IVI bei der ASRM: Künstliche Intelligenz zur Spermienauswahl und Erkenntnisse zur Epigenetik

Spermienauswahl, dank künstlicher Intelligenz durchgeführte, einer der Schwerpunkte der Forschungsarbeit des IVI ist. Wir sind nicht nur Pioniere, was das Angebot an Lösungen in der Reproduktionsmedizin für unsere Patientinnen angeht, sondern ebenfalls Leader in der Forschung. Tatsächlich sind es unsere Forschungen, die es uns ermöglichen, die klinische Praxis zu verbessern und so unsere Erfolgsquoten zu steigern.

Ein weiteres Jahr mehr haben wir am Kongress der American Society für Reproduktionsmedizin (ASRM), der 78. Veranstaltung, teilgenommen und dort unsere zahlreichen neuen Studien vorgestellt. Heute möchten wir Ihnen über drei dieser Arbeiten berichten: Künstliche Intelligenz (KI) zur Spermienauswahl, die bei der männlichen Infertilität angewendet wird, Epigenetik und der Dialog Mutter-Embryo, sowie, erneut KI, in diesem Fall zur Devitrifizierung von Embryonen.

Spermienauswahl mit Künstlicher Intelligenz

Viele Jahre hat sich die Forschung in der Reproduktionsmedizin vor allem auf die weibliche Infertilität konzentriert. Wir hingegen führen derzeit mehrere Forschungslinien durch, die auf den Mann zentriert sind. Wir wissen, dass der maskuline Faktor eine große Zahl an Paaren betrifft, die es nicht schaffen, Eltern zu werden.

Anlässlich des ASRM-Kongresses haben wir eine Studie mit dem Titel “ Hyperspectral imaging of single spermatozoa as a promising non-destructive objective tool for sperm selection prior to ICSI – determination of reproducibility and specificity” präsentiert. Darin analysieren wir, wie es die künstliche Intelligenz ermöglicht, auch die Behandlungsergebnisse zu verbessern, wenn sie bei der Spermienauswahl angewendet wird. Ziel ist schließlich, zu bestimmen, wie die für die Befruchtung der Eizelle am besten geeignete Samenzelle ausgewählt werden kann.

“Wir haben ein neuartiges Instrument geschaffen. Es setz auf eine nicht-invasive Samenanalyse durch Anwendung der Künstlichen Intelligenz (KI). Dies ermöglicht es uns, das individuelle biochemische Profil jedes einzelnen Spermiums zu definieren, ohne es für die Analyse manipulieren zu müssen. So können wir mit größerer Sicherheit erfahren, welche die geeignetsten Samenzellen für den Fortpflanzungserfolg sind“. So erklärte es Herr Dr. Nicolás Garrido, Direktor der Stiftung „Fundación IVI“ und Leiter dieser Studie.

Erkennen, welche Samenzelle zur Blastozyste führt

Durch die Anwendung künstlicher Intelligenz bei der Auswahl von Spermien sprechen wir auch von einer nicht-invasiven Technik, die  obendrein genauer ist wie Herr Dr. Garrido im Folgenden erläuterte:

“Bisher wurden die biochemischen Informationen der Spermien ausschließlich anhand invasiver Techniken untersucht. Dank dieser Studie sind wir in der Lage, einer Samenzelle auf unbedenkliche Weise eine eindeutige und unverwechselbare DNA zuzuordnen und sie unter anderen Samenzellen zu erkennen. Hierzu mussten wir zunächst fähig sein, zu prüfen, dass das, was wir gemessen haben, reproduzierbar und für eine konkrete Samenzelle innerhalb derselben Samenprobe einzigartig und charakteristisch ist, jedoch nicht für  eine andere. Von diesem Punkt an konnten wir die Ergebnisse der Samenzellen, die wir mikroinjiziert haben, auf ihre jeweiligen Charakteristiken untersuchen. So können wir wissen, welche zur Blastozyste, zum Neugeborenen führen…, und damit diejenigen auswählen, die das geeignetste Profil aufweisen, wodurch letztlich die Behandlungsergebnisse verbessert werden“, kommentierte Dr. Garrido.

Wie entwickelt sich ein Embryo nach der Devitrifizierung?

Bei IVI sind wir Vorreiter in der Anwendung der künstlichen Intelligenz auf verschiedene Verfahren der Reproduktionsmedizin. So konzentriert sich eine weitere, beim ASRM-Kongress vorgestellte Studie auf die Evolution der Embryonen, nachdem sie aufgetaut wurden, um den Transfer durchzuführen. Ein neuer Fortschritt, der es in diesem Fall erlaubt, die Möglichkeit zu untersuchen, wann ein aufgetauter Embryo zu einem Neugeborenen führt.

Herr Dr. Marcos Meseguer, Embryologe und wissenschaftlicher Leiter bei IVI Valencia, hat bereits verschiedene Studien zur Nutzung künstlicher Intelligenz bei assistierten Reproduktionsbehandlungen koordiniert. Konkret wurden bei der letzten Veranstaltung der ESHRE wichtige Erkenntnisse präsentiert, die bei der Embryonenauswahl angewendet wurden.

“Wir haben vielversprechende Ergebnisse erreicht, die uns dabei helfen, den Wunsch unserer Patienten in kürzester Zeit und mit größeren Garantien zu erfüllen. Die vorliegende Arbeit geht noch ein bisschen darüber hinaus: Wir haben festgestellt, wie die Analyse der embryonalen Entwicklung mithilfe der künstlichen Intelligenz nach dem Auftauen der Embryonen ein Indiz für das Potential dieser Embryonen sein kann, sich zu einem Baby zu entwickeln“, wie Dr. Meseguer erläuterte.

Überwachung der Devitrifizierung in Echtzeit

Einmal mehr führt IVI die Forschung auf diesem Gebiet an, und zwar mit der Arbeit mit dem Titel “ Application of Artificial Intelligence on vitrified/warmed embryos: prediction of live birth from post-warmed blastocyst dynamics”.

“Anstatt den Embryo in einen konventionellen Brutkasten zu setzen, um nach seinem Auftauen auf den Moment seines Transfers in die Gebärmutter zu warten, wie dies üblicherweise gemacht wird, haben wir ihn in den kinematographischen Brutkasten „Embryoscope“ gesetzt. Auf diese Weise konnten wir einen Film von der embryonalen Entwicklung gewinnen, der uns zeigt, wie  sich das Aussehen des Embryos während der vier Stunden verändert, die er im Brutkasten bleibt. Und damit haben wir auch herausgefunden, dass wir anhand des Verhaltens des Embryos während seines Auftauens auch seine Möglichkeiten einer Einnistung erkennen können. Dies ist durch einen KI-Algorithmus möglich, der es uns erlaubt, seine Entwicklung während dieses Zeitraums vor seinem Transfer zu evaluieren“, fügte Dr. Meseguer hinzu.

Mutter-Embryo-Dialog

Behandlungen mit gespendeten Eizellen lösen auf emotionaler Ebene viele Zweifel und Ängste aus, etwas, worüber wir bei IVI Bescheid wissen und wofür wir eine besondere Unterstützung und Betreuung seitens unseres psychologischen Teams anbieten. Aus medizinischer Sicht bietet die Epigenetik Antwort auf viele dieser Unsicherheiten.

Beim ASRM-Kongress haben wir eine Arbeit vorgestellt, die einen Fortschritt in dieser Frage darstellt, denn sie beweist, dass sich zwischen einer Schwangeren und ihrem Embryo ein „Dialog“ entwickelt. Der Ausgangspunkt ist die eigentliche Epigenetik, der Beweis, dass das „Milieu der Gebärmutter großen Einfluss auf die ersten Entwicklungsetappen des Embryos hat, das wichtig ist, damit es zu einer korrekten Einnistung kommt und sich die Schwangerschaft bis zur Geburt weiterentwickelt“. So erklärte es Frau Dr. Hortensia Ferrero, Forscherin der Fundación IVI.

“Diese Studie startete mit einer klaren Zielsetzung: Nachzuweisen, dass die Gebärmutterschleimhaut mit dem Embryo kommuniziert, damit sich dieser einnistet, und diese Kommunikation spielt auch eine Rolle bei Prozessen, die Einfluss auf die Aufnahmefähigkeit der Gebärmutterschleimhaut und die embryonale Entwicklung haben und dafür erforderlich sind, dass es zu einer erfolgreichen Einnistung kommt. So lassen unsere Daten vermuten, dass die Gebärmutterschleimhaut Bläschen absondert, die Mikroregulatoren genetischer Expressionen enthalten (miRNA), die vom Embryo internalisiert werden und die bei der Einnistung und seiner  bei der frühen Entwicklung involvierten biologischen Prozesse modulieren. Diese miRNA könnten Einnistungsindikatoren sein und sogar nützlich für die Verbesserung der Erfolgsquoten bei den Reproduktionsbehandlungen“, schloss Frau Dr. Ferrero, leitende Forscherin bei dieser Studie.

Die Studie mit dem Titel “ Human blastocysts uptake extracelular vesicles secreted by primary endometrial epitelial cells containing miRNAs related to implantation and early embryo development” hat die Auszeichnung “Endometriosis SIG Prize Paper – Best in Basic Science” erhalten.

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