وفقًا لدراسة جديدة أجراها باحثون في طب ويل كورنيل، يمكن أن تحدد خوارزمية الذكاء الاصطناعي بشكل غير جراحي، وبدقة تبلغ حوالي 70%، إذا كان لدى الجنين المخصب في المختبر عدد طبيعي أو غير طبيعي من الكروموسومات.

وجود عدد غير طبيعي من الكروموسومات، يسمى اختلال الصيغة الصبغية، ويُعد سببًا رئيسيًا في فشل زرع الأجنة المشتقة من الإخصاب في المختبر (IVF) أو الحصول على حمل صحي.

تتضمن إحدى الطرق الحالية للكشف عن اختلال الصيغة الصبغية أخذ عينات شبيهة بالخزعة والاختبار الجيني للخلايا من الجنين ــــــ وهو نهج يزيد من تكلفة عملية الإخصاب في المختبر ويكون غازيًا للجنين. يمكن أن تساعد الخوارزمية الجديدة، (STORK-A)، الموصوفة في ورقة بحثية نُشرت في ديسمبر الماضي بدورية Lancet Digital Health، في التنبؤ باختلال الصيغة الصبغية بدون عيوب الخزعة. فهي تعمل من خلال تحليل الصور المجهرية للجنين وتتضمن معلومات حول عمر الأم وتقييم مظهر الجنين في عيادة الإخصاب في المختبر.

قال المؤلف الرئيسي للدراسة د. إيمان هجيرأسوليها (Iman Hajirasouliha)، الأستاذ المساعد في علم الجينوم الحاسوبي وعلم وظائف الأعضاء والفيزياء الحيوية في طب ويل كورنيل وعضو في معهد إنجلندر للطب الدقيق.

“نأمل أن نتمكن في نهاية المطاف من التنبؤ باختلال الصيغة الصبغية بطريقة غير جراحية تمامًا، باستخدام الذكاء الاصطناعي وتقنيات الرؤية الحاسوبية”.

المؤلف الأول للدراسة هو جوزيه بارنز (Josue Barnes)، وهو طالب دكتوراه في كلية ويل كورنيل للدراسات العليا للعلوم الطبية الذي يدرس في مختبر هجيرأسوليها (Hajirasouliha). قاد د. نيكيكا زانينوفيتش (Nikica Zaninovic) عمل علم الأجنة للدراسة، وهو الأستاذ المساعد في علم الأجنة في طب التوليد السريري وأمراض النساء ومدير مختبر علم الأجنة في رونالد بيرلمان (Ronald O. Perelman) ومركز كلوديا كوهين (Claudia Cohen) للطب التناسلي في طب ويل كورنيل ونيويورك-المشيخية/مركز ويل كورنيل الطبي.

وفقًا للمركز الأمريكي لمكافحة الأمراض والوقاية منها، كان هناك أكثر من 300,000 دورة للإخصاب في المختبر أُجريت في الولايات المتحدة في 2020، مما نتج عنها حوالي 80,000 مولود حي. يبحث خبراء الإخصاب في المختبر دائمًا عن طرق لتعزيز معدل النجاح هذا، للوصول إلى حالات حمل أكثر نجاحًا مع عدد أقل من عمليات نقل الأجنةــــــ مما يعني تطوير أساليب أفضل لتحديد الأجنة القابلة للحياة.

يستخدم موظفو عيادة الخصوبة حاليًا الفحص المجهري لتقييم الأجنة، بحثًا عن تشوهات واسعة النطاق التي تؤدي إلى ضعف القابلية للحياة. للحصول على معلومات حول الكروموسومات، قد يستخدم موظفو العيادة أيضًا طريقة خزعة تسمى الاختبار الجيني السابق للانغراس لاختلال الصيغة الصبغية (PGT-A)، في الغالب لدى النساء فوق سن 37.

لتطوير نهج حاسوبي لتقييم الأجنة والذي استفاد من الاستخدام الرائد لمختبر علم الأجنة للتصوير الفوتوغرافي بفاصل زمني، تعاون باحثون من مركز الطب التناسلي مع زملائهم في معهد إنجلندر.

في دراسة أُجريت عام 2019، طورت الفرق خوارزمية الذكاء الاصطناعي، (STORK)، التي يمكن أن تقيّم صحة الجنين فضلًا عن موظفي عيادة الإخصاب في المختبر، وطوروا (STORK-A) كبديل محتمل لاختبار (PGT-A) أو كطريقة أكثر انتقائية لتحديد الأجنة التي ينبغي أن تخضع لاختبار (PGT-A).

تستخدم الخوارزمية الجديدة (STORK-A) الصور المجهرية للأجنة التي اُلتقطت بعد خمسة أيام من الإخصاب، وتقييم موظفي العيادة لصحة الجنين، وعمر الأم، ومعلومات أخرى تُجمع عادةً كجزء من عملية الإخصاب في المختبر. ونظرًا لأنها تستخدم الذكاء الاصطناعي، فإن الخوارزمية “تتعلم” تلقائيًا لربط ميزات معينة من البيانات، وغالبًا ما تكون دقيقة جدًا للعين البشرية، مع فرصة اختلال الصيغة الصبغية. درب الفريق (STORK-A) على مجموعة بيانات مكونة من 10,378 كيسة أريمية التي كانت حالة الصيغة الصبغية فيها معروفة بالفعل.

من خلال أدائها، قيّموا دقة الخوارزمية في التنبؤ باختلال الصيغة الصبغية مقابل أجنة الكروموسوم الطبيعي “سويّ الصيغة الصبغية” بمعدل 69.3%. في تنبؤ اختلال الصيغة الصبغية الذي يتضمن أكثر من كروموسوم واحد ــــ اختلال الصيغة الصبغية المعقد ـــــ مقابل سوائّية الصيغة الصبغية، كان نموذج (STROK-A) دقيقًا بنسبة 77.6%. اختبروا الخوارزمية بعد ذلك على مجموعة بيانات مستقلة، بما في ذلك واحدة من عيادات (IVF) في إسبانيا، ووجدوا نتائج بدقة مماثلة، مما يدل على قابلية تعميمه.

توفر الدراسة إثباتًا على مفهوم النهج الذي يُعد تجريبيًا حاليًا. يمكن أن يتطلب توحيد استخدام (STORK-A) في العيادات إجراء تجارب سريرية تقارنه مع (PGT-A)، وموافقة إدارة الغذاء والدواء مستقبلاً. ولكن تمثل الخوارزمية الجديدة تقدمًا في الطريق لجعل اختيار جنين (IVF) أقل خطورة، وأقل ذاتية، وأقل تكلفة، وأكثر دقة.

قال المؤلف المشارك في البحث د. أوليفر إليمنتو (Oliver Elemento)، مدير معهد إيجلندر للطب الدقيق وأستاذ علم وظائف الأعضاء والفيزياء الحيوية وأستاذ علم الجينوم الحاسوبي في الطب الحيوي الحاسوبي في طب ويل كورنيل:

“هذا مثال رائع آخر على إمكانية الذكاء الاصطناعي على تطوير الطب. تحول الخوارزمية عشرات الآلاف من صور الأجنة إلى نماذج ذكاء اصطناعي قد تُستخدم في نهاية المطاف للمساعدة على تحسين فعالية (IVF) وكذلك إتاحته عن طريق تقليل التكاليف”.

قال د. زانينوفيتش: “نعتقد أنه في نهاية المطاف باستخدام هذه التكنولوجيا يمكننا تقليل عدد الأجنة التي سيُؤخذ عينات منها، وتقليل التكاليف، وتوفير أداة جيدة للغاية للتشاور مع المرضى عندما يحتاجون إلى اتخاذ قرار سواء بإجراء (PGT-A) أو لا”.

يخطط الفريق الآن للبناء على هذا النجاح بخوارزميات مُدربة على مقاطع فيديو لتطور الأجنة.

قال بارنز: “باستخدام تصنيف الفيديو، يمكننا الاستفادة من كل من المعلومات الزمانية والمكانية حول تطور الجنين، ونأمل أن يتيح ذلك اكتشاف الاتجاهات في التطور التي تميز اختلال الصيغة الصبغية عن سّوائية الصيغة الصبغية بدقة أعلى”.

قال المؤلف المشارك في البحث د. زيف روزينواكس (Zev Rosenwaks)، المدير ورئيس الأطباء في   رونالد أو. بيرلمان (Ronald O. Perelman) ومركز كلوديا كوهين (Claudia Cohen) للطب التناسلي في نيويورك-المشيخية/مركز ويل كورنيل الطبي وطب ويل كورنيل، وأستاذ ريفلون المتميز للطب التناسلي في طب التوليد وأمراض النساء في طب ويل كورنيل:

“لازالت تُطور هذه التكنولوجيا على أمل أن تكون في مرحلةٍ ما بدقة قريبة من الاختبار الجيني، والذي يُعد المعيار الذهبي والدقيق بنسبة أكثر من 90%”.

وأضاف: “ولكننا ندرك أن هذا الهدف مثالي”.

المصدر: https://medicalxpress.com

ترجمة: أسماء عطية

لينكد إن: asmaa-attia

مراجعة وتدقيق: زينب محمد