Neue Technologie kann den Stoffwechsel von Embryonen aus In-vitro-Fertilisation visualisieren

Eine neue Technologie, die vom Team „Bioengineering in Reproductive Health“ am Institut für Bioengineering von Katalonien (IBEC) entwickelt wurde, ist in der Lage, den Stoffwechsel von Embryonen zu visualisieren, die durch in vitro Befruchtung, um zu entscheiden, welche sich am wahrscheinlichsten richtig in der Gebärmutter einnisten und das ausgetragene Geburtsjahr erreichen. Es handelt sich um eine genauere und zuverlässigere Technik als herkömmliche Methoden.

Die revolutionäre Methode namens „METAPHER“ erzeugt 3D-Bilder, die die im Embryo vorhandenen Farben auf völlig nicht-invasive Weise sichtbar machen. Bestimmte natürlich fluoreszierende Verbindungen im Stoffwechsel des Embryos sind auch für Prozesse wie die Zellatmung oder den Nährstoffverbrauch von entscheidender Bedeutung, sodass METAPHOR eine zuverlässige Methode zur Überwachung der Gesundheit des Embryos darstellt.

Diese neue Technologie wird dazu beitragen, die Erfolgsaussichten bei assistierten Reproduktionsprozessen zu erhöhen, die sogenannte „Zeit bis zur Schwangerschaft“ zu verkürzen und die wirtschaftliche und psychische Belastung der Patientinnen zu verringern.“

Samuel Ojosnegros, leitender Forscher am IBEC und Leiter der Studie

Der Artikel erschien in der renommierten Zeitschrift PNASbeschreibt, wie sie in Studien mit Mäusen die Erfolgsrate bei der Auswahl lebensfähiger Embryonen im Vergleich zu Embryologen, die herkömmliche Mikroskopie verwenden, verdoppeln konnten. Neben der Embryoanalyse ist die Methode bei der Analyse des Eizellstoffwechsels hochpräzise und ermöglicht die Auswahl der am besten geeigneten Eizellen für in vitro Befruchtung. Dazu verglichen sie Eizellen von jungen und älteren Frauen, da das Alter bekanntermaßen entscheidend für die Lebensfähigkeit der Eizellen ist. Das METAPHOR-System unterschied mit einer Genauigkeit von 96 % zwischen jungen und nicht mehr jungen Eizellen und konnte mit einer Genauigkeit von über 80 % vorhersagen, welche sich zu lebensfähigen Embryonen entwickeln würden – ein beispielloser Wert in diesem Bereich.

„Wir können den Qualitätsverlust der Eizellen beurteilen, der mit dem Verlust der Fruchtbarkeit im Alter einhergeht. Wir suchen nach sogenannten ‚molekularen Signaturen‘, also Merkmalen der Zellen, die mit diesem Verlust der Fruchtbarkeit verbunden sind, wie etwa der Verteilung der Mitochondrien. Anhand dieser Informationen können wir vorhersagen, welche Eizellen sich entwickeln werden und welche nicht. Dies wäre ein Durchbruch im Management von Fruchtbarkeitsspenden und -erhaltung“, sagt Anna Seriola, leitende Forscherin in der Ojosnegros-Gruppe und Autorin der Studie.

Die technologische Grundlage von METAPHOR nutzt Methoden der künstlichen Intelligenz zur Analyse von Stoffwechselbildern, die durch Hyperspektralmikroskopie gewonnen wurden. „Mithilfe der Hyperspektralmikroskopie erhalten wir Hunderte von Bildern, die komplexe Informationen über viele gemischte Metaboliten aus Embryonen und Eizellen enthalten. Um sie zu analysieren, haben wir ein künstliches Intelligenztool trainiert, das diese Bilder in wenigen Minuten analysieren und klassifizieren kann“, sagt Albert Parra, Forscher in der Ojosnegros-Gruppe und Erstautor der Studie.

Die Leistungsfähigkeit und Sicherheit der neuen Methode machen METAPHOR zu einem revolutionären Instrument zur Beurteilung von Eizellen und Embryonen anhand ihrer Physiologie. Forscher arbeiten derzeit an der Feinabstimmung der Technologie zur Beurteilung menschlicher Embryonen und haben ein Spin-off-Unternehmen gegründet, um die Technologie in den kommenden Jahren in Kliniken für assistierte Reproduktion einzuführen.