Согласно исследованию, проведенному учеными из Weill Cornell Medicine, новая система, основанная на искусственном интеллекте, может точно оценить хромосомный статус эмбрионов, полученных путем экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), используя только покадровые видеоизображения эмбрионов и возраст матери.
Новая система, получившая название «BELA” и описанная в статье, опубликованной 5 сентября в Nature Communications, является новейшей платформой на базе искусственного интеллекта для оценки того, имеет ли эмбрион нормальное (эуплоидное) или аномальное (анеуплоидное) число хромосом — ключевой фактор, определяющий успех ЭКО. В отличие от предыдущих подходов, основанных на искусственном интеллекте, BELA не нужно учитывать субъективные оценки эмбриологов. Таким образом, он является объективным, обобщаемым показателем и, если его полезность будет подтверждена в ходе клинических испытаний, когда-нибудь может быть широко использован в эмбриологических клиниках для повышения эффективности процесса ЭКО.
“Это полностью автоматизированный и более объективный подход по сравнению с предыдущими подходами, а больший объем данных изображений, которые он использует, может повысить эффективность прогнозирования”, — сказал старший автор исследования доктор Иман Хаджирасулиха, доцент кафедры физиологии и биофизики и сотрудник Английского института точной медицины в Weill Cornell Medicine.
Первым автором исследования был Сурадж Раджендран, докторант лаборатории доктора Хаджирасулихи. Эмбриологическую работу в рамках исследования возглавляла д-р Никица Занинович, доцент кафедры эмбриологии в клиническом акушерстве и гинекологии и директор лаборатории эмбриологии в Центре репродуктивной медицины Рональда О. Перельмана и Клаудии Коэн (CRM) в медицинском центре Weill Cornell Medicine и пресвитерианском медицинском центре Weill Cornell Medical Center в Нью-Йорке. Зев Розенвакс, директор и главный врач CRM, а также заслуженный профессор репродуктивной медицины в акушерстве и гинекологии в медицинском центре Weill Cornell Medicine в Ревлоне, были соавторами исследования.
Эмбриологи обычно оценивают качество эмбриона после ЭКО, исследуя его под микроскопом. Если он выглядит относительно нормально, но есть основания подозревать возможные проблемы, например, в случае преклонного возраста матери, они могут более непосредственно проверить его хромосомный статус. Тест “золотого стандарта” — это несколько рискованная процедура, похожая на биопсию, которая называется предимплантационным генетическим тестированием на анеуплоидию (PGT-A). В последние годы эмбриологи объединились с экспертами по компьютерам и искусственному интеллекту, чтобы найти способы автоматизировать часть этого рабочего процесса и улучшить результаты. В исследовании, проведенном в 2022 году, доктор Дж. Хаджирасулиха и его коллеги разработали систему на основе искусственного интеллекта под названием STORK-A, которая использует одно микроскопическое изображение эмбриона, а также возраст матери и оценку эмбриологов, чтобы предсказать плоидность эмбриона с точностью около 70 процентов.
Исследователи разработали BELA для получения точного прогноза плоидности независимо от оценок эмбриологов. Сердцем системы является модель машинного обучения, которая анализирует девять покадровых видеоизображений эмбриона под микроскопом с ключевым интервалом примерно в пять дней после оплодотворения, чтобы получить оценку качества эмбриона. Затем система использует этот показатель и возраст матери для прогнозирования эуплоидии или анеуплоидии.
Исследователи обучили модель на основе набора данных Weill Cornell Medicine CRM, который был идентифицирован с помощью последовательностей изображений почти 2000 эмбрионов и их статуса плоидности, протестированного методом PGT-A. Затем они протестировали модель на новых наборах данных Weill Cornell Medicine CRM и наборах данных из отдельных крупных клиник ЭКО во Флориде и Испании. Они обнаружили, что модель предсказывала плоидность с умеренно более высокой точностью, чем предыдущие версии, и хорошо работала для внешних и внутренних наборов данных.
Следующим шагом, по словам исследователей, является перспективная проверка прогностической способности BELA в рандомизированном контролируемом клиническом исследовании, которое они в настоящее время планируют.
“Подобные модели BELA и AI могут расширить доступность ЭКО в регионах, которые не имеют доступа к передовым технологиям ЭКО и тестированию на ПГТ, что повысит справедливость в оказании помощи при ЭКО во всем мире”, — сказал д-р Занинович.
Тот факт, что BELA настроена на обработку огромного количества данных изображений для каждого эмбриона, также наводит исследователей на мысль о том, что ее можно использовать не только для прогнозирования плоидности.
“Мы надеемся, что эта модель может быть полезна также для общей оценки качества эмбрионов, прогнозирования стадии развития эмбриона и других функций, которые эмбриологическая клиника могла бы адаптировать для своих собственных нужд”, — сказал Раджендран.
Многие врачи и ученые Weill Cornell Medicine поддерживают отношения и сотрудничают с внешними организациями для содействия научным инновациям и предоставления экспертных рекомендаций. Учреждение публикует эти данные для обеспечения прозрачности.
Источник: Центр репродуктивной медицины и бесплодия, д-р Иман Хаджирасулиха, д-р Никица Занинович, д-р Зев Розенвакс, Английский институт точной медицины, акушерства и гинекологии, Исследования, Новости WCM
