Это переломный момент для экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), которое может быть сложным и дорогостоящим. Врачи надеются, что искусственный интеллект сделает этот процесс более эффективным.
Экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО) может быть длительным, рискованным и, для многих, разочаровывающим процессом. В течение примерно двух недель женщина, которая надеется забеременеть, будет принимать гормональные препараты, чтобы яичники вырабатывали несколько яйцеклеток. Затем у неё будут брать кровь несколько раз и регулярно проводить УЗИ, чтобы отслеживать развитие яйцеклеток. Как только врачи сочтут её готовой, она будет подготовлена к извлечению яйцеклеток — процедуре, требующей седации. Собранные яйцеклетки отправят в лабораторию, где их оплодотворят для создания эмбрионов.
После всего этого вероятность переноса эмбриона в матку составляет всего 50 %, и для успешной беременности часто требуется несколько циклов ЭКО. У некоторых женщин ЭКО никогда не даёт желаемых результатов, несмотря на высокую стоимость процедуры.
Тем не менее эта процедура широко распространена. Около двух процентов младенцев в США рождаются в результате ЭКО, и за четыре десятилетия, прошедшие с момента появления этой процедуры, во всём мире с помощью ЭКО родилось 10 миллионов детей. Но можно ли сделать ЭКО проще и эффективнее?
Несколько известных учёных и врачей в области репродуктивной медицины рассказали National Geographic , что благодаря достижениям в области искусственного интеллекта на горизонте замаячила новая захватывающая эра ЭКО. Последние разработки в области ИИ, в том числе технологии, позволяющие выявлять сперматозоиды, оценивать эмбрионы и отслеживать их развитие, призваны сделать эти процессы более доступными и эффективными для пациентов.
«Использование искусственного интеллекта в репродуктивной медицине находится на невероятном перепутье, которое вот-вот приведёт к буму и революции в сфере репродуктивного здоровья», — говорит Виктория С. Цзян, врач и репродуктивный эндокринолог в клинике Shady Grove Fertility в Атланте.
Выбор более здоровой спермы
Команда Центра репродуктивной медицины Колумбийского университета ожидает, что вскоре в США появится на свет первый ребёнок, зачатый с помощью ЭКО с использованием искусственного интеллекта. Пациентка забеременела в марте 2025 года после 15 неудачных циклов ЭКО.
Зев Уильямс, директор Центра репродуктивной медицины Колумбийского университета, использует экспериментальную систему под названием STAR (Sperm Tracking and Recovery, «Отслеживание и восстановление сперматозоидов») для решения критической проблемы в ЭКО: определения наиболее здоровых сперматозоидов. По словам Уильямса, STAR использует искусственный интеллект для определения здоровых сперматозоидов — то есть живых, подвижных и структурно неповреждённых, — которые в противном случае невозможно было бы обнаружить невооружённым глазом. После определения сперматозоидов робот извлекает клетки без использования центрифуги или других потенциально опасных методов. Процесс занимает всего несколько миллисекунд.
Без помощи искусственного интеллекта эмбриологу пришлось бы изучать образец под микроскопом, что могло бы занять несколько часов и в конечном счёте оказаться бесполезным. «В одном случае опытные технологи изучали образец в течение двух дней и не нашли ни одной сперматозоиды, — говорит Уильямс. — Затем образец был обработан с помощью STAR, и за час было найдено 44 сперматозоида».
В отличие от людей, ИИ может без устали анализировать миллионы изображений, выявляя едва заметные закономерности, которые может упустить человеческий глаз. «При тяжёлом мужском бесплодии сперматозоиды могут встречаться настолько редко, что даже опытные эмбриологи могут их не увидеть, — говорит Уильямс. — Это выходит за рамки человеческих возможностей, но вполне осуществимо с помощью специальных микрофлюидных чипов (которые используются для фотографирования и сортировки сперматозоидов), которые мы разработали, а также специализированных суперкомпьютеров и высокоскоростных систем визуализации, входящих в систему STAR». Далее за дело берутся люди: все последующие этапы ЭКО выполняются стандартными методами, говорит Уильямс.
По словам Уильямса, «первые результаты» были «очень обнадеживающими» Система неоднократно обнаруживала сперматозоиды в образцах многих мужчин, у которых ранее не было выявлено сперматозоидов, и на их основе успешно создавались эмбрионы.
Отслеживание наиболее здоровых эмбрионов
После того как сперматозоид встречается с яйцеклеткой, эмбрионы находятся в инкубаторе в течение пяти дней. На этом этапе эмбрион превращается в бластоцисту и оценивается по качеству его внутренних и внешних клеток. Оба компонента получают оценку A, B или C. Затем эти две буквы объединяются: бластоциста может получить оценку AA, если у неё самые качественные внутренние и внешние клетки, или BC, если у неё средние по качеству внутренние и низкие по качеству внешние клетки.
Чтобы оценить бластоцисту, эмбриолог просматривает покадровые видео или отдельные изображения эмбрионов, а также изучает их под микроскопом. Этот процесс субъективен, требует много времени и практически не изменился с момента рождения первого ребёнка в результате ЭКО в 1978 году. Но ИИ может изменить ситуацию: клиническое исследование 2024 года опубликовано в Nature Medicine показало, что система ИИ, обученная на данных о более чем 115 000 эмбрионах, почти так же хорошо, как люди, оценивает эмбрионы.
После сортировки эмбрионов часто проводится генетическое тестирование, чтобы определить, является ли эмбрион нормальным или аномальным. Обычно эмбриолог вручную проверяет каждый эмбрион, чтобы убедиться, что у него правильное количество хромосом. Здесь также может помочь искусственный интеллект.
В 2023 году Никица Занинович, доцент кафедры эмбриологии Медицинского колледжа Вейла Корнелла, и её коллеги опубликовали исследование в The Lancet , в котором говорится, что алгоритм искусственного интеллекта может определить, имеет ли эмбрион нормальное количество хромосом, с точностью около 70 %, что является статистически значимым показателем. Хотя традиционные методы биопсии в идеальных условиях дают точность около 90 %, в более сложных случаях она может быть ниже — например, при работе с мозаичными эмбрионами, содержащими смесь нормальных и аномальных клеток.
Исследователи обучили систему искусственного интеллекта, загрузив в неё изображения как нормальных, так и аномальных эмбрионов. На основе этих изображений ИИ научился определять, являются ли эмбрионы, не вошедшие в исходный набор данных, нормальными. Поскольку ИИ оценивает изображения, а не сам эмбрион, этот метод не такой инвазивный, как традиционная биопсия, и снижает риск повреждения хрупкого эмбриона.
Следующий шаг, по словам Занинович, — добавить в алгоритм новые уровни, чтобы он мог помогать на более ранних этапах процесса, например выявлять нездоровые яйцеклетки и прогнозировать, сколько яйцеклеток нужно женщине, чтобы обеспечить достаточное количество для успешной беременности.
Это также может помочь с этапами после аттестации и генетического тестирования, такими как оценка толщины слизистой оболочки матки, а также восприимчивости матки после переноса эмбриона. “Даже после [предимплантационного генетического тестирования] у вас все еще случаются выкидыши примерно в 10-15 процентах случаев”, - говорит Занинович. “И это может быть не связано с самим эмбрионом, но это может быть связано с общим самочувствием пациента”.
Ещё одна проблема, которую может помочь решить ИИ, связана с предотвращением возможных ошибок, в том числе с неправильной маркировкой эмбриона и его имплантацией другому пациенту. Эмбрионы настолько малы — их диаметр составляет всего 0,1–0,15 мм, — что ошибки случаются, хотя они редки.
«Если бы эмбрион случайно переместился в другое место в чашке Петри, традиционные системы этого бы не заметили, — говорит Чарльз Борманн, директор по эмбриологии в Массачусетском центре лечения бесплодия. — Системы искусственного интеллекта предназначены для отслеживания эмбрионов на протяжении всего процесса развития и подтверждения их идентичности на каждом этапе, что гарантирует правильную маркировку каждого эмбриона и его соответствие конкретному пациенту».
Деликатный процесс создания эмбриона занимает центральное место в компании at Conceivable, занимающейся ЭКО, базирующейся в Мексике. Алехандро Чавес-Бадиола, акушер-гинеколог и репродуктивный эндокринолог, использует роботизированную руку, управляемую искусственным интеллектом, для автоматизации более 200 этапов процесса ЭКО, включая отслеживание и транспортировку спермы, яйцеклетки и эмбрионов. Например, технология помогает определить «оптимальную» сперму, после чего в дело вступает роботизированная система, которая загружает сперму в инъекционную иглу, позиционирует яйцеклетку, а затем соединяет их в эмбрион. При этом система следит за целостностью яйцеклетки, чтобы она не была повреждена во время деликатного процесса.
Conceviable говорит, что результаты говорят сами за себя. В 2024 году с помощью их запатентованной технологии родился первый ребенок. По словам Чавеса-Бадиолы, с тех пор было зарегистрировано еще 17 живорождений.
(Может ли это стать концом менопаузы в том виде, в котором мы её знаем?)
Эксперты призывают к осторожности
Несмотря на разработки исследовательских институтов и стартапов, всё ещё есть причины опасаться ограничений, связанных с искусственным интеллектом и его использованием в репродуктивных технологиях.
Большая часть того, что происходит в американских лабораториях ЭКО, не контролируется государством. Только некоторые компоненты традиционного процесса ЭКО регулируются Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), в том числе некоторые медицинские устройства и лаборатории генетического тестирования. Клиники могут вступить в Общество вспомогательных репродуктивных технологий (SART), которое публикует данные об успешности процедур и следит за тем, чтобы клиники-участницы соблюдали этические нормы, но членство необязательно. Недавно Центры по контролю и профилактике заболеваний расформировали свою команду по ЭКО.
Такое отсутствие надзора справедливо и для ЭКО с помощью искусственного интеллекта. Большинство текущих экспериментов не регулируются федеральным правительством, за исключением систем искусственного интеллекта, которые сортируют эмбрионы. Управление ПО САНИТАРНОМУ НАДЗОРУ ЗА КАЧЕСТВОМ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ И МЕДИКАМЕНТОВ рассматривает эти медицинские устройства и требует одобрения агентства. Единственный способ получить доступ к некоторым из новых вспомогательных репродуктивных технологий - это исследовательская деятельность, например, участие в одном из исследований в лаборатории типа Бормана или Заниновича. (На такие стартапы, как Conceivable, которые находятся за пределами США, эти правила не распространяются.)
Эксперты также отмечают, что существует множество этических вопросов, связанных с конфиденциальностью данных, предвзятостью алгоритмов и справедливостью.
Согласно статье, опубликованной в 2025 году в Журнале гинекологии, акушерства и репродукции человека, многие алгоритмы ИИ сложны для понимания как врачами, так и пациентами и, по сути, представляют собой «чёрные ящики» из-за отсутствия прозрачности. Это может быть проблемой, говорит Али Аббара, доцент кафедры эндокринологии Имперского колледжа Лондона, поскольку ИИ может принимать «нелогичные» решения, о которых эмбриологи не знают. Например, если по случайному совпадению многие нормальные эмбрионы были получены из одного и того же инкубатора в лаборатории, модель ИИ может ошибочно предположить, что если эмбрион находится в определённом инкубаторе, то он, скорее всего, нормальный. Или она может начать учитывать такие факторы, как освещение, и неправильно классифицировать эмбрион как аномальный только потому, что изображение немного темнее. Кроме того, в статье отмечается, что, поскольку системы ИИ обучаются на больших и зачастую конфиденциальных наборах данных, существует вероятность утечки или неправомерного использования данных.
Исследователи разделяют опасения по поводу «чёрного ящика». «Люди немного обеспокоены этим, потому что в сфере здравоохранения важно понимать, как всё работает, и в какой-то степени доверять этому», — говорит Аббара. По словам Заниновича, решить эту проблему могут прозрачные модели ИИ, демонстрирующие свою работу.
Цзян предупреждает, что в области репродуктивной эндокринологии и лечения бесплодия часто используются новые технологии до того, как они будут готовы к полноценному применению. Она приводит в пример преимплантационное генетическое тестирование для оценки полигенного риска (PGT-P) — подвид генетического тестирования, который позволяет оценить всё: от хромосомных и генных нарушений, таких как синдром Дауна и серповидноклеточная анемия, до диабета, риска сердечных заболеваний и интеллекта.
«PGT-P использует небольшой образец из нескольких клеток плацентарного слоя эмбриона для проведения генетического анализа тысяч генов», — говорит Цзян, добавляя, что этот метод даёт вероятностные, а не точные прогнозы. «Я думаю об этом как о прогнозе погоды: вероятность дождя 30 % не означает, что он будет, а вероятность сердечного приступа в 5 % не означает, что человек не может им заболеть». Однако ПГТ-ПГТ часто предлагают пациентам, проходящим ЭКО, в качестве гарантии здоровья ребёнка или наличия у него определённых генетических особенностей, несмотря на отсутствие исследований, подтверждающих точность этого метода.
Эта аналогия справедлива и для ИИ, и эксперты предупреждают пациентов, чтобы те не слишком надеялись на гарантированный результат. Тем не менее исследователи с оптимизмом смотрят в будущее, хотя и предупреждают, что ИИ должен быть партнёром в лечении, а не единственным поставщиком услуг. «ИИ может давать рекомендации и аналитические данные, но медицинская ответственность и самостоятельность пациента никогда не должны передаваться алгоритму», — говорит Борманн. Уильямс соглашается: «ИИ должен поддерживать, а не подменять решения врача», — говорит он. «Как и в случае с любой другой эффективной инновацией, здесь важны ответственное использование, прозрачность и клинический контроль».