I ricercatori della University of Technology Sydney (UTS) hanno sviluppato uno strumento di intelligenza artificiale in grado di identificare gli spermatozoi di uomini affetti da infertilità grave in modo più rapido e accurato rispetto ai medici professionisti.
Lo studio è stato presentato al 39° incontro annuale della Società Europea di Riproduzione Umana ed Embriologia (ESHRE). Il team di ricerca ha dimostrato un'intelligenza artificiale che potrebbe aiutare gli uomini con un numero limitato di spermatozoi a generare figli biologici.
Attualmente, questi pazienti devono sottoporsi a una procedura di rimozione di una parte dei testicoli, da cui gli embriologi estraggono manualmente lo sperma. Questi spermatozoi vengono poi utilizzati per fecondare gli ovuli della partner attraverso un trattamento di iniezione intracitoplasmatica dello sperma (ICSI).
L'attuale processo è laborioso e richiede tempo, spesso richiede fino a 6 ore e può portare a un affaticamento che influisce sull'accuratezza dell'identificazione dello sperma.
Il processo ha un alto tasso di fallimento e spesso deve essere ripetuto.
Lo studio, guidato dal professor Majid Warkiani della UTS School of Biomedical Engineering, presenta uno strumento di intelligenza artificiale noto come SpermSearch, che accelera questo processo impegnativo.
L'autore principale, Dale Goss, candidato al dottorato di ricerca, ha dichiarato che "questo strumento ha la capacità di dare ai pazienti che hanno pochissime possibilità di diventare padri dei propri figli biologici una possibilità maggiore".
Ha aggiunto: "L'algoritmo migliora approcci antiquati che non sono stati aggiornati da decenni. Garantirà la rapida identificazione degli spermatozoi nei campioni, il che non solo aumenterà le possibilità di una coppia di concepire i propri figli biologici, ma ridurrà anche lo stress per gli spermatozoi e aumenterà l'efficienza del laboratorio".
Come funziona
I ricercatori hanno evidenziato che circa 1% di tutti gli uomini, e circa 5% delle coppie che richiedono un trattamento di fertilità, soffrono di azoospermia non ostruttiva (NOA) - una grave forma di infertilità caratterizzata dall'assenza di spermatozoi nello sperma.
Attualmente gli embriologi identificano gli spermatozoi per la ICSI sminuzzando faticosamente i campioni di tessuto e separandoli con pinze o aghi sottili. Gli spermatozoi presenti vengono poi rilasciati in un liquido appositamente preparato, posti in una piastra di Petri e analizzati al microscopio. Il processo è difficile a causa della contaminazione da parte di altre cellule e particelle, e se l'embriologo non trova gli spermatozoi, le percentuali di successo diminuiscono.
Lo strumento SpermSearch, dotato di intelligenza artificiale, è stato progettato per accelerare questo processo. Il team ha addestrato l'algoritmo AI utilizzando migliaia di immagini al microscopio con spermatozoi etichettati. Lo strumento di intelligenza artificiale ha imparato a identificare l'aspetto degli spermatozoi attraverso l'analisi delle immagini.
Il team ha utilizzato per i test sia campioni di sperma sano sia campioni di tessuto testicolare di sette pazienti con diagnosi di NOA.
Questi pazienti, di età compresa tra i 36 e i 55 anni, si erano precedentemente sottoposti a un prelievo chirurgico di sperma presso la clinica e avevano donato un avanzo di tessuto preparato per il prelievo di sperma ma non utilizzato.
Il sistema AI è stato poi messo a confronto con un embriologo in una prova a tempo per l'identificazione e la precisione degli spermatozoi. L'IA ha identificato gli spermatozoi in ogni area della gocciolina visualizzata in meno di un millesimo del tempo impiegato dall'embriologo. Ha trovato 60 spermatozoi in più ed è stato 5% più preciso dell'embriologo per area di goccioline visualizzabili.
Tuttavia, i ricercatori avvertono che il loro studio si basa su un test proof-of-concept e che è necessario uno studio clinico per garantire l'efficacia e le prestazioni della tecnica nel rilevamento dello sperma.
Carlos Calhaz-Jorge, professore e presidente dell'ESHRE, non coinvolto nello studio, ha dichiarato: "Per gli uomini con diagnosi di azoospermia non ostruttiva, l'ICSI con sperma prelevato dai testicoli è l'unica possibilità realistica di avere figli biologici. Questo è uno studio preliminare sull'uso dell'IA per la ricerca di spermatozoi sani negli uomini affetti da questo tipo di infertilità. Trovare spermatozoi sani al microscopio in frammenti di biopsie testicolari può essere un processo arduo. La prospettiva di utilizzare l'intelligenza artificiale per rendere il processo più rapido e accurato è molto interessante. Abbiamo bisogno di ulteriori ricerche per sviluppare questi risultati".
Il ruolo dell'intelligenza artificiale nella medicina è ormai consolidato, ma negli ultimi due mesi si è assistito a una vasta gamma di studi molto promettenti.
Ad esempio, l'IA è miglioramento delle immagini di risonanza magnetica, aiutando i dentisti sviluppare corone di denti, rilevamento delle malattie retiniche nei neonati, rilevare le malattie cardiache dagli ECG, e accelerare la scoperta dei farmaci.
Anche se tutte queste applicazioni devono essere sottoposte a studi clinici approfonditi, l'intelligenza artificiale assumerà sicuramente un ruolo centrale nella medicina del futuro.
