自動化 AI 篩選技術改變體外受精醫學

自動化、人工智能同篩選技術已經改變咗生殖醫學。48 年前 7 月，Louise Joy Brown 成為全球首位透過體外受精技術出生嘅人。此後，全球已有數以百萬計 IVF 嬰兒出生，而呢啲成就部分歸功於技術進步，令 IVF 更安全同有效。但 IVF 仍然唔完美。過程可能緩慢、痛苦同昂貴——而且呢啲只適用於能夠接觸到服務嘅幸運人士。根據至少一項指標，近年 IVF 成功率已經下降。

生殖過程複雜，胚胎學家同婦產科醫生仍然有好多未知同無法控制嘅因素。例如，佢哋唔知點解好多外觀健康嘅胚胎喺子宮內「唔黏住」。佢哋唔總有解釋點解病人無法懷孕，亦無法解釋個人同生育診所之間 IVF 成功率嘅巨大差異。科學家正研究所有呢啲問題同更多課題。佢哋正掙扎於新基因工具用於分析甚至修改胚胎嘅複雜倫理問題。同時，設計用以標準化治療、消除人為錯誤、提升成功率同令 IVF 更易接觸嘅技術，已經開始引入一個新時代——一個由 AI 同機械人輔助嘅輔助生殖時代。

西班牙嘅創新裝置

部分呢啲技術正喺西班牙瓦倫西亞嘅 Carlos Simon Foundation 開發。3 月我參觀時，研究員帶我遊覽實驗室，並展示咗一部用於首次令人類子宮體外存活嘅裝置。雖然團隊部分成員夢想建造人工子宮，有朝一日可將胎兒孕育至足月，但佢哋首先想用呢類裝置了解植入過程——即受精卵接觸子宮內膜、鑽入並基本上「孵化」，觸發懷孕開始。儘管 IVF 已有數十年進步，呢個過程仍然所知甚少。

即使外觀健康嘅胚胎，黏附率唔超過 40% 至 60%。現時 IVF 技術中，診所可製造早期胚胎，等子宮最易接受時再植入，但一旦植入，胚胎就靠自己。Carlos Simon Foundation 資深臨床科學家 Xavier Santamaria 同同事正試驗另一種方法。佢哋開發咗一部一按掣就將胚胎注入子宮內膜嘅裝置。我觀看原型示範時，Santamaria 拿起擴陰器，面向「病人」嘅陰道開口——呢次只係真實模擬，即一個有陰唇、陰道、子宮同卵巢嘅塑膠下體，兩個短樁代表正常置於支架上嘅雙腿。

佢彎腰窺視內部。「Embryo，」佢叫道。同事、胚胎學家 Maria Pardo 遞畀佢一支細針，內含最近從培養皿收集嘅小鼠胚胎。Santamaria 嘅裝置容許含胚胎針頭連接輸送管，呢條管仲有相機、燈光同感應器，讓醫生知針頭到達子宮內膜。一旦送入子宮，婦科醫生可見器官內部並引導管至內膜。「一切準備好，就按掣，」Santamaria 邊講邊用腳踏板啟動，將胚胎注入。

「注入咗。」團隊剛開始試驗；至今少於 10 名女性接受程序，無人懷孕。但基金會總監 Carlos Simon 樂觀，指出 IVF 發明者喺 Louise Brown 出生前需進行超過 160 個週期（1969 至 1978 年，團隊喺 250 人身上進行 457 個週期，只得兩宗活產）。 IVF 一項長期挑戰係選擇。假設從一方收集到 10 隻卵子，同另一方有唔錯嘅精液樣本，點揀用邊啲細胞？

幾日後胚胎喺培養皿養成，點揀植入子宮？傳統上，呢啲判斷靠肉眼。胚胎學家純粹揀外形最佳或（精子情況）游動最佳嘅。但科學家開發替代方案。近十年，好多人轉用基因測試預測邊啲胚胎最有機會生健康嬰兒。最常用測試係 PGT-A，即植入前基因測試非整倍體。非整倍體即染色體數目「錯誤」，呢類胚胎較易流產或發展成有基因病嘅嬰兒。實驗室製造胚胎後，胚胎學家可摘幾隻細胞測試非整倍體。

Boston IVF 生殖內分泌學家 Alan Penzias 指，呢類測試對 38 歲以上女性特別有益。「你會見改善：更多嬰兒，較少流產，」佢講。測試可縮短懷孕時間。呢類基因測試多賴技術進步——唔單 genomics，仲有喺培養皿養胚胎 5 至 6 日、測試期間冷凍胚胎同結果出後解凍嘅技術。呢類測試大熱——部分診所對所有胚胎做 PGT-A。但 New York City Center for Human Reproduction 生殖內分泌學家 Sonia Gayete-Lafuente 指，

PGT-A 唔會畀未來嬰兒基因嘅完美讀數，部分異常或可隨時間自矯正。佢同同事植入部分「異常」胚胎至病人子宮，見佢哋發展成健康兒童。 其他 PGT 形式更具爭議。PGT-P 測試預測依賴多基因嘅複雜特徵，包括醫學疾病，但亦有身高或 IQ 等認知因素。呢類測試新穎，喺英國等國非法，但喺美國漸流行。Nucleus Genomics——一間邀請客戶「擁有最佳嬰兒」嘅公司——承諾預測從眼色、智力至左撇子同阿茲海默風險等特徵。

我問 IVF 從業員若病人要求呢服務點回應，大多迴避，話無足夠證據證明測試有效。佢哋亦警告，選一特徵或意外引入新風險。無人特別熱衷用基因測試除嚴重疾病外嘅用途。部分人對 AI 潛力更興奮。畢竟 AI 擅長辨識模式。好多研究員訓練工具辨識健康精子、卵子同胚胎，並有成功。New York Columbia University Medical Center 一團隊開發用 AI 檢查精子極少健康精子男性樣本嘅裝置。

胚胎學家或難搵一隻健康精子，但 Sperm Tracking and Recovery (STAR) 系統一小時可分析超過百萬顯微鏡圖像。已用以製造健康胚胎。團隊去年 11 月宣布首宗治療導致懷孕。 其他團隊用 AI 更大幅推進 IVF。大約十年前，生殖內分泌學家 Alejandro Chavez-Badiola 開始開發 AI 工具排序胚胎、卵子同選精子。

佢憶述意識到呢啲工具「有潛力驅動未來機械人嘅大腦」。2020 年代初，Chavez-Badiola 同同事結合技術開發 IVF 自動化系統。理論上，載 AI 工具嘅機械人系統可處理 IVF 大部分步驟：選卵子精子、受精製造胚胎、培養同選「最佳」植入。呢系統可「以標準方式做一切」，永不疲倦，佢講。現為 Conceivable 創辦人兼首席醫療官嘅 Chavez-Badiola 由將常規 IVF 設備電動化並連電腦開始建原型。

佢哋先用動物細胞測試，後轉人類細胞。「我哋證明整合機械人自動化 IVF 不同步驟係可行，」佢講。裝置現用於準備精子卵子同製造胚胎。至少 19 名兒童經自動化 IVF 出生。仍係早期，但 Chavez-Badiola 希望未來版本每年處理數千 IVF 週期，令程序更平更易接觸。界內好多人對 Conceivable 等自動化裝置興奮。「呢啲節省胚胎學家時間，」意大利 IVIRMA 生育中心網絡臨床胚胎學家兼科學總監 Laura Rienzi 講。

佢希望標準化 IVF 治療。「自動化容許全球每個實驗室以同樣方式治療每個病人，」佢講。 但有個問題：所有呢啲技術依賴起始有至少部分健康精子、卵子同胚胎。胚胎學家同 IVF 病人要用手上資源，有時無法生健康嬰兒。因此部分科學家提議爭議想法：用 CRISPR 等基因編輯技術喺植入前修改 IVF 胚胎基因。生物物理學家何建奎 曾以此製造導致 2010 年代末三名兒童出生嘅胚胎。

佢遭科學界廣泛譴責，最終喺中國坐監三年。佢前戀人 Cathy Tie，现領導 Origin Genomics 初創，正追求呢技術防兒童嚴重疾病。喺 Hastings Center for Bioethics 最近活動，Tie 倡議用胚胎編輯防囊性纖維化、杭廷頓氏症同鐮刀細胞貧血。由技術、法律同倫理角度，唔會簡單。單基因突變致病係好候選，但 Center for Human Reproduction 嘅 Gayete-Lafuente 指出，大多疾病遠更複雜。

「我希望我哋明白每種病嘅基因基礎以防之，」佢講。到目前為止，無法。除此之外，大多疾病受飲食、行為同環境影響，而非單純基因。目前，無人知修改人類胚胎除一病風險或增另一病風險。部分科學家憂慮呢類編輯或滑向基因強化或優生學。Rienzi 希望技術喺監管下安全開發，只限特定疾病清單。「必須喺法律框架內，」佢講。「但對我，係夢想。」 與此同時，呢個領域將繼續因新技術轉變，呢啲技術已製造健康嬰兒。

團隊計劃研究子宮疾病同懷孕早期——並潛在孕育人類胎兒。