À medida que a inteligência artificial molda os cuidados de fertilidade, está agora a ajudar os médicos do Centro de Fertilidade da Universidade de Columbia a encontrar esperma escondido
Depois de tentar engravidar durante 18 anos, um casal está agora à espera do seu primeiro filho graças ao poder da inteligência artificial.
O casal foi submetido a várias rondas de fertilização in vitro, ou FIV, e visitou centros de fertilidade em todo o mundo na esperança de ter um bebé.
O processo de FIV envolve a remoção do óvulo de uma mulher e a sua combinação com esperma num laboratório para criar um embrião, que é depois implantado no útero.
Mas para este casal, as tentativas de FIV não foram bem sucedidas devido à azoospermia, uma condição rara em que não há espermatozóides quantificáveis presentes no sémen do parceiro masculino, o que pode levar à infertilidade masculina. Uma amostra típica de sémen contém centenas de milhões de espermatozóides, mas os homens com azoospermia têm contagens tão baixas que não é possível encontrar espermatozóides, mesmo depois de horas de procura meticulosa ao microscópio.
Assim, o casal, que deseja manter o anonimato para proteger a sua privacidade, dirigiu-se ao Centro de Fertilidade da Universidade de Columbia para experimentar uma nova abordagem.
Chama-se método STAR e utiliza a Inteligência Artificial (IA) para ajudar a identificar e recuperar espermatozóides escondidos em homens que pensavam não ter espermatozóides. Tudo o que o marido tinha de fazer era deixar uma amostra de sémen com a equipa médica.
"Mantivemos as nossas esperanças no mínimo depois de tantas desilusões", revela a mulher numa declaração enviada por email.
Os investigadores do centro de fertilidade analisaram a amostra de sémen com o sistema de IA. Foram encontrados três espermatozóides ocultos, recuperados e utilizados para fertilizar os óvulos da mulher através de FIV, e ela tornou-se a primeira gravidez bem sucedida possibilitada pelo método STAR.
O bebé deverá nascer em dezembro.
"Demorei dois dias a acreditar que estava realmente grávida", conta. "Ainda acordo de manhã e não consigo acreditar se isto é verdade ou não. Continuo a não acreditar que estou grávida até ver os exames."
A inteligência artificial fez avançar o campo dos cuidados de fertilidade nos Estados Unidos: mais instalações médicas estão a utilizar a IA para ajudar a avaliar a qualidade dos óvulos ou a detetar embriões saudáveis quando as pacientes são submetidas a fertilização in vitro. Ainda é necessária mais investigação e testes, mas a IA pode agora estar a fazer avanços na infertilidade masculina, em particular.
Zev Williams, diretor do Centro de Fertilidade da Universidade de Columbia, e os colegas passaram cinco anos a desenvolver o método STAR para ajudar a detetar e recuperar espermatozóides em amostras de sémen de pessoas com azoospermia.
Ficaram impressionados com os resultados do sistema.
"Um doente forneceu uma amostra e técnicos altamente qualificados procuraram durante dois dias nessa amostra para tentar encontrar espermatozóides. Não encontraram nenhum. Levámos a amostra para o sistema STAR baseado em IA. Numa hora, o sistema encontrou 44 espermatozóides. Foi então que nos apercebemos: "Uau, isto é realmente um divisor de águas. Isto vai fazer uma grande diferença para os pacientes", explica Williams, que liderou a equipa de investigação.
Quando uma amostra de sémen é colocada num chip especialmente concebido sob um microscópio, o sistema STAR - que significa Sperm Tracking and Recovery - liga-se ao microscópio através de uma câmara de alta velocidade e de uma tecnologia de imagem de alta potência para analisar a amostra, captando mais de 8 milhões de imagens em menos de uma hora para encontrar o que foi treinado para identificar como uma célula de esperma.
O sistema isola instantaneamente esse espermatozoide numa minúscula gota de meio, permitindo aos embriologistas recuperar células que nunca teriam sido capazes de encontrar ou identificar com os seus próprios olhos.
"É como procurar uma agulha espalhada por mil palheiros, completando a procura em menos de uma hora e fazendo-o tão suavemente, sem lasers ou manchas nocivas, que o esperma ainda pode ser usado para fertilizar um óvulo", revela Williams.
"O que é notável é que, em vez dos habituais [200 milhões] a 300 milhões de espermatozóides numa amostra típica, estes doentes podem ter apenas dois ou três. Não 2 [milhões] ou 3 milhões, literalmente dois ou três", afirma. "Mas com a precisão do sistema STAR e a perícia dos nossos embriologistas, mesmo esses poucos podem ser usados para fertilizar um óvulo com sucesso".
'Diagnóstico chocante e inesperado'
Estima-se que o parceiro masculino seja responsável por até 40% de todos os casos de infertilidade nos Estados Unidos, e até 10% dos homens com infertilidade são azoospérmicos.
"Muitas vezes, este é um diagnóstico realmente desolador, chocante e inesperado", refere Williams. "A maioria dos homens que têm azoospermia sente-se completamente saudável e normal. Não há comprometimento da sua função sexual e o sémen também tem um aspeto normal. A diferença é que, quando o observamos ao microscópio, em vez de vermos literalmente centenas de milhões de espermatozóides a nadar, vemos apenas detritos e fragmentos de células, mas nenhum espermatozoide."
Tradicionalmente, as opções de tratamento para a azoospermia incluem uma cirurgia desconfortável para retirar o esperma diretamente dos testículos do paciente.
"Uma parte dos testículos é removida e partida em pequenos pedaços, e tenta-se encontrar espermatozóides lá", explica Williams. "É invasivo. Só se pode fazer isso um par de vezes antes de haver cicatrizes permanentes e danos aos testículos, e é doloroso."
Outras opções de tratamento podem incluir a prescrição de medicamentos hormonais - mas isso só será eficaz se a pessoa tiver um desequilíbrio de hormonas. Se nenhuma outra opção de tratamento for bem sucedida, os casais podem utilizar esperma de um dador para ter um filho.
Williams diz que o método STAR pode ser uma nova opção.
"Foi realmente um esforço de equipa para desenvolver este método, e foi isso que realmente impulsionou e motivou toda a gente, o facto de podermos agora ajudar casais que, de outra forma, não poderiam ter essa oportunidade", afirma.
Embora o método esteja atualmente disponível apenas no Centro de Fertilidade da Universidade de Columbia, Williams e os colegas pretendem publicar o seu trabalho e partilhá-lo com outros centros de fertilidade. Usar o método STAR para encontrar, isolar e congelar esperma para um paciente custaria um pouco mais de 2.500 euros no total.
"A infertilidade é única, de certa forma, por ser uma parte tão antiga da experiência humana. É literalmente bíblica. É algo com que tivemos de nos debater ao longo de toda a história humana", afirma. "É espantoso pensar que as tecnologias mais avançadas de que dispomos atualmente estão a ser utilizadas para resolver este problema tão antigo".
'A IA está a ajudar-nos a ver o que os nossos olhos não conseguem'
Não é a primeira vez que os médicos recorrem à IA para ajudar os homens com azoospermia.
Uma outra equipa de investigação no Canadá criou um modelo de IA que poderia automatizar e acelerar o processo de procura de espermatozóides raros em amostras de homens com esta doença.
"A razão pela qual a IA é tão adequada para isso é que a IA realmente depende da aprendizagem - mostrando-lhe uma imagem de como um esperma se parece, qual é a forma, quais caraterísticas ele deve ter - e então ser capaz de usar esse algoritmo de aprendizagem para ajudar a identificar essa imagem específica que você está procurando ", revela Sevann Helo, urologista da Mayo Clinic com interesse especializado em infertilidade masculina e disfunção sexual masculina, que não esteve envolvido no método STAR ou na pesquisa no Canadá.
"É muito emocionante", afirma. "A IA, em geral, pelo menos na comunidade médica, é um cenário totalmente novo e vai realmente revolucionar a forma como encaramos muitos problemas na medicina".
O método STAR é uma nova abordagem para identificar espermatozoides, mas a IA também tem sido usada de muitas outras maneiras na medicina da fertilidade, disse Aimee Eyvazzadeh, endocrinologista reprodutiva de São Francisco e apresentadora do podcast "The Egg Whisperer Show".
"A IA está-nos a ajudar a ver o que nossos olhos não conseguem", escreveu Eyvazzadeh, que não esteve envolvida no desenvolvimento do STAR, num e-mail.
Por exemplo, algoritmos de IA, como um chamado Stork-A, têm sido usados para analisar embriões em estágio inicial e prever com "precisão surpreendente" quais são susceptíveis de serem saudáveis. Outra ferramenta de IA, CHLOE, pode avaliar a qualidade dos óvulos de uma mulher antes dela os congelar para utilização futura.
"A IA está a ser utilizada para personalizar os protocolos de medicação da FIV, tornando os ciclos mais eficientes e menos um jogo de adivinhação. Está também a ajudar na seleção de esperma, identificando os espermatozóides mais saudáveis mesmo em amostras difíceis. E a IA pode agora até prever as taxas de sucesso da FIV com mais precisão do que nunca, usando conjuntos de dados massivos para dar aos pacientes uma orientação personalizada ", explica Eyvazzadeh. "A linha comum? Melhores decisões, mais confiança e uma experiência mais compassiva para os pacientes."
O novo sistema STAR é "um divisor de águas", considera.
"A IA não está a criar espermatozóides - está a ajudar-nos a encontrar os raros e viáveis que já existem, mas quase invisíveis", afirma. "É um avanço não porque substitui a perícia humana, mas porque a amplifica - e esse é o futuro dos cuidados de fertilidade".
Mas há também uma preocupação crescente de que a aplicação apressada da IA na medicina reprodutiva possa dar falsas esperanças aos pacientes, considera Gianpiero Palermo, professor de embriologia e diretor de andrologia e fertilização assistida na Weill Cornell Medicine.
"A IA está a ganhar muita força hoje em dia para oferecer uma avaliação imparcial dos embriões, observando a morfologia do embrião", disse Palermo por e-mail. "No entanto, os modelos atuais disponíveis ainda são um tanto inconsistentes e requerem validação adicional."
Palermo explica que a abordagem STAR precisa de ser validada e ainda vai exigir que os embriologistas humanos peguem espermatozóides e os injetem num óvulo para criar um embrião para as pacientes submetidas à fertilização in vitro.
"Talvez a adição de IA possa ajudar a recuperar o espermatozoide um pouco mais rapidamente e talvez mais um do que o embriologista", diz Palermo, que não esteve envolvido no desenvolvimento do STAR, mas foi o primeiro a descrever o método de injeção de espermatozóides diretamente num óvulo. Desde que foi o pioneiro desse método, o STAR tornou-se a tecnologia de reprodução assistida mais utilizada no mundo.
"Na minha opinião, esta abordagem é defeituosa porque inevitavelmente alguns homens não terão espermatozóides", refere Palermo sobre o método STAR, "não importa como seus espécimes são selecionados, seja por humanos ou por uma máquina".
