מערכת שפיתחו חוקרים מאוניברסיטת קולומביה מסוגלת לאתר בעזרת בינה מלאכותית תאי זרע בודדים בדגימות שבהן החיפוש בידי אנשי מעבדה מיומנים לא העלה דבר.
גורמים הקשורים לפוריות הגבר תורמים לכ-40 אחוזים ממקרי אי-הפוריות. בירור אי-פוריות בגברים כולל בדרך כלל בדיקה של נוזל הזרע, שבה בוחנים בין השאר את מספר תאי הזרע, צורתם ותנועתיותם. כשנדרשת הפריה חוץ-גופית, אפשר להניח תאי הזרע וביצית יחד בצלחת מעבדה ולאפשר הפריה. בשיטה אחרת מזריקים תא זרע יחיד ישירות לביצית.
ברוב המקרים, בדיקת זרע שגרתית מספיקה כדי לקבוע אם יש תאי זרע בדגימה. ואולם, אצל חלק מהגברים לא נמצאים בבדיקה תאי זרע כלל או שמאותרים תאים בודדים, ואז החיפוש אחר תא זרע יחיד שיכול לשמש להפריה עלול להיות ממושך ומייגע. גם כשלא נמצאים תאי זרע בבדיקה, אין פירוש הדבר שהגוף אינו מייצר אותם. ייתכן שבדגימה יש תאים בודדים שהבדיקה לא הצליחה לאתר. במקרים כאלה נדרשת לעיתים פעולה פולשנית להפקת תאי זרע ישירות מהאשך.
חוקרים ממרכז הפוריות של אוניברסיטת קולומביה בניו יורק פיתחו מערכת שמנסה להתמודד עם הבעיה. המערכת, שנקראת STAR (ראשי תיבות של Sperm Tracking and Recovery – מעקב ואיסוף של תאי זרע) משלבת צילום מהיר, שבב מיקרופלואידי ובינה מלאכותית. שבב מיקרופלואידי הוא התקן קטן ובו תעלות מיקרוסקופיות, שדרכן אפשר להזרים ולכוון כמויות זעירות של נוזל. בקנה המידה הזה, הזרימה בדרך כלל מסודרת וכמעט אינה מתערבלת, ולכן אפשר לשלוט בדיוק רב במסלול הנוזל ובתאים הנישאים בתוכו. הבינה המלאכותית מוסיפה למערכת יכולת לנתח במהירות כמויות עצומות של תמונות ולזהות בהן תאי זרע. השילוב בין הטכנולוגיות מאפשר לחפש תאים נדירים בתוך הדגימה ואף להפריד את התאים שאותרו משאר הדגימה.
מיליוני תמונות בחיפוש אחר תאים בודדים
במערכת STAR דגימת הזרע מוזרמת דרך תעלה מיקרוסקופית בשבב. מצלמה מתעדת אותה בקצב של 300 תמונות בשנייה, ומודל של למידה עמוקה מנתח את התמונות בזמן אמת ומחפש עצמים שנראים כמו תאי זרע. כדי לצמצם טעויות בזיהוי, המערכת אינה מסתמכת על תמונה יחידה: היא עוקבת אחר כל עצם שעשוי להיות תא זרע בכעשר תמונות רצופות, ומסווגת אותו כתא זרע רק אם זיהתה אותו ככזה בשלוש מהן לפחות. לאחר מכן מנגנון בשבב מפריד את תא הזרע שאותר משאר הדגימה, כדי שאפשר יהיה להעבירו למעבדה ולהשתמש בו להפריית ביצית. המערכת מסוגלת לצלם ולנתח כ-1.1 מיליון תמונות בשעה.
החוקרים דיווחו על השימוש הקליני הראשון במערכת שהוביל להיריון. בני הזוג שהשתתפו בטיפול התמודדו עם אי-פוריות במשך 19 שנה. הגבר עבר בעבר חיפושים ממושכים אחר תאי זרע ושתי פעולות להפקתם מהאשכים, שבמהלכן אותרו תאים בודדים בלבד. בת זוגו עברה לאורך השנים 19 מחזורים של שאיבת ביציות בארבעה מרכזי פוריות.
במסגרת הטיפול, עובד מעבדה סרק את דגימת הזרע במיקרוסקופ בחיפוש אחר תאי זרע בודדים, אך לא הצליח לאתר בה ולו תא אחד. החיפוש בשיטה המקובלת עשוי להימשך שעות רבות, שכן יש להבחין בין תאי הזרע הספורים ובין שפע שברי התאים שבדגימה. מערכת STAR, לעומת זאת, ניתחה בתוך כשעתיים כ־2.5 מיליון תמונות ומצאה שבעה תאי זרע, שניים מהם בעלי תנועה וחמישה ללא תנועה. שני התאים הנעים הוזרקו לשתי ביציות בשיטת ICSI, שבה מזריקים תא זרע יחיד ישירות לביצית. שתי הביציות התפתחו לעוברים, ושניהם הוחזרו לרחם. שני תאי זרע נוספים, שלא נעו, הוזרקו לשתי ביציות אחרות, אך אלה לא התפתחו לעוברים. כעבור 13 ימים התקבלה בדיקת היריון חיובית, ובשבוע השמיני להיריון נצפתה התפתחות תקינה של העובר.
מאז פרסום המאמר, דווח כי ההיריון הסתיים בלידתה של תינוקת בריאה. לפי נתונים שמסרו מפתחי המערכת, היא כבר נוסתה ב-175 מקרים של אי-פוריות קשה של הגבר, ובכ-26 אחוז מהם הצליחה לאתר ולאסוף תאי זרע. במקרה נוסף, אנשי המעבדה לא הצליחו לאתר תאי זרע בדגימה שהופקה מהאשך גם לאחר יומיים של חיפוש, ואילו המערכת הצליחה למצוא 44 תאים בתוך כשעה.
עדיין בתחילת הדרך
למרות התוצאות המעודדות, יש לזכור שמדובר בטכנולוגיה חדשה. הפרסום המדעי מתאר מקרה קליני יחיד שהוביל להיריון, ואף שהמערכת כבר שימשה במקרים נוספים, נדרשים מחקרים גדולים יותר כדי לראות באיזו מידה היא מצליחה לאתר תאי זרע שהוחמצו בבדיקות המקובלות, ואם השימוש בה משפר את סיכויי ההצלחה של טיפולי ההפריה. לדברי החוקרים, מחקרים כאלה כבר מתבצעים. אם התוצאות יאומתו במחקרים רחבים יותר, השיטה עשויה להרחיב את אפשרויות הטיפול בזוגות המתמודדים עם מקרים קשים של אי-פוריות גברית.
מאת: ד”ר אנה קוזל
באדיבות מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
https://davidson.weizmann.ac.il/
