S využitím robotických ramen a umělé inteligence vznikají lidská embrya téměř bez zásahu lidské ruky. Cílem je radikálně snížit cenu, učinit dostupnější a spolehlivější „léčbu“ neplodnosti.
Neplodnost je nenápadnou, avšak globální krizí. Podle Světové zdravotnické organizace se týká přibližně jednoho ze šesti dospělých po celém světě. Pro miliony z nich představuje umělé oplodnění (IVF — in vitro fertilisation) jedinou naději na založení rodiny. Jenže pro naprostou většinu těchto lidí je to naděje čistě teoretická.
Hlavními bariérami jsou cena a dostupnost. Ve Spojených státech může jediný cyklus IVF stát až 30 000 USD, přičemž většina pacientů potřebuje cyklů více. Kliniky jsou navíc koncentrovány v bohatých metropolích, zatímco obrovské oblasti země zůstávají tím, co výzkumníci nazývají „pouštěmi plodnosti“.
Právě tato propast mezi poptávkou a reálnou dostupností pohání „robotickou revoluci“. V laboratořích v Mexiku nebo Turecku se v posledních třech letech rozběhly klinické studie, které testují plnou automatizaci procesu IVF. S využitím robotických ramen a umělé inteligence vznikají lidská embrya téměř bez zásahu lidské ruky.
Cíl je přitom jasný: radikálně snížit cenu, učinit léčbu dostupnější a odstranit problémy se spolehlivostí procedury dané „lidským faktorem“.
Nejde o sci-fi. Podle zjištění deníku Washington Post se tímto způsobem narodilo již nejméně 20 dětí.
Robotizovaný systém IVF přináší vyšší úspěšnost a mohl by i snížit cenu umělého oplodnění © Conceivable Life Sciences
Problém se zlatýma rukama
Navzdory své technologické povaze zůstává IVF, které od svého vzniku v 70. letech pomohlo přijít na svět více než 13 mil. dětí, v jádru překvapivě manuálním procesem. Je to spíše jemné řemeslo než průmyslový proces. Specialisté v laboratořích po celém světě odsávají drobné vaječné folikuly z tekutiny a ručně pod mikroskopem vybírají nejlepšího plavce z tisíců spermií v Petriho misce.
Nejchoulostivějším krokem je takzvaná „intracytoplazmatická injekce spermie“ (ICSI). Při ní musí embryolog pomocí jehly tenčí než lidský vlas, ovládané v podstatě ručně, vybrat jedinou spermii a vpíchnout ji přesně do středu vajíčka, které je mnohonásobně menší než zrnko rýže. Proces je extrémně delikátní. Příliš mnoho síly nebo trochu špatný pohyb a biologický materiál se může nenávratně poškodit. Je to jeden z hlavních důvodů, proč proces IVF v řadě případů selhává.
V oboru se díky tomu zrodil fenomén tzv. „zlatých rukou“ nebo „hvězdného embryologa“. Úspěšnost kliniky často závisí na jediném člověku, který má ten správný cit a pevnou ruku.
„Každá klinika IVF má svou ICSI superstar — embryologa, který dosahuje nejlepších výsledků, protože má ten speciální dotek,“ řekl Alejandro Chávez-Badiola, hlavní lékař společnosti Conceivable Life Sciences, listu Washington Post.
Tato závislost na lidském faktoru vytváří obrovskou nekonzistenci. Výsledky se mohou lišit nejen mezi klinikami, ale dokonce i v rámci jednoho pracoviště podle toho, kdo má zrovna službu. Pro pacienty, kteří za proces platí astronomické částky, je to frustrující loterie.
Historicky vzato nejde o nic neobvyklého. Ještě do druhé poloviny 20. století v řadě výrobních procesů hrála v kvalitě výrobků rozhodující roli zkušenost dělníka nebo dělníků, kteří na nich pracovali. Automatizace a robotizace to změnily a dnes je kvalita například strojírenských výrobků mnohem konzistentnější než v minulosti.
Právě toho se snaží nové technologické firmy dosáhnout. Cílem je využít technologii k tomu, aby kvalita provedení byla vždy stejná jako u superhvězd. Potenciální trh je obrovský. David Sable, investor a poradce společnosti Conceivable, pro Washington Post odhadl, že kdyby průmysl dokázal uspokojit globální poptávku, narodilo by se každý rok o 20 mil. dětí více. V současnosti je to zhruba kolem milionu ročně.
Jak naučit AI vybírat život
Alejandro Chávez-Badiola, jeden z průkopníků automatizace, se do práce na tomto problému pustil ze zoufalství a frustrace. V roce 2016 se na jeho klinice v Mexico City léčil mladý, zdravý pár bez zjistitelných příčin neplodnosti. Jejich embrya vypadala pod mikroskopem „nádherně“. Přesto dva cykly IVF selhaly.
Lékař svolal svůj tým a požadoval rigorózní analýzu každého kroku. Chtěl, aby nahrávali video každého přenášeného embrya a spočítali každou buňku. O týden později mu šéf laboratoře oznámil, že je to nemožné.
„Dobrou zprávou je, že buňky skutečně spočítat můžete. Špatnou zprávou je, že to trvá věky... a všichni se z toho zblázníme,“ vzpomínal Chávez-Badiola.
Problém byla kvantita. Chávez-Badiola se proto obrátil na profesora aplikované matematiky. Vysvětlil mu, že má tisíce černobílých snímků embryí a potřebuje pochopit jejich vlastnosti. Odpověď byla jednoduchá: „Máte štěstí. Obrázky jsou pixely. Pixely jsou čísla. A já s čísly umím dělat, cokoli chcete.“
Společně začali trénovat systém založený na konvolučních neuronových sítích — stejné technologii, která se po světě v té době učila rozpoznávat na fotkách kočky a psy. Počítačové vidění dokázalo v každém snímku embrya analyzovat 2,5 milionu jemných vzorů a hran. Z nich identifikovalo 94 vzorců, které lidské oči nedokázaly rozeznat a které spolehlivě naznačují kondici embrya. Ve studii publikované v roce 2024 tak tato jednoduchá „AI“ dokázala předpovědět, která embrya jsou geneticky zdravá, s přesností o 11,6 % vyšší než vyškolení embryologové.
Tým se poté přesunul ke spermiím, které představují ještě větší výzvu, protože se neustále pohybují a narážejí do sebe. Jeden z inženýrů, který dříve vytvořil AI systém pro reprodukci fotbalových zápasů pomocí dat z různých kamer, aplikoval stejný princip na spermie. AI objevila, že specifický „rychlý vývrtkový“ pohyb, který lidské oko nemůže spolehlivě sledovat, je klíčovým indikátorem zdravé spermie. Ve výzkumu publikovaném v roce 2022 tým prokázal, že výběr spermií pomocí počítače zvýšil vývoj embryí připravených k implantaci o 12 %.
Správně zatřást pipetou
Software, tedy „mozek“ systému, byl na světě. Nyní bylo potřeba vytvořit „ruku“ schopnou výkonu. Chávez-Badiola se spojil s podnikateli Alanem Murrayem a Joshuou Abramem, kteří již měli zkušenosti s robotickým hardwarem pro skladování zmrazených vajíček. V roce 2022 založili společnost Conceivable Life Sciences s cílem zautomatizovat kroky, které na klinice dělali ručně v rámci procesu umělého oplodnění — a jichž bylo zhruba 200.
Do laboratoře v Mexico City nasadili vysoce přesná robotická ramena, stejná, jaká se používají v polovodičovém průmyslu k rýsování obvodů na čipy. Jedna stanice míchá chemikálie, další řídí „chytrý“ inkubátor, jiná vybírá spermie a čtvrtá provádí samotnou injekci ICSI. Malý robotický „manipulátor“ mezi nimi posouvá Petriho misky.
Systém se nejprve učil na myších, kde úspěšně dosáhl tří zdravých generací. Poté přišly na řadu lidské buňky. Tým zde narazil ale na problém: při robotické injekci se spermie občas zasekla v pipetě a nebyla vpravena do vajíčka.
Inženýři trávili celé hodiny studiem videozáznamů svých lidských „superhvězdných“ kolegů z kliniky, a všimli si drobného detailu: těsně před vytažením jehly z vajíčka provedl zpravidla úspěšný embryolog jemné, sotva postřehnutelné „zatřesení“, jež spermii uvolnilo. Tento trik, intuitivní pohyb získaný letitou praxí, byl okamžitě naprogramován do algoritmu robota a problém zmizel.
Revoluce v krabičce od bot Zatímco Conceivable buduje plně automatizovanou laboratoř, konkurence v podobě startupu Overture Life volí jinou, možná ještě radikálnější strategii. I jejich robotický systém má za sebou první úspěchy — v pilotní studii v New Yorku pomohl na svět dívce, která je pravděpodobně prvním dítětem na světě počatým s pomocí robotické ICSI.
Hans Gangeskar, generální ředitel Overture, si ale uvědomil, že automatizace samotné injekce je jen částí problému. Skutečným úzkým hrdlem, které generuje náklady, je celá multimilionová embryologická laboratoř a vysoce placení specialisté (reprodukční endokrinologové neboli REI), kteří ji musí provozovat.
Gangeskar má ve své kanceláři mapu USA ukazující „pouště plodnosti“.
Například ve Wyomingu mohou pacienti navštívit lékaře, ale nejbližší embryologická laboratoř, kde dochází k samotnému oplodnění, je v sousedním Coloradu. To pro pacientku znamená nekonečné hodiny cestování.
Řešením Overture je proto zařízení nazvané DaVitri. Jde o krabičku o velikosti dlaně. Cílem je zcela změnit pracovní postup. Běžný gynekolog ve své lokální ordinaci odebere ženě vajíčka. Místo aby je posílal do vzdálené laboratoře, vloží je do DaVitri, stiskne tlačítko a robot sám provede choulostivý proces míchání kryoprotektivních tekutin a vajíčka dokonale zamrazí. Tento přístroj byl již schválen regulátory k užívání v několika zemích Latinské Ameriky, například v Brazílii.
Přístup přesouvá klíčovou část procesu z drahého centralizovaného centra do běžné lékařské ordinace. Washington Post připomíná model Španělska, kde velkou část péče o plodnost zajišťují běžní gynekologové, a výsledkem je, že 12 % všech dětí v zemi se rodí díky IVF. Ve Spojených státech, kde je proces vázán na úzkou skupinu specialistů, jsou to méně než 3 %. V České republice podíl dětí počatých s pomocí IVF v roce 2024 poprvé přesáhl 6 % a dlouhodobě roste (dodejme, že v situaci, kdy je klíčovým investorem v oboru předpokládaný předseda nové vlády).
Nová éra stvoření
S pomocí robotických systémů se narodilo více než 20 dětí, potvrdili zástupci dvou zmíněných společností médiím. Vzhledem k tomu, jak naléhavou potřebu plní, dá se očekávat, že nejsou poslední.
Není to pochopitelně jisté. I původní proces IVF, dnes běžná technologie, se v době svého vzniku v 70. letech stal terčem kritiky: lékaři si podle oponentů „hráli na Boha“, vzpomínal například Robert G. Edwards, „otec“ IVF a pozdější nositel Nobelovy ceny. Je možné, že přijetí čistě robotické technologie také nebude hladké, a než se dostane k většině, která ji potřebuje, nějakou dobu potrvá.
Nová technologie ale přinese nové otázky a nejistoty. Chávez-Badiola pro novináře přiznal, že i když jeho AI systém prokazatelně funguje, často se mění v „černou skříňku“. Tým ne vždy plně chápe, proč algoritmus učinil konkrétní rozhodnutí při výběru embrya. Jde o statistickou analýzu vážící miliony faktorů, která je pro lidský mozek příliš komplexní. Takže hrají si dnes odborníci na bohy, nebo je vytvářejí?
| UMĚLÉ OPLODNĚNÍ PO ČESKU: MEZI BYZNYSEM A POLITIKOU |
| Porodnost v Česku je rekordně nízká, ale podíl dětí počatých s pomocí IVF neustále roste. První „dítě ze zkumavky“ se v Česku narodilo v roce 1982, od roku 1997 je asistovaná reprodukce placená ze zdravotního pojištění. Od poslední úpravy v roce 2022 mají ženy do 40 let nárok na čtyři proplacené pokusy, úspěšnost zákroku se aktuálně pohybuje na úrovni kolem 35 %. Kdyby pro ně byla péče dostupnější, dětí by prý mohlo být víc — což zní logicky, až na jeden háček, ze kterého se může v současném Česku brzy vyklubat ojedinělý spor na pomezí politiky a lékařského byznysu. Kliniky asistované reprodukce chtějí po státu vyšší úhrady ze zdravotního pojištění. Za víc peněz slibují víc dětí. Největší podíl na trhu ale mají kliniky Andreje Babiše, který vlastní 10 zařízení se zaměřením na umělé oplodnění. |