Την περασμένη άνοιξη, μια ομάδα μηχανικών στη Βαρκελώνη έστειλε στη Νέα Υόρκη ένα ρομπότ έγχυσης σπέρματος. Οι επιστήμονες στην κλινική New Hope στη Νέα Υόρκη συναρμολόγησαν το ρομπότ, το οποίο αποτελείται από ένα μικροσκόπιο, μια μηχανική βελόνα, ένα μικροσκοπικό τρυβλίο Petri και έναν φορητό υπολογιστή. Συνολικά, το ρομπότ χρησιμοποιήθηκε για τη γονιμοποίηση περισσότερων από δώδεκα ωαρίων. Από αυτή τη διαδικασία γεννήθηκαν δύο κοριτσάκια, τα οποία, όπως υποστηρίζουν οι ερευνητές, είναι οι πρώτοι άνθρωποι που γεννήθηκαν μετά από γονιμοποίηση με ρομπότ.
Η νεοσύστατη εταιρεία που ανέπτυξε το ρομπότ, η Overture Life, λέει ότι η συσκευή της είναι ένα πρώτο βήμα προς την αυτοματοποίηση της εξωσωματικής γονιμοποίησης (IVF) και ενδεχομένως να καταστήσει τη διαδικασία λιγότερο δαπανηρή και πολύ πιο συνηθισμένη από ό,τι είναι σήμερα.
Ωστόσο ορισμένες νεοσύστατες επιχειρήσεις λένε ότι ολόκληρη η διαδικασία θα μπορούσε να πραγματοποιηθεί αυτόματα, ή σχεδόν αυτόματα. Η Overture, για παράδειγμα, έχει καταθέσει αίτηση για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για ένα εργαστήριο εξωσωματικής γονιμοποίησης σε μικρογραφία με κρυφές «δεξαμενές» που περιέχουν υγρά ανάπτυξης και μικροσκοπικά κανάλια για να κολυμπά το σπέρμα.
Οι επιστήμονες μπορεί σύντομα να είναι σε θέση να δημιουργήσουν ωάρια και σπέρμα από κύτταρα του δέρματος και του αίματος.
«Φανταστείτε ένα κουτί στο οποίο βάζετε σπέρμα και ωάρια και πέντε ημέρες αργότερα βγαίνει ένα έμβρυο», δήλωσε ο Σαντιάγκο Μουνέ, ο βραβευμένος γενετιστής που είναι επικεφαλής καινοτομίας στην ισπανική νεοσύστατη εταιρεία. Πιστεύει ότι αν η εξωσωματική γονιμοποίηση μπορούσε να πραγματοποιηθεί μέσα σε ένα επιτραπέζιο επιστημονικό εργαλείο, οι ασθενείς ίσως να μην χρειαζόταν ποτέ να επισκεφθούν μια εξειδικευμένη κλινική, όπου μια και μόνο προσπάθεια εξωσωματικής γονιμοποίησης μπορεί να κοστίσει 20.000 δολάρια στις ΗΠΑ. Αντ’ αυτού, είπε, τα ωάρια μιας γυναίκας θα μπορούσαν να διοχετεύονται απευθείας σε ένα αυτοματοποιημένο σύστημα γονιμότητας στο γραφείο ενός γυναικολόγου.
Το MIT Technology Review αναφέρει και άλλες νεοφυείς επιχειρήσεις με παρόμοιους στόχους, όπως η AutoIVF, η IVF 2.0, η Conceivable Life Sciences και η Fertilis. Ορισμένες συνδέονται με πανεπιστημιακά εργαστήρια που ειδικεύονται στη μικροσκοπική τεχνολογία lab-on-a-chip. Μέχρι στιγμής, η Overture έχει συγκεντρώσει περίπου 37 εκατομμύρια δολάρια από επενδυτές όπως η Khosla Ventures και η Susan Wojcicki, πρώην διευθύνουσα σύμβουλος του YouTube.
Ο κύριος στόχος της αυτοματοποίησης της εξωσωματικής γονιμοποίησης, λένε οι επιχειρηματίες, είναι απλός: να γεννηθούν πολύ περισσότερα μωρά. Περίπου 500.000 παιδιά γεννιούνται με εξωσωματική γονιμοποίηση στον κόσμο κάθε χρόνο, αλλά οι περισσότεροι άνθρωποι που προσπαθούν να αποκτήσουν παιδιά είτε δεν έχουν πρόσβαση σε φάρμακα γονιμότητας είτε δεν έχουν την οικονομική δυνατότητα να τα προμηθευτούν.
Αν και δεν υπάρχει ακόμη μια συσκευή γονιμότητας που να τα κάνει όλα, ακόμη και η αυτοματοποίηση τμημάτων της διαδικασίας, όπως η έγχυση σπέρματος, η κατάψυξη ωαρίων ή η ανάπτυξη εμβρύων, θα μπορούσε να κάνει την εξωσωματική γονιμοποίηση λιγότερο δαπανηρή και τελικά να υποστηρίξει πιο ριζοσπαστικές καινοτομίες, όπως η γονιδιακή επεξεργασία ή ακόμη και οι τεχνητές μήτρες.
Ωστόσο δεν είναι εύκολο να αυτοματοποιηθεί πλήρως η εξωσωματική γονιμοποίηση. Φανταστείτε να προσπαθείτε να φτιάξετε έναν οδοντίατρο-ρομπότ. Η σύλληψη στον δοκιμαστικό σωλήνα περιλαμβάνει δώδεκα βήματα και το ρομπότ της Overture εκτελεί μέχρι στιγμής μόνο ένα από αυτά, και μόνο εν μέρει.
«Η ιδέα είναι εξαιρετική, αλλά αυτό είναι ένα μικρό βήμα», τόνισε ο Τζιανπιέρο Παλέρμο, γιατρός γονιμότητας στο Weill Cornell Medical Center, ο οποίος πιστώνεται με την ανάπτυξη της διαδικασίας γονιμοποίησης που είναι γνωστή ως ενδοκυτταροπλασματική έγχυση σπέρματος (ICSI), τη δεκαετία του 1990. Ο γιατρός σημείωσε ότι οι ερευνητές της Overture εξακολουθούν να χρειάζονται βοήθεια για κάποιο από αυτά τα βήματα όπως η φόρτωση ενός σπερματοζωαρίου στη βελόνα του εγχυτήρα.
«Αυτό δεν είναι ακόμη ρομποτική ICSI, κατά τη γνώμη μου», είπε χαρακτηριστικά.
Άλλοι γιατροί δεν θεωρούν ότι τα ρομπότ μπορούν ή πρέπει να αντικαταστήσουν τους εμβρυολόγους.
«Παίρνεις ένα σπέρμα και το τοποθετείς σε ένα ωάριο όσο πιο προσεκτικά μπορείς», είπε ο Ζεβ Γουίλιαμς, διευθυντής της κλινικής γονιμότητας του Πανεπιστημίου Columbia. Προς το παρόν, «οι άνθρωποι είναι πολύ καλύτεροι από μια μηχανή», σημείωσε.
Το κέντρο του ανέπτυξε ένα ρομπότ το οποίο έχει έναν πιο περιορισμένο στόχο: να διανέμει μικροσκοπικά σταγονίδια θρεπτικού υλικού για την ανάπτυξη των εμβρύων.
«Δεν είναι καλό για τα έμβρυα αν το μέγεθος της σταγόνας διαφέρει», εξήγησε ο Γουίλιαμς.
Ένα άλλο εμπόδιο για την αυτοματοποίηση της σύλληψης είναι ότι η λεγόμενη μικρορευστομηχανική -μια άλλη ονομασία για την τεχνολογία lab-on-a-chip- δεν είναι ακόμη τόσο αποτελεσματική.
Σύμφωνα με τον εμβρυολόγο Τζέρεμι Τόμσον, η εξωσωματική γονιμοποίηση παραμένει μια χειροκίνητη διαδικασία εν μέρει επειδή κανείς δεν θέλει να εμπιστευτεί ένα έμβρυο σε μια μικροσυσκευή όπου θα μπορούσε να παγιδευτεί ή να τραυματιστεί από κάτι τόσο μικροσκοπικό όσο μια φυσαλίδα αέρα.
Πριν από μερικά χρόνια, όμως, ο Τόμσον είδε εικόνες ενός μικροσκοπικού Πύργου του Άιφελ, ύψους μόλις ενός χιλιοστού. Είχε κατασκευαστεί με τη χρήση ενός νέου τύπου τρισδιάστατης εκτύπωσης, κατά την οποία ακτίνες φωτός στοχεύουν στη σκλήρυνση υγρών πολυμερών. Ο ερευνητής αποφάσισε ότι αυτή ήταν η ανακάλυψη που χρειαζόταν, καθώς θα του επέτρεπε να κατασκευάσει «ένα κουτί ή ένα κλουβί γύρω από ένα έμβρυο». Έκτοτε, η νεοσύστατη επιχείρηση που ίδρυσε, η Fertilis, συγκέντρωσε μερικά εκατομμύρια δολάρια για να εκτυπώσει διαφανείς κάψουλες ή «μικρο-κούνιες».
Μόλις ένα ωάριο τοποθετηθεί μέσα σε μια από αυτές τις κάψουλες, οι επιστήμονες μπορούν να το χειριστούν πιο εύκολα και να το συνδέσουν με άλλες συσκευές, όπως αντλίες για την προσθήκη διαλυμάτων σε ελάχιστες ποσότητες. Η Fertilis έχει δημοσιεύσει μελέτες που δείχνουν ότι μπορεί να καταψύξει τα ωάρια μέσα στις κάψουλες και να τα γονιμοποιήσει εκεί, σπρώχνοντας το σπέρμα με μια βελόνα.
Ένα ανθρώπινο ωάριο έχει διάμετρο περίπου 0,1 χιλιοστόμετρα. Για να μετακινήσει ένα ωάριο, ο εμβρυολόγος θα πρέπει να το αφαιρέσει με μια κοίλη βελόνα και να το εγχύσει ξανά. Σύμφωνα με τον Τόμσον, μόλις μπουν μέσα στις κάψουλες, τα ωάρια μπορούν να γονιμοποιηθούν και να αναπτυχθούν. Ο ερευνητής ελπίζει ότι κάποια μέρα, όταν οι γιατροί θα συλλέγουν ωάρια από τις ωοθήκες μιας γυναίκας, θα τα εναποθέτουν απευθείας σε μια «μικρο-κούνια» και στη συνέχεια τα ρομπότ θα αναλαμβάνουν την φροντίδα των ωαρίων μέχρι να γίνουν υγιή έμβρυα.
«Αυτό είναι το όραμά μου», είπε ο Τόμσον.
Το MIT Technology Review αναφέρει και την AutoIVF, μια νεοσύστατη εταιρεία που συνδέεται με το εργαστήριο μικρορευστομηχανικής του Γενικού Νοσοκομείου της Μασαχουσέτης και του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ, η οποία έχει συγκεντρώσει περισσότερα από 4 εκατομμύρια δολάρια σε ομοσπονδιακές επιχορηγήσεις για την ανάπτυξη ενός τέτοιου συστήματος συλλογής ωαρίων. Η συλλογή των ωαρίων γίνεται αφού η γυναίκα υποβληθεί σε θεραπεία με ορμόνες γονιμότητας. Στη συνέχεια, ένας γιατρός χρησιμοποιεί έναν καθετήρα που λειτουργεί με κενό αέρος για να συλλέξει τα ωάρια που έχουν ωριμάσει στις ωοθήκες. Δεδομένου ότι τα ωάρια επιπλέουν σε υγρά υπολείμματα και είναι εγκλωβισμένα σε προστατευτικό ιστό, ο εμβρυολόγος πρέπει να βρει χειροκίνητα το καθένα και να τα απομονώσει καθαρίζοντάς τα απαλά με ένα γυάλινο καλαμάκι.
Ένα στέλεχος της AutoIVF, ο Έμρε Οζκουμούρ, αρνήθηκε να συζητήσει την έρευνα που διεξάγει η εταιρεία. Ωστόσο τα έγγραφα της επιχορήγησης και της πατέντας που έχει εξασφαλίσει η εταιρεία, υποδηλώνουν ότι δοκιμάζει μια συσκευή που μπορεί να εντοπίζει και να απομονώνει τα ωάρια και στη συνέχεια να αφαιρεί τον περιβάλλοντα ιστό.
Παρακολουθητής σπερματοζωαρίων
Μόλις βρεθεί ένα ωάριο, οι γιατροί πρέπει να το ταιριάξουν με ένα σπερματοζωάριο. Για να τους βοηθήσει να διαλέξουν το σωστό, ο Αλεχάντρο Τσαβέζ-Μπαντιόλα, γιατρός γονιμότητας με έδρα το Μεξικό, ίδρυσε μια εταιρεία, την IVF 2.0, η οποία ανέπτυξε λογισμικό για την κατάταξη και ανάλυση των σπερματοζωαρίων που κολυμπούν σε ένα τρυβλίο. Είναι παρόμοιο με τα προγράμματα όρασης υπολογιστών που παρακολουθούν τους αθλητές καθώς τρέχουν, συγκρούονται και αλλάζουν κατεύθυνση σε ένα γήπεδο.
Η δουλειά του είναι να εντοπίζει υγιή σπερματοζωάρια αξιολογώντας το σχήμα τους και την ικανότητά τους να κολυμπούν. «Η κινητικότητα», λέει ο Τσαβέζ-Μπαντιόλα, «είναι η απόλυτη έκφραση της υγείας και της κανονικότητας του σπέρματος».
Επιπλέον, ενώ ένας άνθρωπος μπορεί να παρακολουθεί μόνο μερικά σπερματοζωάρια ταυτόχρονα, ένας υπολογιστής μπορεί να παρακολουθεί πολύ περισσότερα.
«Εμείς οι άνθρωποι είμαστε καλοί στο να διοχετεύουμε την προσοχή μας σε ένα μόνο σημείο. Μπορούμε να αξιολογήσουμε πέντε ή 10 σπερματοζωάρια, αλλά δεν μπορούμε να αξιολογήσουμε 50», εξήγησε ο ερευνητής.
Η κλινική του διεξάγει μια συγκριτική μελέτη σπερματοζωαρίων που επιλέγονται από ανθρώπους και υπολογιστές, για να δει ποιο από τα δύο οδηγεί σε περισσότερα μωρά. Μέχρι στιγμής, ο υπολογιστής έχει ένα μικρό προβάδισμα.
«Δεν ισχυριζόμαστε ότι είναι καλύτερο από τον άνθρωπο, αλλά ότι είναι εξίσου καλό. Και δεν κουράζεται ποτέ», σημείωσε ο Τσαβέζ.
Ο ερευνητής είπε ότι ένα τέτοιο λογισμικό θα είναι «ο εγκέφαλος που θα διοικεί τα μελλοντικά αυτοματοποιημένα εργαστήρια». Φέτος, πούλησε τα δικαιώματα χρήσης του προγράμματος παρακολούθησης του σπέρματος στην Conceivable Life Sciences, μια άλλη νεοσύστατη εταιρεία που εργάζεται πάνω στην αυτοματοποίηση της εξωσωματικής γονιμοποίησης στη Νέα Υόρκη. Στην εταιρεία συμμετέχει επίσης ο Ζακ Κοέν, ένας διάσημος εμβρυολόγος που κάποτε εργαζόταν στη βρετανική κλινική όπου γεννήθηκε το πρώτο μωρό με εξωσωματική γονιμοποίηση το 1978.
Η Conceivable σχεδιάζει να δημιουργήσει έναν αυτόνομο ρομποτικό σταθμό εργασίας που θα μπορεί να γονιμοποιεί ωάρια και να καλλιεργεί έμβρυα. Αλλά ο Κοέν εκτιμά ότι η αυτοματοποίηση μπορεί να αργήσει να γίνει πραγματικότητα.
«Θα συμβεί σταδιακά. Ακόμη και πράγματα που φαίνονται προφανή χρειάζονται 10 χρόνια για να γίνουν ευρέως γνωστά και 20 για να γίνουν ρουτίνα», δήλωσε.
Στις ΗΠΑ, λιγότερο από το 2% των παιδιών γεννιούνται με αυτόν τον τρόπο, αλλά στη Δανία, όπου η διαδικασία είναι δωρεάν και ενθαρρύνεται, το ποσοστό είναι κοντά στο 10%. Ωστόσο δεν είναι δεδομένο ότι τα ρομπότ θα μειώσουν το κόστος της εξωσωματικής γονιμοποίησης. Η Ρίτα Βασένα, σύμβουλος της Conceivable και επιστημονική υπεύθυνη της Fecundis, μιας εταιρείας που δραστηριοποιείται στον τομέα της γονιμότητας, δήλωσε ότι ο κλάδος έχει εισάγει πολλές καινοτομίες οι οποίες όμως δεν έχουν αυξήσει αισθητά τα ποσοστά εγκυμοσύνης.
Μελλοντικοί κόσμοι
Τα ωάρια των δωρητών χρησιμοποιούνται συχνότερα όταν μια γυναίκα είναι μεγαλύτερης ηλικίας, γύρω στα 40, και δεν μπορεί να μείνει έγκυος με άλλο τρόπο. Ωστόσο, ο αυτοματισμός δεν θα λύσει άμεσα το πρόβλημα της γήρανσης των ωαρίων. Αυτό που μπορεί να κάνει όμως, είναι να επιτρέψει στους γιατρούς να τελειοποιήσουν τη διαδικασία γονιμοποίησης. Ακόμη και μια μικρή αύξηση των ποσοστών επιτυχίας θα μπορούσε να σημαίνει δεκάδες χιλιάδες επιπλέον μωρά κάθε χρόνο.
Κάποιοι φαντάζονται ότι μελλοντικά, θα στέλνουμε στο διάστημα, ρομπότ εφοδιασμένα με ωάρια και σπέρμα. Μετά από ένα ταξίδι χιλίων ετών σε έναν μακρινό πλανήτη, αυτά τα ρομπότ θα μπορούσαν να δημιουργήσουν μια νέα κοινωνία ανθρώπων.
Όλα είναι μέρος του στόχου της δημιουργίας περισσότερων ανθρώπων, και όχι μόνο εδώ στη Γη.
«Υπάρχουν άνθρωποι που σκέφτονται ότι η ανθρωπότητα θα πρέπει να είναι ένα διαπλανητικό είδος και ότι η ανθρώπινη ζωή δεν θα είναι αρκετή για να φτάσει σε αυτούς τους κόσμους», λέει ο Τσαβέζ. «Μέρος της δουλειάς ενός επιστήμονα είναι να συνεχίζει να ονειρεύεται».
ΠΗΓΗ: MIT Technology Review
www.ertnews.gr