Nacen los primeros bebés concebidos con un robot inyector de esperma

Por Antonio Regalado. Publicado en la sección de Biotecnología del MIT Technology Review, el 25 de abril 2023

Nuevas empresas intentan diseñar una máquina de escritorio. de fertilidad

La primavera pasada, ingenieros en Barcelona empaquetaron el robot de inyección de esperma que habían diseñado y lo enviaron por DHL a la ciudad de Nueva York. Lo siguieron hasta una clínica allí, llamada New Hope Fertility Center, donde volvieron a armar el instrumento, ensamblando un microscopio, una aguja mecanizada, una pequeña placa de Petri y una computadora portátil.

Luego, uno de los ingenieros, sin experiencia real en medicina de fertilidad, usó un controlador Sony PlayStation 5 para colocar una aguja robótica. Al observar un óvulo humano a través de una cámara, avanzó por sí solo, penetró en el óvulo y dejó caer un solo espermatozoide. En total, el robot se utilizó para fertilizar más de una docena de óvulos.

El resultado de los procedimientos, dicen los investigadores, fueron embriones sanos, y como resultado dos niñas, que afirman que son las primeras personas nacidas después de la fertilización por un «robot».

“Estaba tranquilo. En ese momento exacto, pensé: ‘Es solo un experimento más’”, dice Eduard Alba, el estudiante de ingeniería mecánica que comandó el dispositivo de inyección de esperma.

La empresa emergente que desarrolló el robot, Overture Life, dice que su dispositivo es un paso inicial hacia la automatización de la fertilización in vitro o FIV, y potencialmente hacer que el procedimiento sea menos costoso y mucho más común de lo que es hoy.

En este momento, los laboratorios de FIV son negocios multimillonarios atendidos por embriólogos capacitados que ganan más de $ 125,000 al año para manipular delicadamente espermatozoides y óvulos utilizando agujas huecas ultrafinas bajo un microscopio.

Pero algunas nuevas empresas dicen que todo el proceso podría llevarse a cabo automáticamente, o casi. Overture, por ejemplo, presentó una solicitud de patente que describe un «biochip» para un laboratorio de FIV en miniatura, completo con depósitos ocultos que contienen fluidos de crecimiento y pequeños canales para que los espermatozoides se muevan.

“Piensa en una caja donde entran espermatozoides y óvulos, y cinco días después sale un embrión”, dice Santiago Munné, el premiado genetista y director de innovación de la empresa española. Él cree que si la FIV pudiera llevarse a cabo dentro de un instrumento de escritorio, es posible que los pacientes nunca necesiten visitar una clínica especializada, donde un solo intento de quedar embarazada puede costar $ 20,000 en los EE. UU. En cambio, dice, los óvulos de una paciente podrían alimentarse directamente a un sistema de fertilidad automatizado en el consultorio de un ginecólogo. “Tiene que ser más barato. Y si algún médico pudiera hacerlo, sería”, dice Munné.

MIT Technology Review identificó media docena de nuevas empresas con objetivos similares, con nombres como AutoIVF, IVF 2.0, Conceivable Life Sciences, y Fertilis.. Algunos tienen sus raíces en laboratorios universitarios que se especializan en tecnología miniaturizada de laboratorio en un chip.

Hasta ahora, Overture ha recaudado más: alrededor de $ 37 millones de inversionistas que incluyen a Khosla Ventures y Susan Wojcicki, ex directora ejecutiva de YouTube.

Más bebes

El objetivo principal de automatizar la FIV, dicen los empresarios, es simple: hacer muchos más bebés. Alrededor de 500.000 niños nacen a través de la FIV en todo el mundo cada año, pero la mayoría de las personas que necesitan ayuda para tener hijos no tienen acceso a medicamentos para la fertilidad o no pueden pagarlos.

“¿Cómo pasamos de medio millón de bebés al año a 30 millones?”, se pregunta David Sable, un exmédico especialista en fertilidad que ahora dirige un fondo de inversión. “No puedes si diriges cada laboratorio como una cocina artesanal hecha a la medida, y ese es el desafío que enfrenta la FIV. Han sido 40 años de ciencia sobresaliente e ingeniería de sistemas realmente mediocre”.

Si bien aún no existe una máquina de fertilidad todo en uno, incluso la automatización de partes del proceso, como la inyección de esperma, la congelación de óvulos o el mantenimiento de los embriones, podría hacer que la FIV sea menos costosa y eventualmente respaldar innovaciones más radicales, como la edición de genes o incluso úteros artificiales.

Pero no será fácil automatizar por completo la FIV. Imagínese tratando de hacer un robot dentista. La concepción de probeta involucra una docena de procedimientos, y el robot de Overture hasta ahora solo realiza uno de ellos, y solo parcialmente.

https://wp.technologyreview.com/wp-content/uploads/2023/04/robot-procedure-notext.mp4

Este video muestra la fertilización «robótica» de un óvulo en Overture Life Sciences. Una aguja vibratoria perfora el óvulo y deposita un solo espermatozoide.

“El concepto es extraordinario, pero es un pequeño paso”, dice Gianpiero Palermo, médico especialista en fertilidad del Centro Médico Weill Cornell a quien se le atribuye el desarrollo del procedimiento de fertilización conocido como inyección intracitoplasmática de espermatozoides, o ICSI, en la década de 1990. Palermo señala que los investigadores de Overture todavía dependían de cierta asistencia manual para tareas como cargar un espermatozoide en la aguja del inyector. “Esto todavía no es un ICSI robótico, en mi opinión”, dice.

Otros médicos se muestran escépticos de que los robots puedan, o deban, reemplazar a los embriólogos en el corto plazo. “Recoges un espermatozoide, lo pones en un óvulo con un trauma mínimo, con la mayor delicadeza posible”, dice Zev Williams, director de la clínica de fertilidad de la Universidad de Columbia. Por ahora, «los humanos son mucho mejores que una máquina», dice.

Su centro desarrolló un robot, pero tiene un objetivo más limitado: dispensar pequeñas gotas de medio de crecimiento para que crezcan los embriones. «No es bueno para los embriones si el tamaño de la gota difiere», dice Williams. “Crear las mismas gotas una y otra vez, ahí es donde el robot puede brillar”. Él lo llama una forma de «bajo riesgo» de introducir la automatización en el laboratorio.

Micro cunas

Un obstáculo para automatizar la concepción es que la llamada microfluídica, otro nombre para la tecnología de laboratorio en un chip, no ha estado a la altura de sus expectativas.

Jeremy Thompson, un embriólogo con sede en Adelaide, Australia, dice que pasó su carrera descubriendo «cómo mejorar la vida de los embriones» a medida que crecen en los laboratorios. Pero hasta hace poco, dice, sus retoques con los sistemas de microfluidos arrojaron un resultado inequívoco: “Bollocks. No funcionó. Thompson dice que la FIV sigue siendo un proceso manual en parte porque nadie quiere confiar un embrión, una persona potencial, a un microdispositivo donde podría quedar atrapado o dañado por algo tan pequeño como una burbuja de aire.

Una microcuna impresa en 3D desarrollada por Fertilis está diseñada para transportar un solo óvulo humano (FERTILIS) –>

Sin embargo, hace unos años, Thompson vio imágenes de una minúscula Torre Eiffel, de solo un milímetro de altura. Se fabricó utilizando un nuevo tipo de impresión 3D aditiva, en la que los rayos de luz se dirigen a endurecer los polímeros líquidos. Decidió que este era el avance necesario, porque le permitiría construir «una caja o una jaula alrededor de un embrión».

Desde entonces, una startup que fundó, Fertilis, ha recaudado un par de millones de dólares para imprimir lo que llama «cápsulas» o «microcunas» transparentes. La idea es que una vez que se coloca un óvulo en uno, se puede manipular más fácilmente y conectar a otros dispositivos, como bombas para agregar soluciones en cantidades mínimas.

Dentro de una de las vainas de Fertilis, un óvulo se encuentra en una cámara no más grande que una gota de niebla, pero el contenedor en sí es lo suficientemente grande como para recogerlo con unas pinzas pequeñas. Fertilis ha publicado artículos que muestran que puede congelar rápidamente los óvulos dentro de las cunas y fertilizarlos allí también, al introducir un espermatozoide con una aguja.

Un óvulo humano mide aproximadamente 0,1 milímetros de ancho, en el límite de lo que un ojo humano puede ver sin ayuda. En este momento, para mover uno, un embriólogo lo sorberá en una aguja hueca y lo expulsará de nuevo. Pero Thompson dice que una vez dentro de las cunas de la compañía, los huevos pueden fertilizarse y convertirse en embriones, moviéndose a través de las estaciones de un laboratorio robótico como si estuvieran en una cinta transportadora. “Toda nuestra historia es minimizar el estrés de los embriones y los óvulos”, dice.

Thompson espera que algún día, cuando los médicos recolecten óvulos de los ovarios de una mujer, se depositen directamente en una microcuna y, desde allí, los robots los cuiden hasta que sean embriones sanos. “Esa es mi visión”, dice.

https://wp.technologyreview.com/wp-content/uploads/2023/04/better-injection.mp4

Este video, tomado a través de un microscopio, muestra una microaguja penetrando huevos en cápsulas o cunas impresas en 3D. Un huevo mide aproximadamente 0,1 mm de ancho (FERTILIS)

MIT Technology Review encontró una empresa, AutoIVF, un spin-out de  microfluidics lab, del Hospital General de Massachusetts-Universidad de Harvard, que ganó más de $4 millones en subvenciones federales para desarrollar un sistema de recolección de óvulos de este tipo, la tecnología «OvaReady».

La recolección de óvulos ocurre después de que un paciente recibe tratamiento con hormonas de fertilidad. Luego, un médico usa una sonda impulsada por vacío para aspirar los óvulos que han madurado en los ovarios. Dado que están flotando en desechos líquidos y encerrados en tejido protector, un embriólogo debe encontrar manualmente cada uno y «desnudarlos» limpiándolos suavemente con una pajilla de vidrio.

Un ejecutivo de AutoIVF, Emre Ozkumur, se negó a discutir el proyecto, la compañía quiere «permanecer bajo el radar un poco más», dice, pero sus documentos de concesión y patente sugieren que está probando un dispositivo que puede detectar y aislar huevos y huevos. luego los despoja automáticamente del tejido circundante, tal vez pasándolos por algo que se asemeja a un rallador de queso microscópico.

Rastreador de esperma

Una vez que se tiene un óvulo, los médicos deben compararlo con un espermatozoide. Para ayudarlos a elegir el correcto, Alejandro Chavez-Badiola, médico especializado en fertilidad con sede en México, inició una empresa, IVF 2.0, que desarrolló un software para clasificar y analizar los espermatozoides que nadan en un plato. Es similar a los programas de visión por computadora que rastrean a los jugadores deportivos mientras corren, chocan y cambian de dirección en un campo.

El trabajo es identificar espermatozoides sanos evaluando su forma y viendo qué tan bien nadan. “La motilidad”, dice Chavez-Badiola, “es la máxima expresión de la salud y la normalidad de los espermatozoides”. Si bien una persona solo puede vigilar unos pocos espermatozoides a la vez, una computadora no enfrenta ese límite. “Los humanos somos buenos para canalizar nuestra atención a un solo punto. Podemos evaluar cinco o 10 espermatozoides, pero no puedes hacer 50”, dice Chavez-Badiola.

Su clínica de FIV está realizando un estudio directo de esperma humano y seleccionado por computadora, para ver cuál conduce a más bebés. Hasta ahora, la computadora tiene una pequeña ventaja.

“No afirmamos que sea mejor que un humano, pero afirmamos que es igual de bueno. Y nunca se cansa. Un ser humano tiene que ser bueno a las 8 de la mañana, después del café, después de tener una discusión por teléfono”, dice.

Chavez-Badiola dice que dicho software será «el cerebro para comandar futuros laboratorios automatizados». Este año, vendió los derechos para usar su programa de seguimiento de espermatozoides a Conceivable Life Sciences, otra startup de automatización de FIV que se está formando en Nueva York, donde Chavez-Badiola actuará como directora de productos. También se une a la compañía Jacques Cohen, un célebre embriólogo que una vez trabajó en la clínica británica donde nació el primer bebé de FIV en 1978.

https://wp.technologyreview.com/wp-content/uploads/2023/04/Conceivable-720.mp4

Sistema informático desarrollado por IVF 2.0 que rastrea y califica los espermatozoides mientras nadan, utilizando un software de reconocimiento de imágenes (CONCEBIBLE)

Planes concebibles para crear una estación de trabajo robótica “autónoma” que pueda fertilizar óvulos y cultivar embriones, y espera demostrar todos los pasos clave este año. Pero Cohen admite que la automatización podría tardar un tiempo en convertirse en realidad. “Sucederá paso a paso”, dice. “Incluso las cosas que parecen obvias tardan 10 años en ponerse de moda y 20 en convertirse en rutina”.

Los inversores detrás de Conceivable creen que pueden sacar provecho expandiendo el uso de la FIV. Es casi seguro que la industria de la FIV podría crecer hasta cinco o diez veces su tamaño actual. En los EE. UU., menos del 2 % de los niños nacen de esta manera, pero en Dinamarca, donde el procedimiento es gratuito y alentado, la cifra se acerca al 10 %.

“Esa es la verdadera demanda”, dice Alan Murray, un empresario con experiencia en software y espacios de trabajo conjunto que cofundó Conceivable con su socio comercial, Joshua Abram. “El desafío es que estos maravillosos países ricos y excéntricos pueden hacerlo, pero el resto del mundo no puede. Pero han demostrado la verdadera necesidad humana”, dice. “Lo que ellos han hecho con dinero, nosotros debemos hacerlo con tecnología”.

Murray estima que el bebé promedio de FIV en los EE. UU. Cuesta $ 83,000 si incluye los intentos fallidos, que son comunes. Él dice que el objetivo de su empresa es reducir el costo en un 70%, algo que dice que puede suceder si aumentan las tasas de éxito.

Pero no es un hecho que los robots reduzcan el costo de la FIV o que los ahorros se transfieran a los pacientes. Rita Vassena, asesora de Conceivable y directora científica de Fecundis, una compañía de ciencia de la fertilidad, dice que el campo tiene un historial de introducir innovaciones sin aumentar apreciablemente las tasas de embarazo. “La tendencia [es] hacia la acumulación de pruebas y tecnologías… en lugar de un verdadero esfuerzo por reducir las barreras de acceso”, dice ella.

Mundos futuros

El otoño pasado, los investigadores de Overture y los médicos de New Hope publicaron una descripción de su trabajo con el robot, afirmando que dos pacientes habían quedado embarazadas. Eso se hizo después de obtener la aprobación ética para el estudio, dice John Zhang.

Ambos niños ya han nacido, dice Jenny Lu, coordinadora de donación de óvulos en New Hope. MIT Technology Review pudo hablar con el padre de uno de los niños.

“Es salvaje, ¿no?”, dijo el padre, quien pidió permanecer en el anonimato. “Dijeron que hasta ahora siempre se había hecho manualmente”.

Dijo que él y su pareja habían probado la FIV varias veces antes, sin éxito. Ambos casos de inyección robótica involucraron óvulos de donantes, que se proporcionaron a los pacientes de forma gratuita (de lo contrario, pueden costar $ 15,000). En cada caso, después de ser fertilizados y convertidos en embriones, se implantaron en el útero de la paciente.

Los óvulos de donantes se usan con mayor frecuencia cuando una paciente es mayor, tiene más de 40 años y no puede quedar embarazada de otra manera.

Dado que la automatización no resolverá directamente el problema del envejecimiento de los óvulos, un laboratorio en una caja de FIV no solucionará esta razón intratable por la que fallan los tratamientos de fertilidad. Sin embargo, la automatización podría permitir a los médicos comenzar a medir con precisión lo que hacen, permitiéndoles ajustar sus procedimientos. Incluso un pequeño aumento en las tasas de éxito podría significar decenas de miles de bebés adicionales cada año.

Kathleen Miller, científica en jefe de Innovation Fertility, una cadena de clínicas en el sur de los EE. UU., dice que sus centros ahora están usando sistemas de visión por computadora para estudiar videos de lapso de tiempo de embriones en crecimiento y tratando de ver si algún dato explica por qué algunos se convierten en bebés y otros no. «Lo estamos poniendo en modelos, y la pregunta es ‘Dime algo que no sepa'», dice ella.

“Vamos a ver una evolución de lo que es un embriólogo”, predice Miller. “En este momento, son técnicos, pero van a ser científicos de datos”.

Para algunos defensores de la automatización de la FIV, les espera un futuro aún más salvaje. Al entregar la concepción a las máquinas, la automatización podría acelerar la introducción de técnicas aún controvertidas, como la edición del genoma o métodos avanzados para crear óvulos a partir de células madre.

Aunque Munné dice que Overture Life no tiene planes de modificar la composición genética de los niños, admite que sería muy sencillo usar el robot que inyecta esperma para ese propósito, ya que podría dispensar cantidades precisas de sustancias químicas de edición de genes en un óvulo. “Debería ser muy fácil de agregar a la máquina”, dice.

Incluso más tecnología especulativa está en el horizonte. Las máquinas de fertilidad podrían evolucionar gradualmente hacia úteros artificiales, con niños gestados en centros científicos hasta el nacimiento. “Creo que vamos a llegar allí”, dice Thompson. “Hay evidencia creíble de que lo que pensábamos que era imposible no es tan imposible”.

Otros imaginan que los robots eventualmente podrían ser lanzados al espacio exterior, repletos de óvulos y espermatozoides mantenidos en un estado vítreo en estasis. Después de un viaje de mil años a un planeta distante, tales máquinas podrían arrancar y crear una nueva sociedad de humanos.

Todo es parte del objetivo de crear más personas, y no solo aquí en la Tierra. “Hay gente que piensa que la humanidad debería ser una especie interplanetaria, y la vida humana no va a ser suficiente para llegar a estos mundos”, dice Chavez-Badiola. “Parte del trabajo de un científico es seguir soñando”.

Comentario de Nicolás Jouve.- El artículo nos revela el grado de instrumentalización al que se está llegando en el mundo de la reproducción humana asistida. Lo único que importa es producir más embriones de forma lo más automatizada posible… y hacer caja, claro. No se habla de vidas humanas, maternidad, paternidad, y el problema de la infertilidad queda en segundo plano… El mundo frío de la robótica para producir con mayor precisión objetos que simplemente son vidas humanas… Ah! y si nos lo proponemos… se editan, se congelan y los mandamos a colonizar otros planetas. «Salvaje» ¿no?