Η εγκυμοσύνη κατέστη εφικτή χάρη σε μια καινοτομία της επιστημονικής ομάδας του Κολούμπια, με επικεφαλής τον Δρ. Zev Williams, διευθυντή του κέντρου, η οποία στοχεύει στην αντιμετώπιση της αζωοσπερμίας, δηλαδή της απουσίας ανιχνεύσιμου σπέρματος. Στις ΗΠΑ, παράγοντες ανδρικής υπογονιμότητας ευθύνονται για περίπου το 40% των περιπτώσεων υπογονιμότητας, ενώ η αζωοσπερμία αφορά περίπου το 10% αυτών των περιπτώσεων. Μέχρι πρόσφατα, οι διαθέσιμες επιλογές για την αντιμετώπιση της έλλειψης σπέρματος περιορίζονταν σχεδόν αποκλειστικά στη χρήση δότη.

Χρήση τεχνητής νοημοσύνης στον εντοπισμό «αθέατου» σπέρματος

Όπως εξηγεί ο Dr. Williams, ένα δείγμα σπέρματος από άνδρα με αζωοσπερμία ενδέχεται να φαίνεται φυσιολογικό με γυμνό μάτι, όμως στο μικροσκόπιο αποκαλύπτεται η πραγματικότητα. Οι πλέον έμπειροι τεχνικοί αναλύσεων σπέρματος εντοπίζουν σπάνια κάποιο σπερματοζωάριο στα δείγματα αυτά, τα οποία συχνά περιέχουν μόνο κυτταρικά υπολείμματα. Επιπλέον, καθώς το σπερματοζωάριο είναι το μικρότερο κύτταρο του ανθρώπινου σώματος, η αναζήτησή του σε δείγματα αζωοσπερμίας είναι εξαιρετικά δύσκολη ακόμη και για τους πλέον εξειδικευμένους επαγγελματίες.

Σε αυτό το σημείο παρεμβαίνει η τεχνητή νοημοσύνη. Ο Williams και η ομάδα του αφιέρωσαν πέντε χρόνια στην ανάπτυξη ενός συστήματος που συνδυάζει αλγόριθμο ανίχνευσης σπέρματος με μικρορρευστομηχανικό κύκλωμα: το δείγμα σπέρματος διοχετεύεται μέσα από ένα μικροσκοπικό σωληνάκι πάνω σε πλαστικό τσιπ. Αν ο αλγόριθμος εντοπίσει σπερματοζωάριο, το αντίστοιχο τμήμα του δείγματος απομονώνεται σε ξεχωριστό κανάλι και συλλέγεται. Το μικρό αυτό δείγμα μπορεί στη συνέχεια να αποθηκευτεί, να καταψυχθεί ή να χρησιμοποιηθεί για γονιμοποίηση ωαρίων.

Το σύστημα ονομάζεται STAR (Sperm Track and Recovery) και αντλεί την έμπνευσή του από παρόμοιες μεθόδους που χρησιμοποιούν οι αστροφυσικοί για την ανίχνευση νέων άστρων ή πλανητών μέσω τεχνητής νοημοσύνης. «Αν μπορείς να παρατηρείς έναν ουρανό γεμάτο με δισεκατομμύρια άστρα και να εντοπίζεις ένα νέο, τότε μπορείς να εφαρμόσεις την ίδια αρχή για να εξετάζεις δισεκατομμύρια κύτταρα και να εντοπίζεις εκείνο το ένα που αναζητάς», λέει χαρακτηριστικά ο Williams. Όπως εξηγεί, το STAR έχει εκπαιδευτεί να αναγνωρίζει «εξαιρετικά σπάνια σπερματοζωάρια», συγκρίνοντας τη λειτουργία του με την «εύρεση μιας βελόνας μέσα σε χιλιάδες δεμάτια από άχυρο – σε λίγες μόλις ώρες και με τέτοια ήπια επεξεργασία, που τα σπερματοζωάρια παραμένουν κατάλληλα για γονιμοποίηση».

Το STAR διαφέρει από άλλα συστήματα τεχνητής νοημοσύνης που περιορίζονται στον εντοπισμό χαρακτηριστικών: επιτρέπει ταυτόχρονα την ενεργή απομόνωση του στόχου – στην προκειμένη περίπτωση, των ελάχιστων σπερματοζωαρίων μέσα σε ένα δείγμα. Μπορεί να αναλύσει 8 εκατομμύρια εικόνες σε μία ώρα. Ο Williams θυμάται τη στιγμή που πείστηκε για τις δυνατότητες του STAR: «Για να το δοκιμάσουμε, βάλαμε δείγματα που οι εμβρυολόγοι δεν είχαν βρει καθόλου σπέρμα και που υπό άλλες συνθήκες θα είχαν απορριφθεί. Οι εμβρυολόγοι είχαν δουλέψει εντατικά – σε ένα από τα δείγματα, τα ανέλυσαν για δύο μέρες χωρίς επιτυχία. Το STAR εντόπισε 44 σπερματοζωάρια μέσα σε μία ώρα».

Η πρώτη εγκυμοσύνη με χρήση του συστήματος STAR

Η Rosie και ο σύζυγός της είναι το πρώτο ζευγάρι παγκοσμίως που κατάφερε να επιτύχει εγκυμοσύνη μέσω του STAR, τον Μάρτιο του 2025. Προσπαθούσαν να αποκτήσουν παιδί για σχεδόν 19 χρόνια, ενώ η Rosie –που χρησιμοποιεί ψευδώνυμο για λόγους ιδιωτικότητας– αναφέρει ότι η ορθόδοξη εβραϊκή πίστη τους κράτησε δυνατούς κατά τη διάρκεια 15 αποτυχημένων κύκλων εξωσωματικής γονιμοποίησης. Πριν από αυτή την προσπάθεια, είχαν εξερευνήσει κάθε πιθανή επιλογή: επεμβάσεις, ανάλυση δειγμάτων από ειδικούς του εξωτερικού, ακόμη και αμφιλεγόμενες χημικές τεχνικές που ενείχαν κινδύνους για την ποιότητα του σπέρματος.

«Δεν υπήρχε πραγματικά τίποτα άλλο διαθέσιμο», λέει η Rosie, 38 ετών. «Ιδιαίτερα με βάση την ηλικία μου – δεν είμαι μεγάλη, αλλά σε όρους γονιμότητας, τα ωάριά μου βρίσκονταν στα όρια».

Μέσω μιας κοινοτικής ομάδας, γνώρισαν τον Dr. Williams και ενημερώθηκαν εκτενώς για το STAR. «Ξέραμε ακριβώς τι ήταν και τι στόχευε να κάνει», λέει. «Αν μπορούσαν να εντοπίσουν σπέρμα με φυσικό τρόπο, χωρίς χημικά, και να επιλέξουν τα καλύτερα, ξέραμε ότι θα είχαμε περισσότερες πιθανότητες».

Για το ζευγάρι, η χρήση του STAR δεν απαίτησε επιπλέον εξετάσεις ή διαδικασίες. Ο επιτυχής κύκλος του Μαρτίου εξελίχθηκε όπως όλοι οι προηγούμενοι. «Δεν είχαμε πια μεγάλες προσδοκίες, μετά από τόσες απογοητεύσεις. Κάναμε ό,τι χρειαζόταν για τον κύκλο, γνωρίζοντας ότι πιθανότατα δεν θα άλλαζε κάτι. Γιατί να είναι αυτή η φορά διαφορετική;», λέει η Rosie.

Κανονικά, σε έναν κύκλο εξωσωματικής γονιμοποίησης υπάρχουν πολύ περισσότερα σπερματοζωάρια από ωάρια, εξηγεί ο Williams. Στην αζωοσπερμία όμως, ισχύει το αντίθετο. Έτσι, η ομάδα του συλλέγει πολλαπλά δείγματα σπέρματος μέσω του STAR και τα καταψύχει, ώστε να χρησιμοποιηθούν ως εφεδρεία. Την ημέρα της ωοληψίας, λαμβάνεται νέο δείγμα, αναλύεται άμεσα από το STAR, και αν εντοπιστεί σπέρμα, χρησιμοποιείται για γονιμοποίηση των ωαρίων. Σε αντίθετη περίπτωση, χρησιμοποιείται το κατεψυγμένο υλικό. Μέσα σε δύο ώρες από τη λήψη του δείγματος, ενημερώθηκαν ότι τα ωάριά της Rosie είχαν γονιμοποιηθεί επιτυχώς και ήταν έτοιμα να μεταφερθούν στη μήτρα λίγες ημέρες αργότερα. «Μου πήρε δύο ημέρες να πιστέψω ότι ήμουν όντως έγκυος», λέει.

Το μέλλον της γονιμότητας με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης

Τέσσερις μήνες μετά, η Rosie δέχεται την καθιερωμένη προγεννητική παρακολούθηση και όλα δείχνουν ότι η εγκυμοσύνη εξελίσσεται ομαλά. «Ακόμα ξυπνάω το πρωί και δεν μπορώ να πιστέψω ότι είναι αλήθεια. Δεν το πιστεύω πλήρως μέχρι να δω τις εξετάσεις και τους υπερήχους», λέει.

Ο Dr. Williams επισημαίνει ότι η αζωοσπερμία είναι μόνο μία από τις πολλές περιπτώσεις υπογονιμότητας που μπορεί να αντιμετωπιστούν με τη βοήθεια της τεχνητής νοημοσύνης. «Υπάρχουν τόσα πράγματα που προς το παρόν μας διαφεύγουν. Όμως, με την εισαγωγή της τεχνητής νοημοσύνης, αρχίζουμε να τα αντιλαμβανόμαστε. Το όνειρο είναι να αναπτυχθούν τεχνολογίες που θα επιτρέπουν σε ανθρώπους που σήμερα ακούνε “δεν έχετε καμία πιθανότητα” να αποκτούν υγιή παιδιά».