Μια πρωτοποριακή τεχνολογία που βασίζεται στην τεχνητή νοημοσύνη έδωσε ελπίδα σε εκατομμύρια άνδρες που αντιμετωπίζουν στειρότητα. Στις ΗΠΑ, ένας ασθενής που πέρασε δύο δεκαετίες προσπαθώντας ανεπιτυχώς να αποκτήσει παιδί κατάφερε τελικά να γίνει πατέρας χάρη σε ένα νέο σύστημα που αναπτύχθηκε από το Columbia University Fertility Center. Το σύστημα, που φέρει το όνομα STAR (Sperm Tracking and Recovery), συνδυάζει μικρορομποτική, μικρορευστομηχανική και αλγόριθμους τεχνητής νοημοσύνης για να εντοπίζει και να ανακτά βιώσιμα σπερματοζωάρια ακόμα και στις πιο δύσκολες περιπτώσεις ανδρικής υπογονιμότητας.
Η τεχνολογία STAR στοχεύει σε ένα από τα πιο απαιτητικά πεδία της αναπαραγωγικής ιατρικής: την ανεύρεση σπερματοζωαρίων σε άνδρες με αζωοσπερμία, μια πάθηση όπου το σπέρμα περιέχει ελάχιστα ή καθόλου ζωντανά κύτταρα. Η αζωοσπερμία επηρεάζει περίπου το 10-15% των ανδρών με υπογονιμότητα, και μέχρι σήμερα η διάγνωσή της συνοδευόταν από επίπονες, συχνά ανεπιτυχείς διαδικασίες.
Όπως εξηγεί ο Zev Williams, διευθυντής του Columbia University Fertility Center και επικεφαλής της μελέτης,
Συχνά ένα δείγμα σπέρματος φαίνεται φυσιολογικό με γυμνό μάτι, αλλά κάτω από το μικροσκόπιο αποκαλύπτει μόνο κυτταρικά υπολείμματα. Δεν υπάρχει τίποτα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί.
Οι μέχρι τώρα μέθοδοι για την ανίχνευση και ανάκτηση βιώσιμων σπερματοζωαρίων σε τέτοιες περιπτώσεις βασίζονταν είτε σε μικροχειρουργικές επεμβάσεις, όπου οι γιατροί αφαιρούσαν δείγματα απευθείας από τους όρχεις, είτε σε χειροκίνητη ανάλυση των δειγμάτων κάτω από το μικροσκόπιο. Και οι δύο προσεγγίσεις όμως είχαν σοβαρά μειονεκτήματα: οι πρώτες ενέχουν κινδύνους για τη γονιμότητα και τα επίπεδα τεστοστερόνης, ενώ οι δεύτερες απαιτούν ώρες εργασίας και μπορεί να προκαλέσουν βλάβη στα ελάχιστα κύτταρα που υπάρχουν.
Απέναντι σε αυτά τα όρια, οι ερευνητές του Columbia ανέπτυξαν το STAR, μια υβριδική τεχνολογία που αξιοποιεί την τεχνητή νοημοσύνη για να επιταχύνει και να αυτοματοποιήσει τη διαδικασία. Το σύστημα συνδυάζει τρεις πυλώνες: απεικόνιση εξαιρετικά υψηλής ανάλυσης, μικρορευστομηχανική για τον χειρισμό δειγμάτων και ένα ρομποτικό βραχίονα που καθοδηγείται από AI.
Μέσα σε μία ώρα, το STAR μπορεί να αναλύσει περισσότερες από 8 εκατομμύρια εικόνες από ένα δείγμα σπέρματος, ανιχνεύοντας ακόμα και ένα μεμονωμένο ζωντανό σπερματοζωάριο ανάμεσα σε εκατομμύρια άχρηστα κύτταρα και υπολείμματα. Όταν το AI εντοπίζει ένα πιθανό σπερματοζωάριο, ενεργοποιεί μικροκανάλια που απομονώνουν την περιοχή, και στη συνέχεια ένας ρομποτικός βραχίονας συλλέγει το κύτταρο μέσα σε λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου, χωρίς να το τραυματίσει.
Η πρώτη επιτυχημένη χρήση του STAR ήρθε με έναν άνδρα που πάλευε επί 20 χρόνια να αποκτήσει παιδί. Είχε ήδη δοκιμάσει πολλαπλούς κύκλους εξωσωματικής γονιμοποίησης, χειροκίνητες αναλύσεις σπέρματος και δύο χειρουργικές επεμβάσεις χωρίς αποτέλεσμα.
Χάρη στη νέα τεχνολογία, οι γιατροί κατάφεραν να εντοπίσουν δύο βιώσιμα σπερματοζωάρια μέσα σε δείγμα μόλις 3,5 ml, αφού ανέλυσαν περισσότερες από 2,5 εκατομμύρια εικόνες σε διάστημα δύο ωρών. Από αυτά τα δύο κύτταρα δημιουργήθηκαν δύο έμβρυα και το ένα εμφυτεύτηκε με επιτυχία, οδηγώντας τελικά σε εγκυμοσύνη και γέννηση.
Αν και πρόκειται μόνο για ένα περιστατικό, το αποτέλεσμα αυτό θεωρείται ιδιαίτερα ενθαρρυντικό. Ο Williams δήλωσε ότι η επιτυχία του STAR ανοίγει έναν νέο δρόμο για την αντιμετώπιση της ανδρικής στειρότητας, επισημαίνοντας ότι «σε πολλές περιπτώσεις που παλαιότερα θεωρούνταν απελπιστικές, τώρα μπορούμε να προσφέρουμε μια πραγματική ελπίδα».
Η αποτελεσματικότητα του STAR βασίζεται στον συνδυασμό τριών διαφορετικών τεχνολογιών. Η απεικόνιση υψηλής ανάλυσης επιτρέπει την καταγραφή τεράστιου όγκου δεδομένων σε πραγματικό χρόνο. Η μικρορευστομηχανική χειρίζεται τις μικροσκοπικές ποσότητες υγρού με ακρίβεια μικρομέτρων. Τέλος, η τεχνητή νοημοσύνη αναλαμβάνει να εντοπίσει πρότυπα κίνησης και μορφής που διακρίνουν τα ζωντανά κύτταρα από τα νεκρά.
Το αποτέλεσμα είναι μια διαδικασία πολύ πιο γρήγορη και ασφαλής από την ανθρώπινη ανάλυση. Εκεί όπου ένας ειδικός θα χρειαζόταν ώρες για να εξετάσει ένα δείγμα, το STAR ολοκληρώνει τη δουλειά σε λίγα λεπτά και με μεγαλύτερη ακρίβεια.
Αν και η μέθοδος βρίσκεται ακόμη στα πρώτα της βήματα, η επιτυχία της υποδεικνύει πως η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να παίξει κρίσιμο ρόλο στην αναπαραγωγική ιατρική. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι, με περαιτέρω βελτιώσεις, το STAR θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί όχι μόνο για τη διάγνωση αλλά και για την αποθήκευση και διαχείριση σπερματοζωαρίων σε πολύπλοκες περιπτώσεις.
Το επόμενο βήμα είναι η διενέργεια ευρύτερων κλινικών δοκιμών ώστε να επιβεβαιωθεί η αποτελεσματικότητα της τεχνολογίας σε διαφορετικούς τύπους ασθενών. Αν όλα πάνε καλά, το STAR θα μπορούσε να μετατραπεί σε ένα βασικό εργαλείο για τα κέντρα γονιμότητας σε όλο τον κόσμο.
[source]
