Родились первые дети, зачатые с помощью робота

Весной 2022-го инженеры из Барселоны упаковали разработанного ими робота и отправили его доставкой DHL в Нью-Йорк. Они последовали за посылкой в американскую клинику под названием New Hope Fertility Center («Центр фертильности „Новая надежда“»), где распаковали и собрали своё оборудование: микроскоп, механизированную иглу, крошечную чашку Петри и ноутбук.


Затем один из инженеров, не имевший опыта в лечении бесплодия, использовал контроллер Sony PlayStation 5 для позиционирования иглы робота. Наблюдая за человеческой яйцеклеткой через камеру, игла затем самостоятельно продвинулась вперёд, проникла в яйцеклетку и выделила один сперматозоид. В общей сложности робота использовали для оплодотворения более десятка яйцеклеток.

Управлял устройством для введения спермы Эдуард Альба, студент со специализацией инженера-механика. Он признался, что был спокоен. В тот самый момент он лишь подумал: «Это всего лишь ещё один эксперимент».

По словам исследователей, результатом процедур стали здоровые эмбрионы. И вот на свет появились две девочки, которые стали первыми людьми, родившимися после оплодотворения при помощи робота.

Создала робота компания-стартап с почти поэтическим названием Overture Life («Увертюра к жизни»). Создатели заявили, что их устройство стало первым шагом к автоматизации экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), которая сделает процедуру менее дорогостоящей и гораздо более распространённой, чем сегодня.

Прямо сейчас лаборатории ЭКО — это предприятия стоимостью в много миллионов долларов. Занятые в них квалифицированные эмбриологи получают свыше 125 тыс. $ в год за деликатное обращение со спермой и яйцеклетками с помощью ультратонких полых игл под микроскопом.

Но сотрудники некоторых стартапов говорят, что весь процесс может стать автоматическим, вполне или почти. И вот Overture Life подала заявку на патент, в которой описан «биочип» для лаборатории ЭКО в миниатюре. В комплект входят скрытые резервуары с питательными жидкостями и крошечными каналы для введения спермы.

Генетик и директор по инновациям испанской компании Сантьяго Мунне считает, что если бы ЭКО можно было проводить в настольном приборе, пациентам, возможно, никогда не понадобилось бы посещать специализированную клинику. А в США одна попытка забеременеть может стоить 20 тыс. долларов. Вместо этого, по словам учёного, яйцеклетки пациентки могут вводиться непосредственно в автоматизированную систему фертильности в кабинете гинеколога. Мунне считает, что ЭКО должно стать дешевле, и что если бы любой врач мог его осуществить, он бы так и делал.


—Сантьяго Мунне, генетик, директор по инновациям Overture Life.

Издание MIT Technology Review разыскало полдюжины стартапов с похожим направлением работы. Некоторые из них имеют корни в университетских лабораториях, специализирующихся на миниатюрных технологиях «лаборатория на чипе».

Но испанская Overture Life на сегодняшний день собрала больше всего инвестиций — около 37 млн $, в том числе от американской венчурной фирмы Khosla Ventures и Сьюзан Войчицки, бывшего гендиректора YouTube.

Основная цель автоматизации ЭКО, по словам предпринимателей, проста: произвести на свет гораздо больше детей. Ежегодно в мире с помощью ЭКО рождается около 500 тыс. младенцев. Но большинство жаждущих стать родителями или не имеют доступа к лекарствам от бесплодия, или не могут за это заплатить.

Бывший врач-репродуктолог, а ныне управляющий инвестиционным фондом Дэвид Сейбл задаётся вопросом, реально ли увеличить рождаемость с полумиллиона детей в год до 30 миллионов благодаря ЭКО. Он считает это невозможным, если располагать лишь «лабораторией на столе». Причина в том, считает Сейбл, что история ЭКО — это 40 лет выдающейся науки и посредственной инженерии.

Хотя универсальной машины для оплодотворения пока не существует, даже автоматизация отдельных этапов процесса, таких как инъекция спермы, замораживание яйцеклеток или вынашивание эмбрионов, может сделать ЭКО менее дорогостоящим и в конечном итоге поддержать более радикальные инновации.

Но полностью автоматизировать ЭКО будет непросто. Это будет походе на попытку создать робота-стоматолога. Дело в том, что зачатие в пробирке включает в себя дюжину процедур, а робот Overture Life пока выполняет только одну из них, и то частично.

Джанпьеро Палермо — репродуктолог медицинского центра Weill Cornell. Он известен как разработчик процедуры оплодотворения «интрацитоплазматическая инъекция спермы», или ИКСИ, ещё в 1990-х годах. Джанпьеро Палермо считает испанского робота экстраординарной концепцией и первым шагом к чему-то большему. Репродуктолог вместе с тем отметил, что исследователи из Overture Life загружали сперматозоида в иглу для инъекции вручную. Так что, по его мнению, это была всё ещё не роботизированная ИКСИ.

Другие врачи скептически относятся к тому, что роботы заменят эмбриологов в ближайшее время. Зев Уильямс, директор клиники фертильности Колумбийского университета, сказал, что врач берёт сперматозоид и помещает его в яйцеклетку как можно деликатнее. Говоря иначе, его же словами, пока что «люди намного лучше машин».

Клиника Зева Уильямса, кстати, тоже создала робота. Но у того более ограниченная цель: выдавать крошечные капельки питательной среды для роста эмбрионов. Уильямс пояснил, что разница в размерах капель опасна для эмбрионов, и что создание одних и тех же капель снова и снова — вот применение, где робот действительно может блистать. Директор клиники называет это способом автоматизировать лабораторию с «низким риском».

Одним из препятствий для автоматизации зачатия является то, что так называемая микрофлюидика — другое название технологии «лаборатория на чипе» — не оправдала ожиданий после первичной шумихи на эту тему.

Джереми Томпсон, эмбриолог из Аделаиды, Австралия, сказал, что потратил свою карьеру на выяснение, «как улучшить жизнь эмбрионов» по мере их выращивания в лабораториях. Но до недавнего времени его эксперименты с микрофлюидными системами приводили к однозначному результату, который Джереми Томпсон называет: «Чушь собачья. Это не сработало». Томпсон пояснил, что ЭКО остаётся ручным процессом отчасти потому, что никто не хочет доверять эмбрион — будущего человека — микроприбору, где зародыш может попасть в ловушку или пострадать от чего-то очень крошечного, как пузырь воздуха.

Однако несколько лет назад Томпсон увидел изображения Эйфелевой башни высотой всего в один миллиметр. Их получили с использованием нового типа аддитивной 3D-печати, при которой световые лучи направлены на отверждение жидких полимеров. Он решил, что это прорыв, потому что метод позволил бы построить «коробку или клетку вокруг эмбриона».

С тех пор основанный им стартап Fertilis собрал пару миллионов долларов на изготовление того, что он называет прозрачными «капсулами» или «микроколыбельками». Часть технологии Fertilis представлена на следующем снимке. Напечатанная на 3D-принтере «микроколыбель» предназначена для вынашивания одной человеческой яйцеклетки.



Идея в том, что после того, как яйцеклетку поместили в одну из «микроколыбелей», о ней проще заботиться. К ней можно подключить насосы для добавления растворов в необходимых количествах.

Внутри одной из капсул Fertilis яйцеклетка находится в камере размером не больше капли тумана. Но сам контейнер достаточно большой, чтобы его можно было взять пинцетом. Компания Fertilis опубликовала документы, показывающие, что она может замораживать яйцеклетки внутри «колыбелей» и оплодотворять их там же, вводя сперму с помощью иглы.

Размер человеческой яйцеклетки составляет около 0,1 миллиметра в поперечнике — это предел того, что можно узреть невооружённым глазом. Чтобы переместить одну из них, обычный традиционный эмбриолог набирает её в полую иглу и снова выталкивает. Но Томпсон говорит, что, оказавшись в «колыбелях» Fertilis, яйцеклетки могут быть оплодотворены и превратиться в эмбрионы, перемещаясь по станциям роботизированной лаборатории, как по конвейерной ленте. То есть вся методика заключается в минимизации стресса для эмбрионов и яйцеклеток.

Томпсон надеется, что когда-нибудь врачи после забора яйцеклетки из яичников женщины будут помещать их непосредственно в «микроколыбели». И уже оттуда роботы будут ухаживать за ними, пока из них не получатся здоровые эмбрионы.

При съёмке под микроскопом видно, как микроигла проникает в яйцеклетки в напечатанных на 3D-принтере капсулах, или «колыбелях».



Rомпания AutoIVF — это дочернее предприятие лаборатории микрофлюидики Массачусетской больницы общего профиля при Гарвардском университете. Издание MIT Technology Review выяcнило, что AutoIVF выиграла федеральный грант более чем на 4 млн $ на разработку системы сбора яйцеклеток. Технологию назвали Ovarready, что можно перевести как «Готовность яичника».

Забор яйцеклеток происходит после того, как пациентку лечат гормонами для повышения фертильности, то есть способности к материнству. Затем врач использует вакуумный зонд, чтобы вытянуть яйцеклетки, созревшие в яичниках. Поскольку они плавают в жидкой среде и заключены в защитную оболочку, эмбриологу необходимо вручную находить каждую из них и «обнажать», аккуратно очищая стеклянной соломинкой.

Исполнительный директор AutoIVF Эмре Озкумур отказался обсуждать проект — по его словам, компания хочет «подольше оставаться в тени». Но её грантовые и патентные документы предполагают, что она тестирует устройство, которое может обнаруживать и изолировать яйцеклетки, а затем автоматически очищать их от окружающих тканей, возможно, пропуская через нечто, напоминающее микроскопическую «тёрку».

Как только отдельная яйцеклетка окажется в руках, врачам необходимо сопоставить её со сперматозоидом. Чтобы помочь с выбором будущего здорового ребёнка, Алехандро Чавес-Бадиола, врач-репродуктолог из Мексики, основал компанию IVF 2.0. Его компания разработала программное обеспечение (ПО) для анализа спермы. Это похоже на программы компьютерного зрения, которые отслеживают бег игроков, столкновения и смену направления на поле.



Задача состоит в том, чтобы распознать здоровые сперматозоиды, оценивая их форму и резвость. Чавес-Бадиола пояснил, что подвижность — это главное проявление здоровья и нормальности спермы. В то время как человек может одновременно следить только за несколькими сперматозоидами, компьютер гораздо наблюдательнее: он сличает сразу 50 живчиков.

Для развития ЭКО мексиканская клиника сличает образцы спермы, отобранной и человеком, и компьютером, чтобы увидеть, какие из них приводят к появлению большего числа детей. Пока у компьютера небольшое преимущество.


— Алехандро Чавес-Бадиола, основатель IVF 2.0.

Чавес-Бадиола говорит, что специализированное программное обеспечение станет «мозгом для управления будущими автоматизированными лабораториями». В этом году репродуктолог продал права на использование своей программы отслеживания спермы компании Conceivable Life Sciences («Постижимые науки о жизни»). Conceivable Life Sciences — это ещё один стартап по автоматизации ЭКО, который развивают в Нью-Йорке, и там Чавес-Бадиола будет директором по продуктам. Также к компании присоединился Жак Коэн, знаменитый эмбриолог, который когда-то работал в британской клинике, где в 1978 году благодаря ЭКО родился первый ребёнок.

Компания Conceivable Life Sciences планирует создать «автономную» роботизированную рабочую станцию, которая может оплодотворять яйцеклетки и выращивать эмбрионы. И надеется показать все ключевые этапы уже в текущем году. Но Жак Коэн допускает, что автоматизация может занять некоторое время, прежде чем стать реальностью. Это будет происходить шаг за шагом, считает известный эксперт. И добавил, что даже вещам, которые кажутся очевидными, требуется 10 лет на освоение и 20, чтобы они стали повседневностью.

Инвесторы, стоящие за Conceivable Life Sciences, думают, что смогут заработать, развив использование ЭКО. Почти наверняка индустрия ЭКО может вырасти в пять или 10 раз по сравнению с нынешними масштабами. Так, в США менее 2% детей рождаются подобным образом. Но в Дании, где процедура бесплатна и поощряется правительством, этот показатель приближается к 10%.

Алан Мюррей — предприниматель с опытом в области ПО и совместных разработок. Он утверждает, что спрос на ЭКО внушительный. Вот почему Мюррей с деловым партнёром Джошуа Абрамом стали соучредителями Conceivable Life Sciences.


— Алан Мюррей, соучредитель Conceivable Life Sciences.

По оценкам Мюррея, появление ребёнка благодаря ЭКО в США обходится в среднем в 83 тыс. $, если учесть нередкие при такой методике неудачные попытки. Он говорит, что цель его компании — снизить стоимость на 70%, что вероятно, если показатели удач возрастут.

Однако не факт, что роботы снизят стоимость ЭКО или что пациенты в итоге смогут сэкономить. Рита Вассена — советник Conceivable Life Sciences и гендиректор Fecundis, компании, занимающейся исследованиями в области фертильности. Она сказала, что в этой сфере уже давно внедряют инновации, но без существенного увеличения частоты беременностей. Тенденция заключается в накоплении опыта и технологий вместо стремления к реальной доступности процедуры, добавила эксперт.

Прошлой осенью исследователи из Overture Life и врачи из New Hope опубликовали описание своей работы с роботом, утверждая, что две пациентки забеременели. Это произошло после одобрения исследования с точки зрения этики, сказал Джон Чжан, основатель New Hope и старший автор отчёта.

О рождении детей после эксперимента сообщила Дженни Лу, координатор донорства яйцеклеток в New Hope. MIT Technology Review удалось поговорить с отцом одного из новорождённых.


— Отец, пожелавший остаться неназванным.

Он сказал, что они с супругой уже несколько раз пытались добиться успеха с ЭКО, но безуспешно.

В обоих случаях робот вводил донорские яйцеклетки, которые предоставили пациентам бесплатно, иначе они бы стоили по 15 тыс. долларов. В каждом случае после оплодотворения и выращивания эмбрионов зародышей имплантировали в матки пациенток.

Донорские яйцеклетки чаще всего используются, когда пациентке за 40 и она не может забеременеть иным способом.

Поскольку автоматизация напрямую не решит проблему старения яйцеклеток, «лаборатория ЭКО в коробке» не устранит эту трудноразрешимую причину, по которой лечение бесплодия не удаётся. Однако автоматизация позволила бы врачам лучше оценивать то, что они делают, и сделала бы процедуры точнее. Даже небольшое увеличение показателей успеха может означать десятки тысяч новых младенцев ежегодно.

Кэтлин Миллер, главный научный сотрудник Innovation Fertility, сети клиник на юге США, сказала, что её центры в настоящее время используют системы компьютерного зрения для изучения замедленных видеозаписей выращивания эмбрионов. И пытаются выявить, почему у одних рождаются дети, а у других нет.

Миллер полагает, что наступает эволюция профессии эмбриолога, так как изучающие зарождение человеческой жизни становятся специалистами по обработке данных.

Некоторых сторонников автоматизации ЭКО ещё ожидает удивительное будущее. Предоставив зачатие машинам, автоматизация может ускорить внедрение таких методов, как редактирование генома или передовые способы создания яйцеклеток из стволовых клеток.

Сантьяго Мунне заверил, что Overture Life не планирует изменять генетику будущих детей. Но допустил, что с этой целью было бы несложно использовать робота для инъекции спермы, поскольку он может вводить в яйцеклетку точное количество химических веществ для редактирования генов. Генетик признал, что эту опцию было бы очень легко добавить к функциям машины.

На горизонте ещё более спорные технологии. Аппараты для оплодотворения могут постепенно превратиться в искусственные матки, в которых дети будут вынашиваться в научных центрах до самого рождения. Джереми Томпсон признался, что верит такое будущее.

Другие эксперты предполагают, что роботов в конечном итоге можно будет запустить в открытый космос, снабдив яйцеклетками и спермой в состоянии стазиса. После тысячелетнего путешествия на далёкую планету такие машины могут активироваться и создать новое общество людей.

Всё это — частью будущей цели по созданию большего числа людей, и не только здесь, на Земле. Есть точка зрения, что человечество должно стать межпланетным видом. Но человеческой жизни будет недостаточно, чтобы достичь иных миров, сказал мексиканский врач-репродуктолог Алехандро Чавес-Бадиола, который считает, что мечтать — это часть работы учёного.