От бесплодия страдает 7% мужского населения. Теперь искусственный интеллект (ИИ) может помочь решить эту проблему.
Доктор Стивен Василеску говорит, что программное обеспечение ИИ, разработанное им и его командой, может обнаруживать сперматозоиды в образцах, взятых у мужчин с тяжелой формой бесплодия, в 1 000 раз быстрее, чем высококвалифицированная пара глаз.
«ИИ может выделить потенциально жизнеспособный сперматозоид еще до того, как человек сможет обработать то, на что он смотрит», — добавил Стивен.
Доктор Василеску является биомедицинским инженером Сиднейского технологического университета (UTS) в Австралии и основателем медицинской компании NeoGenix Biosciences.
Система, которую он и его коллеги разработали, называется SpermSearch.
Она была разработана, чтобы помочь мужчинам, у которых в эякуляте вообще нет сперматозоидов, а это 10% бесплодных мужчин — состояние, которое называется необструктивной азооспермией (НОА).
Обычно в таких случаях небольшую часть яичек удаляют хирургическим путем и доставляют в лабораторию, где эмбриолог вручную ищет здоровые сперматозоиды.
Ткань рассекают и исследуют под микроскопом. Если находят жизнеспособные сперматозоиды, их извлекают и вводят в яйцеклетку.
Этот процесс, по словам д-ра Василеску, может занять у нескольких сотрудников шесть или семь часов, и существует опасность усталости и неточности.
«Когда эмбриолог смотрит в микроскоп, он видит сплошной беспорядок — звездное небо из клеток, — говорит Василеску.
«Там есть кровь и ткани. Там может быть всего 10 сперматозоидов, но там могут быть миллионы других клеток. Это как иголка в стоге сена», — говорит доктор Василеску.
Он говорит, что, напротив, SpermSearch может найти любой здоровый сперматозоид за считанные секунды, когда фотографии образцов немедленно загружаются в компьютер.
Чтобы достичь такой скорости, доктор Василеску и его коллеги обучили искусственный интеллект идентифицировать сперматозоиды в этих сложных образцах тканей, показав ему тысячи таких изображений.
В опубликованной научной статье команда биомедицинской инженерии UTS сообщила, что в тесте SpermSearch был в 1 000 раз быстрее, чем опытный эмбриолог.
Однако SpermSearch не предназначен для замены эмбриологов, а скорее как вспомогательный инструмент.
Доктор Сара Мартинс да Силва говорит, что такая скорость поиска любого сперматозоида является жизненно важной. «Время имеет решающее значение, — говорит клинический читатель по репродуктивной медицине в Университете Данди.
«Если у вас есть кто-то, кто сдал яйцеклетки, и у вас есть яйцеклетки, которые нужно оплодотворить, у нас есть только небольшое временное окно, чтобы сделать это. Ускорение процесса было бы чрезвычайно полезным».
За последние четыре десятилетия количество сперматозоидов уменьшилось вдвое, поэтому бесплодие остается растущей проблемой.
Факторы, стоящие за падением мужской фертильности, как сообщается, включают в себя все — от загрязнения окружающей среды и курения до плохого питания, недостаточной физической активности и чрезмерного стресса.
Доктор Мэриг Галлахер — еще один ученый, который работает над тем, чтобы помочь мужчинам с проблемами бесплодия.
Доцент Центра системного моделирования и количественной биомедицины Бирмингемского университета, его новая методика использует программное обеспечение для визуализации, чтобы отслеживать скорость и движение хвостов сперматозоидов.
«Наблюдение за хвостом дает представление о состоянии образца», — говорит он. «Минутное изменение может сказать нам, находится ли сперматозоид в стрессовом состоянии, собирается ли он умереть или реагирует на биологический сигнал».
Между тем, компания Examen, базирующаяся в Белфасте, использует метод, известный как гель-электрофорез в одноклеточном геле, для выявления повреждений ДНК в отдельных сперматозоидах.
Профессор Шина Льюис и ее команда разрабатывают эту методику уже более 20 лет.
Однако профессор Льюис, которая является почетным профессором репродуктивной медицины в Университете Квинс в Белфасте и генеральным директором Examen, говорит, что, хотя разработки в области использования ИИ захватывают, медицина движется очень медленно.
Например, SpermSearch пока находится на стадии подтверждения концепции после очень небольшого исследования, в котором приняли участие только семь пациентов.
«Это еще ничего не значит, — говорит профессор Льюис. «Промежуток времени между тем, как что-то находится на стадии доказательства концепции, и тем, как оно становится коммерчески доступным, составляет, вероятно, от двух до пяти лет.
«Впереди еще долгий путь. Он также направлен на очень небольшую группу мужчин, которые имеют НОА. Все, что вы можете сделать — это фантастически, но это никогда не станет мейнстримом».
Вернувшись в Сидней, доктор Василеску говорит, что лечение, подобное их, является «последней остановкой».
«Это может быть разницей между оплодотворением яйцеклетки — или просто прекращением лечения, — говорит он.
«Если мы сможем сделать работу эмбриолога более эффективной, более точной, он может найти сперматозоиды, которые иначе не нашел бы. Это даст мужчине шанс стать отцом собственных биологических детей».
Сейчас команда UTS готова к клиническим испытаниям своего искусственного интеллекта. «Настоящая живая беременность — это следующий шаг», — говорит доктор Василеску.