Как ИИ может стать мощным инструментом в лечении мужского бесплодия

Бесплодием страдают 7% мужского населения. Теперь искусственный интеллект (ИИ) может помочь решить эту проблему.

Доктор Стивен Василеску говорит, что программное обеспечение искусственного интеллекта, разработанное им и его командой, может обнаружить сперму в образцах, взятых у мужчин с тяжелой формой бесплодия, в 1000 раз быстрее, чем хорошо обученная пара глаз.

«Он может выявить потенциально жизнеспособные сперматозоиды еще до того, как человек сможет обработать то, на что он смотрит», — говорит он.

Доктор Василеску — биомедицинский инженер из Сиднейского технологического университета (UTS) в Австралии и основатель медицинской компании NeoGenix Biosciences.

Система, которую он и его коллеги разработали, называется SpermSearch.

Он был разработан, чтобы помочь мужчинам, у которых вообще нет сперматозоидов в эякуляте, 10% мужчин с бесплодием, состоянием, называемым необструктивной азооспермией (НОА).

Обычно в этих случаях небольшая часть яичек удаляется хирургическим путем и доставляется в лабораторию, где эмбриолог может вручную найти здоровую сперму.

Ткань отделяют и исследуют под микроскопом. Если обнаружены жизнеспособные сперматозоиды, их можно извлечь и ввести в яйцеклетку.

Этот процесс, по словам доктора Василеску, может занять у нескольких сотрудников шесть или семь часов, и существует опасность усталости и неточностей.

«Когда эмбриолог смотрит в микроскоп, он видит просто полный беспорядок – звездный пейзаж из клеток», – говорит он.

«Там есть кровь и ткани. Во всем этом организме может быть только 10 сперматозоидов, но могут быть миллионы других клеток. Это как иголка в стоге сена», — говорит доктор Василеску.

Он говорит, что, напротив, SpermSearch может найти любую здоровую сперму за считанные секунды, когда фотографии образцов немедленно загружаются в компьютер.

Чтобы достичь такой скорости, доктор Василеску и его коллеги обучили ИИ идентифицировать сперматозоиды в этих сложных образцах тканей, показав ему тысячи таких изображений.

В опубликованной научной статье команда биомедицинских инженеров UTS сообщила, что в ходе испытаний SpermSearch оказался в 1000 раз быстрее, чем опытный эмбриолог.

Однако SpermSearch не предназначен для замены эмбриологов, а скорее выступает в качестве вспомогательного инструмента.

Доктор Сара Мартинс да Силва говорит, что такая скорость обнаружения сперматозоидов жизненно важна. «Время имеет решающее значение», — говорит клинический преподаватель репродуктивной медицины из Университета Данди.

«Если у вас есть кто-то, кто собрал яйцеклетки, и у вас есть яйца, которые необходимо оплодотворить, у нас есть только небольшой промежуток времени, чтобы сделать это. Ускорение процесса было бы чрезвычайно выгодно».

Поскольку количество сперматозоидов, как сообщается, за последние четыре десятилетия сократилось вдвое, бесплодие остается растущей проблемой.

Сообщается, что факторы, способствующие снижению мужской фертильности, включают в себя все: от загрязнения окружающей среды и курения до плохого питания, недостаточной физической активности и слишком сильного стресса.

Доктор Мейриг Галлахер — еще один ученый, работающий над помощью мужчинам с проблемами бесплодия.

Доцент Центра системного моделирования и количественной биомедицины Университета Бирмингема. Его новая методика использует программное обеспечение для визуализации для отслеживания скорости и действия хвостов сперматозоидов.

«Наблюдение за хвостом дает представление о здоровье образца», — говорит он. «Минимальные изменения могут сказать нам, находится ли сперма под воздействием окружающей среды, находится ли она на грани гибели или реагирует на биологический сигнал».

Между тем, базирующаяся в Белфасте фирма по лечению бесплодия Examen использует метод, известный как гель-электрофорез отдельных клеток, для выявления повреждений ДНК в отдельных сперматозоидах.

Профессор Шина Льюис и ее команда разрабатывают эту технику более 20 лет.

Однако профессор Льюис, почетный профессор репродуктивной медицины в Университете Квинса в Белфасте и исполнительный директор Examen, говорит, что, хотя достижения в использовании ИИ и впечатляют, медицина движется очень медленно.

Например, SpermSearch в настоящее время находится на стадии проверки концепции после очень небольшого исследования, в котором приняли участие всего семь пациентов.

«Это еще ничего не значит», — говорит профессор Льюис. «Промежуток времени между тем, как что-то проходит проверку концепции и становится коммерчески доступным, вероятно, составляет от двух до пяти лет.

«Ему предстоит пройти долгий путь. Он также нацелен на очень небольшую группу мужчин, у которых есть NOA. Все, что вы можете сделать, — это фантастика, но это никогда не станет мейнстримом».

Прочтите дополнительные истории об искусственном интеллекте

Вернувшись в Сидней, доктор Василеску говорит, что лечение, подобное их, — это «последняя остановка».

«Это может быть разница между оплодотворением яйцеклетки или просто прекращением лечения», — говорит он.

«Если мы сможем сделать эмбриологов более эффективными и точными, они смогут найти сперму, которую иначе не нашли бы. Это дает мужчине шанс стать отцом своих собственных биологических детей».

Команда UTS теперь готова провести клинические испытания своего ИИ. «Настоящая живая беременность – это следующий шаг», – говорит доктор Василеску.