتی در خصوص این پروژه، گفت: فناوری‌های کمک‌باروری (Assisted Reproductive Technologies) با هدف رفع مشکل ناباروری ایجاد شده‌اند. به طور معمول، حدود ۱۰ تا ۱۵ درصد زوج‌ها نابارور هستند و در اغلب موارد نیاز است که از روش‌های کمک باروری استفاده شود. لقاح مصنوعی خارج از بدن یا In Vitro Fertilization (IVF) روشی است که در آن، سلول‌های تخمک را در شرایط آزمایشگاهی با اسپرم بارور می‌کنند و پس از آن، یک یا چند جنین به‌دست آمده را پس از گذشت چند مرحله تقسیم سلولی در رحم قرار می‌دهند، تا روند رشد جنین به طور طبیعی ادامه پیدا کند.

وی افزود: مراکز درمان ناباروری و نازایی تلاش می‌کنند تا این آزمایش را با موفقیت انجام دهند. با این وجود، میزان موفقیت این روش حتی در پیشرفته‌ترین مراکز جهان نیز کمتر از ۴۰ درصد است. بر اساس نتایج اعلام‌شده توسط انجمن جنین‌شناسی و تولید مثل اروپا (ESHRE)، درصد موفقیت در حاملگی در سال ۲۰۱۰ با استفاده از این روش، ۳۵.۵ درصد بوده است. همچنین، بنا بر گزارش‌ها، میزان موفقیت در آزمایش لقاح مصنوعی در پژوهشگاه رویان ایران بین ۲۰ تا ۴۰ درصد گزارش شده است.

دکتر فتحی تصریح کرد: یکی از مراحل مهم، پیشگویی و انتخاب تخمک مناسبی است که کیفیت لازم را برای ادامه مراحل رشد و تکوین تا رسیدن به یک نوزاد کامل داشته باشد. معمول‌ترین روش ارزیابی کیفیت تخمک، بررسی شکل ظاهری آن توسط جنین‌شناس به وسیله میکروسکوپ است که استفاده از چنین روشی که مبتنی بر مشاهده و وابسته به تجربه جنین‌شناس است، می‌تواند منجر به تشخیص اشتباه شود و از یک فرد به فردی دیگر متفاوت است. از طرفی، با وجود تمام تلاش‌ها و پیشرفت‌های چشمگیر در این زمینه، بازده روش‌های کمک باروری همچنان حدود ۳۰ درصد است، بنابراین نیاز به یک محرک و روش جایگزین برای نیل به نتیجه بهتر احساس می‌شود.

وی با تاکید بر اهمیت دستیابی به روش‌های تعیین کیفیت اسپرم و تخمک، خاطر نشان کرد: ما در این تحقیق، به دنبال روش جایگزین میان‌رشته‌ای مبتنی بر میکرو و نانو بیوتکنولوژی هستیم که بتواند چالش‌های رسیدن به نتایج مطلوب کلینیکی را از بین ببرد. از آن‌جا که جنین، حاصل لقاح اسپرم و تخمک است، بنابراین، بررسی کیفیت این دو به صورت مجزا می‌تواند میزان موفقیت در آزمایش باروری مصنوعی را بالا ببرد. لذا دستیابی به روش‌های مطمئنی که بتواند کیفیت تخمک و اسپرم را تعیین کند، بسیار مهم است.

عضو هیات علمی دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه تربیت مدرس، گفت: محققان همواره به دنبال یافتن روش‌های دقیق‌تر و غیرمخرب‌تری برای ارزیابی کیفیت اسپرم و تخمک بوده‌اند. ارزیابی شکل ظاهری (مورفولوژی) تخمک، دروازه‌ ارزیابی کیفیت تخمک است، تا آنجا که با ارزیابی هر چه بهتر مورفولوژی تخمک می‌توان تا حدود زیادی میزان موفقیت در لقاح آزمایشگاهی را نیز پیش‌بینی کرد.

وی با بیان اینکه روش‌های اولیه ارزیابی مورفولوژی تخمک، اغلب بر پایه‌ مشاهدات تجربی استوار بوده‌اند،‌ یادآور شد: طبقه‌بندی تخمک با این روش‌ها، اغلب با واقعیت سازگاری نداشته‌اند. از طرف دیگر، روش‌های جدید در حال بررسی مبتنی بر مکش، مانند استفاده از میکرو پیپت، زمان‌بر و دشوار هستند و اغلب دقت پایینی دارند. به نظر می‌رسد که ارزیابی مورفولوژی تخمک با استفاده از کانال‌های میکرو – اپتو -فلوئیدیک، در کنار ارزیابی‌های مبتنی بر روش‌های نوین مهندسی و هوش مصنوعی می‌تواند روش‌های غیر مخرب و دقیق‌تری را برای ارزیابی کیفیت تخمک ارائه کند و درنتیجه، میزان موفقیت در آزمایش لقاح آزمایشگاهی را تا حد زیادی افزایش دهد.

دکتر فتحی با اشاره به دقت و سرعت بالاتر روش حاضر نسبت به روش‌های پیشین، تصریح کرد: در این تحقیق، ما موفق به طراحی و ساخت کانال میکروفلوئیدیک شدیم که در ترکیب با تکنیک‌های هوش مصنوعی می‌تواند در داخل آزمایشگاه، تخمک‌های با کیفیت نابالغی را که قرار است در آینده به بلوغ برسند، با دقت نزدیک به ۸۰ درصد پیش‌گویی و انتخاب کند. لازم به تأکید است که این روش، دقیق‌تر و سریع‌تر از روش‌های مرسوم پیشین است و باتوجه به ارزیابی کیفیت تخمک از طریق هوش مصنوعی، وابسته به نظر جنین‌شناس نیست.

به نقل از دانشگاه تربیت مدرس، این گروه تحقیقاتی، در پژوهشی موازی، موفق به ساخت افزاره‌ای شدند که با کمک یک تکنیک مهندسی الکترونیکی، می‌تواند تخمک‌های بالغ با کیفیتی که قرار است پس از لقاح موفق به مرحله بلاستوسیست (آماده انتقال به بدن مادر) برسند را با دقت نزدیک به ۶۰ درصد پیشگویی کند. این روش، نسبت به روش‌های مرسوم گذشته، دقیق‌تر است و چالش کمتری برای ورود به کلینیک‌های درمان ناباروری دارد.

با هدف ایجاد یک چشم‌انداز جدید با رویکردهای مبتنی بر تکنولوژی مهندسی میکرو - نانو - بایو به منظور ارزیابی کیفیت تخمک، یک مقاله مروری در ژورنال معتبر بین‌المللی Biology of Reproduction به چاپ رسیده است تا محققان و پزشکان حوزه ناباروری را با این تحقیقات نوین بین رشته‌ای و چالش‌های موجود بر سر راه آنها آشنا کند و از طرفی، یک نقشه راه استاندارد پیش چشمان ایشان ارائه کند.

مطالعات و تحقیقات این گروه تحقیقاتی، در مراحل ابتدایی بر روی حیوانات آزمایشگاهی انجام گرفته است و این آمادگی وجود دارد تا در مراحل بعدی بر روی نمونه انسانی آزمایش شود و به صورت یک روش مطمئن، به‌عنوان جایگزین روش مرسوم بازبینی چشمی مورفولوژی تخمک در کلینیک‌های درمان ناباروری ارائه شود.

سرپرستان علمی این کار تحقیقاتی مشترک، دکتر داود فتحی از دانشگاه تربیت مدرس و دکتر روح‌الله فتحی از پژوهشگاه رویان هستند. همچنین گزارش قسمتی از فاز اول این پژوهش، در ژورنال  معتبر بین‌المللی TALANTA به چاپ رسیده است.

Oocyte quality evaluation: a review of engineering approaches toward clinical challenges