گذر از ناباروری به کمک هوش‌ مصنوعی

یکی از این پیشرفت‎های جدید امکان باروری زوج‎ های نابارور است که از سال‌ها پیش با صرف زمان و هزینه زیاد فقط چند درصد امکان موفقیت داشت. آی‌وی‌اف (IVF) از جمله روش‌هایی است که در سال‌های اخیربرای درمان ناباروری مورد استفاده قرار می‌گیرد اما حتی همین روش هم ممکن است برای عده‎ای مؤثر نباشد. این موضوع از موضوعات مورد مطالعه محققان ایرانی بوده که ضمن آشنایی با فناوری‎های نوین جهان، تلاش کردند آنها را در پزشکی به‌کار بگیرند تا درصد موفقیت این روش را ارتقا بخشند. این موفقیت گرچه هنوز در مراحل آزمایش حیوانی است اما در صورتی که حمایت‎های مالی کافی دولت را دریافت کند، می‎تواند به یکی از راه‌حل‎های موفق برای درمان زوج‎های نابارور تبدیل شود و با صادرات محصولات فناورانه آن به کشورهای دیگر، سودآوری قابل‌توجهی برای ایران به همراه داشته باشد. در این روش، از هوش مصنوعی و فناوری‎های نوین مهندسی برای انتخاب تخمک مناسب و با کیفیت برای انجام لقاح مصنوعی استفاده می‎شود که راهکاری نو، کم‎هزینه و با دقت بالا برای درمان ناباروری محسوب می‎شود. در این مطلب به سراغ دکتر داود فتحی، عضو هیات علمی دانشگاه تربیت مدرس و مجری این طرح رفته‌ایم تا از جزئیات این روش جدید و درصد موفقیتش باخبر شویم.

لقاح مصنوعی خارج از بدن یا In Vitro Fertilization)IVF) روشی است که در آن، سلول‌های تخمک را در شرایط آزمایشگاهی با اسپرم بارور می‌کنند و پس از آن، یک یا چند جنین به‌دست آمده را پس از گذشت چند مرحله تقسیم سلولی در رحم قرار می‌دهند تا روند رشد جنین به طور طبیعی ادامه پیدا کند. بهره‎گیری از فناوری‎های نوین در پزشکی برای درمان بیماری‎ها و مشکلات ناباروری از راهکارهای رایج است. نانوفناوری، زیست‎فناوری و فوتونیک و هوش مصنوعی از حوزه‎هایی است که در روش نوین درمان ناباروری به‌کار رفته است. دکتر داود فتحی که تحصیلاتش را در دوره کارشناسی ارشد در رشته مهندسی پزشکی و دوره دکتری در رشته نانوفناوری دنبال کرده است، از متخصصان حوزه بین‌رشته‌ای نانو بیوفوتونیک است و در توضیح کارش می‎گوید: «من با همکاری یک دانشجوی دکتری و چهار دانشجوی کارشناسی ارشد و البته برادرم دکتر روح‌ا... فتحی که تخصص‌‌اش جنین‎شناسی بوده و عضو هیات‌علمی پژوهشگاه رویان است، توانستیم این پژوهش را پیش ببریم. نتایج حاصل از فاز اول این پژوهش در مجله علمی معتبر TALANTA به چاپ رسیده است.»

روش جدید چه فرقی با آی‌‎وی‎‌اف رایج دارد؟
حدود ۱۵ درصد زوج‎ها در جهان نابارور هستند که البته این میزان در ایران بیشتر است و روش آی‎‌وی‎‌اف از روش‎های رایج برای درمان زوج‎های نابارور به شمار می‌رود. به گفته دکتر فتحی: در این روش، سلول اسپرم و تخمک را جداگانه می‎گیرند و بعد از انجام لقاح مصنوعی، در رحم می‎گذارند اما قبل از گذاشتن آن در رحم باید تخمک بررسی شود تا کیفیت مناسب برای لقاح را داشته باشد، چون اگر تخمک نامناسب انتخاب شود، ممکن است آی‌‎وی‌‎اف برای بارداری جواب ندهد یا این که برای رحم فرد مشکلاتی را ایجاد کند و خطراتی را درپی داشته باشد. دکتر فتحی در پاسخ به این سؤال که چطور می‎توان فهمید تخمک شرایط مناسبی دارد، می‎گوید:‌ «متخصص ژنتیک تخمک را زیر میکروسکوپ می‎گذارد و با استفاده از تجربه تخصصی‎اش تخمکی که کیفیت بهتری دارد را برای لقاح انتخاب می‎کند. حداکثر موفقیت این روش حدود ۳۰ درصد است. ضمن این‌که این روش مشکلات دیگری هم دارد، مثلا فرض کنید زوجی برای درمان ناباروری از روش آی‎وی‎اف استفاده کرده و هزینه زیادی برای این کار پرداخته اما در نهایت درصد موفقیت این روش حتی در پیشرفته‌ترین مراکز علمی جهان زیر ۴۰ درصد است.»

او در توضیح تفاوت روش جدید با آی‎‌وی‎‌اف می‎گوید:‌ «ما برای این که احتمال موفقیت را بالا ببریم، این روش ترکیبی که در آن از روش‌های نوین مهندسی و هوش مصنوعی برای تشخیص تخمک مناسب استفاده می‎شود را ارائه کردیم. به این منظور، ما یک ریزتراشه (میکروچیپ) در قالب یک کانال میکروفلوئیدیک با ابعاد سطع مقطع حدود ۱۰۰ میکرون و طول چند میلی‎متر طراحی کردیم که برای ابعاد تخمک مناسب است.» او جزئیات این روش را این طور شرح می‎دهد:‌ «تخمک از این کانال و سیالی که در آن قرار دارد، عبور داده می‎شود و تحت‌تاثیر تنش‎های مکانیکی ناشی از این کانال قرار می‎گیرد. در حین عبور با تصویربرداری و به کمک هوش مصنوعی، می‎توانیم کیفیت تخمک را با کمک متغییرهای مختلف ارزیابی کنیم و بفهمیم کدام تخمک کیفیت بهتری دارد. دقت این روش بیش از دو برابر روش تجربی و مشاهداتی است؛ چون هوش مصنوعی می‎تواند تمام متغیرهای مربوط به تخمک را بررسی کند. با این روش توانستیم کیفیت تخمک‌های نابالغ را که به مرحله بلوغ می‌رسند و در فرآیند لقاح مصنوعی مورد استفاده قرار خواهند گرفت، بادقت حدود ۸۰ درصد تعیین کنیم.»

دکتر فتحی در خصوص طراحی و ساخت کانال مورد بحث می‎گوید: «ما طراحی را انجام دادیم و به یکی از شرکت‎های داخلی سفارش دادیم تا آن را برای‌مان پیاده‎سازی و اجرا کنند و همه این مراحل در ایران انجام شده است.»

افزایش دقت و کاهش خطای انسانی

دکتر فتحی و همکارانش به موازات این کار پژوهش دیگری را هم به انجام رسانده‎اند که در آن با کمک متغیرهای الکتریکی تخمک‎های بالغ را مورد بررسی قرار دادند تا تخمک‌های مناسب برای تقسیم سلولی را گزینش کنند.

او درباره اهمیت این کار می‎گوید: «حدود ۶۰ درصد توانستیم تشخیص دهیم که کدام تخمک برای تقسیم سلولی مناسب است. لازم به ذکر است که این روش، نسبت به روش‌های مرسوم گذشته، دقیق‌تر است و چالش کمتری برای ورود به کلینیک‌های درمان ناباروری دارد.» در صورتی که این روش بتواند حمایت‎های لازم را دریافت کند و به مرحله تجاری‌سازی برسد و در مراکز درمانی مورد استفاده قرار بگیرد، می‎تواند تا حد قابل‌توجهی خطای انسانی را که در مرحله گزینش تخمک مناسب اتفاق می‎افتد کاهش دهد.»

دکتر فتحی معتقد است با کمک این روش زوج‎هایی که دچار مشکل ناباروری هستند با آسایش بیشتر و هزینه کمتر می‎توانند برای فرزندآوری اقدام کنند. او تاکید دارد: «همه این موارد در سایه پیشگام شدن ایران در استفاده از این روش‎های نوین اتفاق می‎افتد و می‎توانیم شاهد روزی باشیم که محققان تخمک را در کیت مشخصی بگذارند و با بررسی‎های هوش مصنوعی در رایانه و حتی ارسال یک پیام روی گوشی هوشمندشان بتوانند تخمک مناسب مورد آزمایش را شناسایی کنند و بدانند کدامیک برای آی‎وی‎اف مناسب است.»

کمبود اعتبار و بودجه، قصه پرغصه همیشگی در علم

کم بودن اعتبارات پژوهشی در ایران همیشه از مشکلات جدی محققان پیشتازی است که می‎خواهند در مرزهای علم و فناوری حرکت کنند. دکتر فتحی و گروه همکارانش هم از این قاعده مستثنی نیستند و با بودجه بسیار کم دانشگاه و استفاده از اعتبار و هزینه شخصی توانسته‌اند مرحل کار تحقیقاتی خود را پیش ببرند. او در توصیف مشکلات مسیری که طی کرده می‎گوید:‌ «دانشگاه برای دانشجوی دکتری نهایتا ۱۰ میلیون تومان و برای دانشجوی ارشد نهایتا چهار میلیون تومان بودجه می‎دهد و این اعداد برای پیشبرد کار ما کافی نیست. حتی یکی از مهم‎ترین دستگاه‌هایی که تحقیقات‌مان را با آن انجام دادیم را یک شرکت واردکننده تجهیزات آمریکایی در اختیار من گذاشته بود. اکنون کارمان متوقف شده، چون این دستگاه امانت بود و تامین آن هم چند میلیارد تومان بودجه نیاز دارد.»

او این موضوعات را موجب دلسردی بسیاری از محققان می‎داند و می‎افزاید: «خیلی از آنها نمی‎توانند بودجه کار تحقیقاتی‎شان را تامین کنند و حمایتی هم دریافت نمی‌کنند و در نهایت تصمیم می‌گیرند به دانشگاه کشورهایی که برای ادامه تحقیقات به آنها پیشنهادهای قابل توجه می‎دهند، بروند. خود من هم همین حالا پیشنهادهای خوبی از کشورهای دیگر دارم اما علاقه‎ام این بود که در کشورم بمانم و این پژوهش را پیش ببرم ولی متاسفانه هنوز حمایتی دریافت نکرده‌ام در حالی که اگر حمایت‎های وزارت علوم و مسئولان را داشته باشیم، می‎‌توانیم در این زمینه برای ایران افتخارآفرینی داشته باشیم.»

در ادامه دکتر فتحی می‌افزاید: «پس از انتشار نتایج کارهای‌مان، از چندین کنفرانس معتبر بین‌المللی در آمریکا و اروپا دعوت به سخنرانی شده‌ام که متأسفانه به دلیل نبود حمایت مالی نتوانستم به این کنفرانس‌ها بروم. سخنرانی در کنفرانس‌های معتبر بین‌المللی می‌تواند باعث ارتقای جایگاه علمی کشور عزیزمان ایران شود.»