KI-unterstützte Empfängnis: Die Reproduktion wird automatisiert

Künstliche Intelligenz (KI) hat in die Quelle des Lebens eingegriffen – die Empfängnis. Das erste Baby, das durch assistierte Befruchtung mit einem vollständig automatisierten, digital gesteuerten System der intrazytoplasmatischen Spermieninjektion (ICSI) empfangen wurde, heißt Luis und wurde vor dreizehn Monaten in der Hope IVF-Klinik in Guadalajara, Mexiko, geboren. Luis‘ Eltern erfuhren 2023 von der Prototypstudie, die von Conceivable Life Sciences in Zusammenarbeit mit Hope IVF, einer privaten Klinik in Mexiko-Stadt, geleitet wurde, und wurden die Eltern des ersten Neugeborenen, das mit Hilfe von künstlicher Intelligenz empfangen wurde.

Luis wurde zusammen mit siebzehn anderen Babys in dieser Klinik geboren, dank des Biotechnologieunternehmens Conceivable Life Sciences. Die Prototypstudie umfasste 41 Patienten und hat bereits zu 21 Schwangerschaften und 18 Lebendgeburten geführt. Das innovative ICSI-Robotersystem, das von künstlicher Intelligenz betrieben wird, unterstützt Ärzte im ersten Schritt zur Automatisierung von IVF-Behandlungen. Das entfernte ICSI-Verfahren ermöglicht einen viel sanfteren Ansatz zur Embryoerstellung und hilft, die Qualität der Ergebnisse auf mikroskopischer Ebene zu verbessern.

Amerikanisch-Mexikanisches Experiment

Heute unterstützt künstliche Intelligenz diese routinemäßige Methode der assistierten Befruchtung, nämlich das Einspritzen von Spermien in ein reifes Ei, die Ende des letzten Jahrhunderts entwickelt und weit akzeptiert wurde. Der Text über das innovative digital gesteuerte System wurde in der medizinischen Fachzeitschrift Reproductive BioMedicine Online veröffentlicht.

Das automatisierte System wurde von einem multidisziplinären Team von Experten von Conceivable Life Sciences in New York und Guadalajara, Mexiko, unter der Leitung des Embryologen Dr. Jacques Cohen, dem Chefarzt der Klinik und Direktor Dr. Alejandrom Chávez-Badiolom, und dem Chefingenieur und Professor Dr. Gerardom Mendizabal-Ruizom entworfen. Unfruchtbarkeit wurde unter Aufsicht in der Hope IVF Mexico Klinik im Rahmen einer Pilotstudie zu verschiedenen Automatisierungsprozessen im Fruchtbarkeitslabor behandelt. Diese Studie bewies, dass es möglich ist, Robotik im IVF-Labor für die Fernimplementierung von ICSI, intrazytoplasmatischer Spermieninjektion, zur Erstellung eines Embryos zu steuern. Die Kombination von Robotik und KI-Algorithmen ermöglichte es dem Wissenschaftlerteam, den Prozess aus der Ferne zu steuern. Im Vergleich zu bestehenden manuellen Methoden hilft ICSI, eine konsistente Behandlung mit größerer Präzision und einem kontrollierten Ansatz zur Kombination von Ei und Spermium sicherzustellen.

Schnelles Verfahren

Das System wurde als Arbeitsplatz entwickelt, der jeden der 23 Schritte des Standard-ICSI-Verfahrens automatisiert. Diese Schritte werden unabhängig, unter der Kontrolle von künstlicher Intelligenz oder unter der digitalen Kontrolle eines entfernten Operators durchgeführt. Präklinische Studien wurden an Tieren durchgeführt, um die Sicherheit und Wirksamkeit des Verfahrens zu gewährleisten. Empfängnis und erfolgreiche Entbindung wurden bei einer 40-jährigen Frau erreicht, die zur Behandlung in die Hope IVF Klinik überwiesen wurde, nachdem ein vorheriger IVF-Versuch nur ein reifes Ei und keine Embryonen hervorgebracht hatte. Im Forschungszyklus wurden fünf Eier einer Befruchtung mit automatisierter ICSI unterzogen, und drei wurden mit standardmäßiger manueller ICSI kontrolliert.

Das automatisierte System wurde vor Ort eingerichtet, aber danach gaben entfernte Operatoren, die sich in der Klinik in Guadalajara und New York befanden, Befehle über eine digitale Schnittstelle, um jeden der 23 Mikrospritzen-Schritte für jedes Ei (insgesamt 115 Schritte) durchzuführen. Das gesamte Verfahren dauerte neun Minuten und 56 Sekunden pro Ei, was etwas länger ist als die routinemäßige manuelle ICSI, aber eine signifikante Zeitersparnis wird erwartet. Vier von fünf injizierten Eiern im automatisierten System wurden normal befruchtet, ebenso wie alle drei aus der Kontrollgruppe, die manuell befruchtet wurden. Ein hochwertiger Embryo, der sich bis zur Blastozystenphase (frühe Phase der Embryonalentwicklung) entwickelte, wurde mit dem automatisierten, fernbedienten System in New York befruchtet, das 3700 Kilometer von Guadalajara entfernt ist. Nachdem diese aufgetaute Blastozyste im nächsten Zyklus transferiert wurde, verlief die Schwangerschaft normal bis zur Entbindung eines gesunden männlichen Kindes.

Diese Innovation wird die ICSI-Verfahren, die Embryologen derzeit manuell durchführen, erheblich beeinflussen, indem Mikrospritzen-Systeme verwendet werden.

Bessere Ergebnisse

Tatsächlich haben Studien gezeigt, dass die Leistung der bestehenden ICSI je nach dem Arzt, der sie durchführt, erheblich variieren kann. Daher ist die Automatisierung dieses Verfahrens laut Dr. Cohen eine Transformation, die Präzision und Effizienz erhöht und gleichzeitig konsistente Ergebnisse gewährleistet, indem der Stress für den operierenden Arzt reduziert wird. Seiner Meinung nach bringt das automatisierte Verfahren nicht nur Standardisierung, sondern verbessert auch die Überlebensrate der Eier und optimiert den Zeitpunkt der Injektion. Darüber hinaus hat die künstliche Intelligenz erhebliche Fortschritte im IVF-Labor durch Verbesserungen bei der Auswahl von Spermien und Eiern gebracht. Bei der Anwendung des neuesten Systems werden Spermien in eine Pipette (ein Gerät zur genauen Messung des Flüssigkeitsvolumens) zur Injektion eingeführt und die Mikrospritze innerhalb des Eies geleitet.

– Mit künstlicher Intelligenz wählt das System autonom Spermien aus und immobilisiert präzise deren Mittelteil mit einem Laser, bereit zur Injektion, und führt dieses schnelle und präzise Verfahren mit einer Genauigkeit aus, die die menschlichen Fähigkeiten übertrifft – erklärte Dr. Mendizabal-Ruiz.

Mathematische Präzision

Das neue ICSI-System wendet mathematische Algorithmen und Robotik während des gesamten Befruchtungsprozesses für eine präzise Schritt-für-Schritt-Ausführung an, weshalb die Leistung in Zukunft besser sein wird als bei der Durchführung durch Ärzte. Dr. Chávez-Badiola erklärte, dass dieses innovative System alle vorherigen Entwicklungen in der ICSI ersetzt, indem es jedes Mikrospritzenverfahren, die zusätzliche Handhabung von Spermien und die Auswahl von Spermien und Eiern mithilfe von künstlicher Intelligenz automatisiert.

– Die Automatisierung ermöglicht es uns nicht nur, diese Themen mit robotischer Präzision zu standardisieren, sondern auch zu skalieren und sicherzustellen, dass die besten Embryologen jeden Patienten überall auf der Welt jederzeit behandeln können. Jetzt wird die Gültigkeit des Systems in breiteren Behandlungsmöglichkeiten von seiner sicheren Leistung in einer Studie mit mehreren Fällen abhängen. Die vorherige Entwicklung, die durch ein gesundes lebend geborenes Kind bestätigt wurde, markiert einen bedeutenden Schritt in Richtung vollständiger Automatisierung der assistierten Befruchtung – erklärte Dr. Chávez-Badiola.

Multinationale Prozesse

Die Automatisierung ist bereits zu einer Standardpraxis in der Embryokultur geworden, wobei Inkubatoren sie mit Bildern visualisieren, die durch Hochgeschwindigkeitsbilder erstellt wurden, und künstliche Intelligenz die Entwicklung überwacht und Ergebnisse vorhersagt. Sie wird auch während der Kryokonservierung von Eiern, Spermien und Embryonen sowie in Verfahren zur Bewertung und Vorbereitung von Spermien angewendet. Ein Embryologe überwacht weiterhin den Roboter und die Verfahren, und es wird immer ein klinisches Team geben, das das automatisierte Labor überwacht. Das Remote-Management ermöglicht es globalen Teams, automatisierte Labore außerhalb der regulären Arbeitszeiten zu verwalten und den Arbeitstag auf zwanzig Stunden zu verlängern.

Darüber hinaus kann das System, da es aus der Ferne gesteuert werden kann, ein Spezialist in einem Land Befruchtungsverfahren für Patienten in einem anderen Land durchführen. Bisher ist eine Erfolgsquote von 51 % sehr gut, und die Forscher haben auch festgestellt, dass Embryonen, die mit dem KI-unterstützten ICSI-System erstellt wurden, ebenso gute oder sogar bessere Entwicklungspotenziale haben als die von Menschen geschaffenen, was zu hochwertigen Blastozysten führt, dem Stadium, in dem Embryonen in die Gebärmutter transferiert werden.

Moralischer Konflikt

Die drängende Frage bleibt jedoch – die Ethik der Anwendung von künstlicher Intelligenz, insbesondere in einem so sensiblen Bereich wie der assistierten Befruchtung. Der reproduktive Endokrinologe und Unfruchtbarkeitsspezialist bei Genesis Fertility, Dr. Alexander Kotlyar, erklärte, dass neue Werkzeuge der künstlichen Intelligenz im Bereich der Fruchtbarkeit grundlegende ethische Prinzipien verbessern können, vorausgesetzt, sie werden sorgfältig bewertet und richtig geschult.

– Die ethische Debatte über künstliche Intelligenz erinnert mich an den langjährigen Konflikt über genetische Tests von Embryonen. In beiden Fällen besteht die Sorge, dass die Verwendung neuer Technologien, wie DNA-Testtechniken, den Patienten tatsächlich zugutekommen kann, beispielsweise bei der Empfängnis und der Geburt eines lebenden Kindes – sagte Dr. Kotlyar und erklärte, dass die Verwendung von künstlicher Intelligenz für Fruchtbarkeit seit der Geburt des ersten Testrohbaby vor über vierzig Jahren erheblich zugenommen hat.

– Diese Entwicklung kann teilweise darauf zurückgeführt werden, dass die Prozesse hinter den Algorithmen der künstlichen Intelligenz oft nicht transparent sind, was Fragen zu ihren Ergebnissen und ihrer Zuverlässigkeit aufwirft. Die Sorge ist noch größer, weil die Entscheidungsfindung zumindest teilweise einer Maschine anvertraut wird. Ich versichere den Patienten und der Öffentlichkeit, dass in beiden Fällen die Technologie immer gemäß den Prinzipien der grundlegenden medizinischen Ethik getestet wird und dass wir sie nicht verwenden, wenn wir diesen Prinzipien nicht treu bleiben können – erklärte Dr. Kotlyar.

Ungeachtet der möglichen Zweifel von Wissenschaftlern, Ethikern und der Öffentlichkeit werden diejenigen, die nicht auf natürliche Weise empfangen können, wahrscheinlich nicht viel darüber nachdenken, wie ethisch oder ob die KI-unterstützte Befruchtung überhaupt ethisch ist, sondern die Gelegenheit ergreifen, die ihnen in naher Zukunft geboten wird, die präziser und effektiver ist als die bestehende.