После оплодотворения сперматозоидом яйцеклетки будущий эмбрион помещают в специальный инкубатор, где он находится в условиях, близких к внутриутробным. В течение 5–6 суток, до переноса в матку, эмбриолог наблюдает за тем, как он развивается.
Предоставлено Глебом Немковским
Эмбрион в стадии бластоцисты. Готов к пересадке в матку.
Задача специалиста – контролировать его развитие и выбрать для пересадки самый здоровый.
– "Традиционный" процесс выглядит так: эмбриолог в определённые промежутки времени, например с 16 до 20 часов после оплодотворения, с 24 до 32 часов и на 5-6 сутки развития, достаёт из инкубатора специальный планшет, где культивируются эмбрионы, и наблюдает за ними под микроскопом, – рассказывает Metro Глеб Немковский, руководитель проекта, преподаватель кафедры информационных и интернет-технологий в здравоохранении Центра цифровой медицины Сеченовского университета. – И вместо цельной картины у него лишь фрагменты, потому что некоторые патологии он может упустить. Проще говоря, не заметить, потому что посмотрел не в то время.
По его словам, помимо этого эмбрион подвергается стрессу: на это влияют перепады температур и состава газовой среды, где он содержится, засветка.
– Помимо преподавания я руковожу разработкой в компании "ВЕСТТРЭЙД ЛТД", где мы создали и производим отечественные инкубаторы с технологией таймлапс "ЭмбриоВизор", – продолжает он. – Технология предусматривает съёмку через строго фиксированный интервал времени. Для съёмки эмбрионы подсвечиваются слабым красным светом, безопасным для их здоровья.
Предоставлено Глебом Немковским
Дробление – одна из стадий развития эмбриона.
Эмбрионы снимают один раз в 10 минут. Этого достаточно для того, чтобы таймлапс-инкубатор зафиксировал все важные события и процессы, которые сопровождают развитие. И ничего не упустить, потому что система делает изображения автоматически, а эмбриолог может в любое удобное время их проанализировать.
– Раннее формирование и развитие человеческого эмбриона – процесс очень непростой, интересный и насыщенный событиями, – продолжает Глеб. – Поэтому следующей нашей задачей стало стандартизировать критерии и события, которые будем считать ключевыми в его развитии. И важно ещё ускорить процесс обработки изображений, поскольку анализ всех подряд снимков вручную занимает у специалистов много времени и ресурсов. Именно такую задачу я предложил решить студентам в рамках проекта Цифровой кафедры. Эксперимент получился удачным, и исследования мы будем продолжать.
Мужской организм вырабатывает сперматозоиды всю жизнь, а женщина уже рождается с определённым количеством яйцеклеток, которых с возрастом становится меньше. Помимо этого, генетический материал внутри яйцеклетки тоже стареет. Поэтому разговоры бабушек о том, что рожать нужно смолоду, происходят не просто так. Глеб Немковский, руководитель проекта
Команда исследователей во главе с Немковским собрала данные из лабораторий ЭКО, которые были получены через технологию таймлапс в инкубаторах. Затем эти данные анализировали студенты на кафедре, и на их основе молодые специалисты с помощью ИИ разработали систему классификации морфокинетического (совокупности качества и динамики развития) состояния эмбрионов от момента оплодотворения до стадии бластоцисты, когда приходит время переносить их в матку.
Представлено Глебом Немковским
Нормальное развитие эмбриона. На изображении видны два пронуклеуса (один от мамы, другой – от папы).
– Эта система предназначена для комплексной оценки развития эмбриона и определения времени наступления ключевых событий в его развитии. Мы отслеживаем время наступления и качество оплодотворения, дробления и другие признаки и события, на основании которых можно сделать вывод о качестве и способности к приживлению, – объясняет Глеб. – Дело в том, что уже на ранних стадиях можно увидеть различные патологии и отклонения в развитии. Самый простой пример – пронуклеусы. В случае нормального оплодотворения в норме их два. Если мы обнаруживаем три пронуклеуса, то крайне высока вероятность, что эмбрион потенциально триплоидный, то есть несёт в себе не 46, а 69 хромосом. И перенос такого эмбриона может стать огромной угрозой для жизни женщины.
Предоставлено Глебом Немковским
Эмбрион с аномальным развитием. На изображении видны три пронуклеуса.
На основе этой системы студенты и их руководитель разрабатывают нейросеть, которая будет беспристрастно и быстро анализировать изображения, полученные из инкубаторов. На данный момент нейросеть на стадии тестирования, и после завершения испытаний разработку предложат профильным научно-исследовательским институтам для проведения независимых доклинических испытаний.