Blog

Feb 06, 2024

Die ersten von einem Roboter gezeugten IVF-Babys sind geboren

Treffen Sie die Startups, die versuchen, eine Desktop-Fruchtbarkeitsmaschine zu entwickeln. Im vergangenen Frühjahr packten Ingenieure in Barcelona den von ihnen entworfenen Roboter zur Spermainjektion ein und schickten ihn per DHL nach New York City. Sie

Treffen Sie die Startups, die versuchen, eine Desktop-Fruchtbarkeitsmaschine zu entwickeln.

Im vergangenen Frühjahr packten Ingenieure in Barcelona den von ihnen entworfenen Roboter zur Spermainjektion ein und schickten ihn per DHL nach New York City. Sie folgten ihm zu einer dortigen Klinik namens New Hope Fertility Center, wo sie das Instrument wieder zusammenbauten und ein Mikroskop, eine mechanische Nadel, eine winzige Petrischale und einen Laptop zusammenbauten.

Dann positionierte einer der Ingenieure, der keine wirkliche Erfahrung in der Fruchtbarkeitsmedizin hatte, mit einem Sony PlayStation 5-Controller eine Roboternadel. Durch eine Kamera beobachtete es eine menschliche Eizelle, bewegte sich dann selbstständig vorwärts, drang in die Eizelle ein und ließ eine einzelne Samenzelle ab. Insgesamt wurden mit dem Roboter mehr als ein Dutzend Eier befruchtet.

Das Ergebnis der Verfahren, sagen die Forscher, waren gesunde Embryonen – und jetzt zwei kleine Mädchen, von denen sie behaupten, dass sie die ersten Menschen seien, die nach der Befruchtung durch einen „Roboter“ geboren wurden.

„Ich war ruhig. Genau in diesem Moment dachte ich: ‚Das ist nur ein weiteres Experiment‘“, sagt Eduard Alba, der Maschinenbaustudent, der das Spermainjektionsgerät befehligte.

Das Startup-Unternehmen Overture Life, das den Roboter entwickelt hat, sagt, sein Gerät sei ein erster Schritt zur Automatisierung der In-vitro-Fertilisation (IVF) und mache das Verfahren möglicherweise kostengünstiger und weitaus häufiger als heute.

Derzeit sind in IVF-Laboren ausgebildete Embryologen beschäftigt, die mehr als 125.000 US-Dollar pro Jahr verdienen, indem sie unter dem Mikroskop mit ultradünnen Hohlnadeln Spermien und Eizellen behutsam handhaben.

Einige Startups sagen jedoch, dass der gesamte Prozess automatisch oder nahezu automatisch durchgeführt werden könnte. Overture hat beispielsweise eine Patentanmeldung eingereicht, die einen „Biochip“ für ein IVF-Labor im Miniaturformat beschreibt, komplett mit versteckten Reservoirs mit Wachstumsflüssigkeiten und winzigen Kanälen, durch die sich Spermien bewegen können.

Wissenschaftler könnten bald in der Lage sein, aus Haut- und Blutzellen Eizellen und Spermien herzustellen. Was wird das bedeuten?

„Stellen Sie sich eine Kiste vor, in die Spermien und Eizellen hineinkommen und fünf Tage später ein Embryo herauskommt“, sagt Santiago Munné, der preisgekrönte Genetiker und Chief Innovation Officer des spanischen Unternehmens. Er glaubt, dass Patienten, wenn die IVF in einem Tischgerät durchgeführt werden könnte, möglicherweise nie eine Spezialklinik aufsuchen müssten, wo ein einziger Versuch, schwanger zu werden, in den USA 20.000 US-Dollar kosten kann. Stattdessen, sagt er, könnten die Eizellen einer Patientin direkt in ein automatisiertes Fruchtbarkeitssystem in der Praxis eines Gynäkologen eingespeist werden. „Es muss günstiger sein. Und wenn irgendein Arzt das könnte, dann wäre er es“, sagt Munné.

MIT Technology Review identifizierte ein halbes Dutzend Startups mit ähnlichen Zielen, mit Namen wie AutoIVF, IVF 2.0, Conceivable Life Sciences und Fertilis. Einige haben ihre Wurzeln in Universitätslaboren, die auf miniaturisierte Lab-on-a-Chip-Technologie spezialisiert sind.

Bisher hat Overture am meisten eingesammelt: rund 37 Millionen US-Dollar von Investoren wie Khosla Ventures und Susan Wojcicki, der ehemaligen CEO von YouTube.

Das Hauptziel der Automatisierung der IVF ist laut Unternehmern einfach: Es geht darum, viel mehr Babys zu bekommen. Jedes Jahr werden weltweit etwa 500.000 Kinder durch IVF geboren, aber die meisten Menschen, die Hilfe bei der Geburt von Kindern benötigen, haben keinen Zugang zu Fruchtbarkeitsmedikamenten oder können diese nicht bezahlen.

„Wie schaffen wir es, von einer halben Million Babys pro Jahr auf 30 Millionen zu kommen?“, fragt sich David Sable, ein ehemaliger Fruchtbarkeitsarzt, der jetzt einen Investmentfonds leitet. „Das geht nicht, wenn man jedes Labor wie eine maßgeschneiderte, handwerkliche Küche betreibt, und das ist die Herausforderung, vor der IVF steht. Es waren 40 Jahre herausragender Wissenschaft und wirklich mittelmäßiger Systemtechnik.“

Zwar gibt es noch kein All-in-one-Fruchtbarkeitsgerät, aber selbst die Automatisierung von Teilen des Prozesses, wie der Injektion von Spermien, dem Einfrieren von Eizellen oder der Pflege von Embryonen, könnte die IVF kostengünstiger machen und schließlich radikalere Innovationen wie die Bearbeitung von Genen usw. unterstützen künstliche gebärmütter.

Aber es wird nicht einfach sein, IVF vollständig zu automatisieren. Stellen Sie sich vor, Sie würden versuchen, einen Roboterzahnarzt zu bauen. Die Empfängnis im Reagenzglas umfasst ein Dutzend Vorgänge, und der Roboter von Overture führt bisher nur einen davon aus, und zwar nur teilweise.

„Das Konzept ist außergewöhnlich, aber das ist ein kleiner Schritt“, sagt Gianpiero Palermo, ein Fruchtbarkeitsarzt am Weill Cornell Medical Center, dem die Entwicklung des als intrazytoplasmatische Spermieninjektion (ICSI) bekannten Befruchtungsverfahrens in den 1990er Jahren zugeschrieben wird. Palermo weist darauf hin, dass die Forscher von Overture bei Aufgaben wie dem Laden einer Samenzelle in die Injektornadel immer noch auf manuelle Unterstützung angewiesen waren. „Das ist meiner Meinung nach noch keine Roboter-ICSI“, sagt er.

Andere Ärzte sind skeptisch, dass Roboter bald Embryologen ersetzen können oder sollten. „Man nimmt ein Sperma auf und setzt es mit minimalem Trauma und so vorsichtig wie möglich in eine Eizelle ein“, sagt Zev Williams, Direktor der Fruchtbarkeitsklinik der Columbia University. Im Moment sei „der Mensch weitaus besser als eine Maschine“, sagt er.

Sein Zentrum hat zwar einen Roboter entwickelt, der jedoch ein begrenzteres Ziel verfolgt: die Abgabe winziger Tröpfchen eines Wachstumsmediums, in denen Embryonen wachsen können. „Es ist nicht gut für die Embryonen, wenn die Tropfengröße unterschiedlich ist“, sagt Williams. „Immer wieder die gleichen Tropfen herstellen – da kann der Roboter glänzen.“ Er nennt es eine „risikoarme“ Möglichkeit, die Automatisierung im Labor einzuführen.

Ein Hindernis für die Automatisierung der Empfängnis besteht darin, dass die sogenannte Mikrofluidik – ein anderer Name für Lab-on-a-Chip-Technologie – ihrem Hype nicht gerecht wird.

Jeremy Thompson, ein Embryologe aus Adelaide, Australien, sagt, er habe seine Karriere damit verbracht, herauszufinden, „wie man das Leben von Embryonen verbessern kann“, während sie in Labors wachsen. Doch bis vor Kurzem, sagt er, hätten seine Experimente mit mikrofluidischen Systemen zu einem eindeutigen Ergebnis geführt: „Blödsinn. Es hat nicht funktioniert.“ Laut Thompson bleibt IVF ein manueller Prozess, auch weil niemand einen Embryo – eine potenzielle Person – einem Mikrogerät anvertrauen möchte, wo er durch etwas so Winziges wie eine Luftblase gefangen oder beschädigt werden könnte.

Vor ein paar Jahren sah Thompson jedoch Bilder eines winzigen Eiffelturms, der nur einen Millimeter hoch war. Es wurde mithilfe einer neuen Art des additiven 3D-Drucks hergestellt, bei dem Lichtstrahlen darauf abzielen, flüssige Polymere auszuhärten. Er kam zu dem Schluss, dass dies der nötige Durchbruch war, denn er würde es ihm ermöglichen, „eine Kiste oder einen Käfig um einen Embryo herum“ zu bauen.

Seitdem hat das von ihm gegründete Startup Fertilis ein paar Millionen Dollar gesammelt, um sogenannte durchsichtige „Pods“ oder „Micro-Cradles“ zu drucken. Die Idee dahinter ist, dass, sobald ein Ei hineingelegt ist, es leichter gehandhabt und an andere Geräte angeschlossen werden kann, beispielsweise an Pumpen, um Lösungen in kleinsten Mengen hinzuzufügen.

In einer der Schoten von Fertilis befindet sich ein Ei in einer Kammer, die nicht größer als eine Nebelperle ist, aber der Behälter selbst ist groß genug, um mit einer kleinen Zange aufgenommen zu werden. Fertilis hat Veröffentlichungen veröffentlicht, die zeigen, dass es Eier in den Eierschalen schockgefrieren und sie auch dort befruchten kann, indem es mit einer Nadel ein Sperma eindringt.

Ein menschliches Ei hat einen Durchmesser von etwa 0,1 Millimetern und liegt damit an der Grenze dessen, was ein menschliches Auge ohne Hilfe sehen kann. Um eines zu bewegen, schlürft ein Embryologe es jetzt in eine Hohlnadel und spritzt es wieder heraus. Aber Thompson sagt, dass Eier, sobald sie in den Wiegen des Unternehmens sind, befruchtet werden und zu Embryonen heranwachsen können, die sich wie auf einem Fließband durch die Stationen eines Roboterlabors bewegen. „Unsere ganze Geschichte besteht darin, den Stress für Embryonen und Eizellen zu minimieren“, sagt er.

Thompson hofft, dass eines Tages, wenn Ärzte Eizellen aus den Eierstöcken einer Frau entnehmen, diese direkt in eine Mikrostation gelegt werden und von dort aus von Robotern betreut werden, bis sie gesunde Embryonen sind. „Das ist meine Vision“, sagt er.

MIT Technology Review fand ein Unternehmen, AutoIVF, ein Spin-out eines Mikrofluidiklabors des Massachusetts General Hospital der Harvard University, das mehr als 4 Millionen US-Dollar an Bundeszuschüssen für die Entwicklung eines solchen Eizellensammelsystems erhalten hat. Es nennt die Technologie „OvaReady“.

Die Eizellentnahme erfolgt, nachdem eine Patientin mit Fruchtbarkeitshormonen behandelt wurde. Dann saugt ein Arzt mit einer vakuumbetriebenen Sonde Eizellen auf, die in den Eierstöcken gereift sind. Da sie in flüssigen Trümmern schwimmen und von schützendem Gewebe umhüllt sind, muss ein Embryologe sie manuell finden und durch vorsichtiges Reinigen mit einem Glasstrohhalm „enthüllen“.

Ein AutoIVF-Manager, Emre Ozkumur, lehnte es ab, über das Projekt zu sprechen – das Unternehmen wolle „noch ein bisschen länger unter dem Radar bleiben“, sagt er – aber seine Erteilungs- und Patentdokumente deuten darauf hin, dass es ein Gerät testet, das Eier erkennen und isolieren kann Entfernen Sie dann automatisch das umliegende Gewebe von ihnen, vielleicht indem Sie sie durch etwas schwenken, das einer mikroskopisch kleinen Käsereibe ähnelt.

Sobald eine Eizelle in der Hand ist, müssen Ärzte sie einer Samenzelle zuordnen. Um ihnen bei der Auswahl der richtigen Methode zu helfen, gründete Alejandro Chavez-Badiola, ein in Mexiko ansässiger Fruchtbarkeitsarzt, ein Unternehmen, IVF 2.0, das Software entwickelte, um die in einer Schale schwimmenden Spermien zu bewerten und zu analysieren. Es ähnelt Computer-Vision-Programmen, die Sportler verfolgen, während sie auf einem Spielfeld laufen, kollidieren und die Richtung wechseln.

Die Aufgabe besteht darin, gesunde Spermien zu identifizieren, indem man ihre Form beurteilt und prüft, wie gut sie schwimmen. „Motilität“, sagt Chavez-Badiola, „ist der ultimative Ausdruck der Gesundheit und Normalität der Spermien.“ Während ein Mensch jeweils nur ein paar Spermien im Auge behalten kann, gibt es bei einem Computer keine solche Grenze. „Wir Menschen sind gut darin, unsere Aufmerksamkeit auf einen einzigen Punkt zu lenken. Wir können fünf oder zehn Spermien beurteilen, aber 50 sind nicht möglich“, sagt Chavez-Badiola.

Seine IVF-Klinik führt eine direkte Studie mit von Menschen und Computern entnommenen Spermien durch, um herauszufinden, welche zu mehr Babys führen. Bisher hat der Computer einen kleinen Vorsprung.

„Wir behaupten nicht, dass es besser ist als ein Mensch, aber wir behaupten, dass es genauso gut ist. Und es wird nie müde. Ein Mensch muss um 8 Uhr morgens, nach dem Kaffee, nach einem Streit am Telefon brav sein“, sagt er.

Chavez-Badiola sagt, dass solche Software „das Gehirn sein wird, um künftige automatisierte Labore zu steuern“. In diesem Jahr verkaufte er die Rechte zur Nutzung seines Spermienverfolgungsprogramms an Conceivable Life Sciences, ein weiteres IVF-Automatisierungs-Startup, das in New York gegründet wird und bei dem Chavez-Badiola als Chief Product Officer fungieren wird. Dem Unternehmen schließt sich auch Jacques Cohen an, ein gefeierter Embryologe, der einst in der britischen Klinik arbeitete, in der 1978 das erste IVF-Baby geboren wurde.

Denkbar sind Pläne zur Schaffung eines „autonomen“ Roboter-Arbeitsplatzes, der Eizellen befruchten und Embryonen kultivieren kann, und man hofft, noch in diesem Jahr alle wichtigen Schritte demonstrieren zu können. Cohen räumt jedoch ein, dass es eine Weile dauern könnte, bis die Automatisierung Realität wird. „Es wird Schritt für Schritt geschehen“, sagt er. „Selbst Dinge, die offensichtlich erscheinen, brauchen zehn Jahre, um sich durchzusetzen, und 20, bis sie zur Routine werden.“

Die Investoren hinter Conceivable glauben, dass sie durch die Ausweitung des Einsatzes von IVF Geld verdienen können. Es ist fast sicher, dass die IVF-Branche auf das Fünf- bis Zehnfache ihrer derzeitigen Größe wachsen könnte. In den USA werden weniger als 2 % der Kinder auf diese Weise geboren, aber in Dänemark, wo das Verfahren kostenlos ist und gefördert wird, liegt die Zahl bei fast 10 %.

„Das ist die wahre Nachfrage“, sagt Alan Murray, ein Unternehmer mit Erfahrung in Software und Co-Working-Spaces, der gemeinsam mit seinem Geschäftspartner Joshua Abram Conceivable gründete. „Die Herausforderung besteht darin, dass diese wunderbar reichen und exzentrischen Länder es schaffen können, der Rest der Welt jedoch nicht. Aber sie haben die wahren menschlichen Bedürfnisse gezeigt“, sagt er. „Was sie mit Geld gemacht haben, müssen wir mit Technologie machen.“

Murray schätzt, dass das durchschnittliche IVF-Baby in den USA 83.000 US-Dollar kostet, wenn man die häufig vorkommenden Fehlversuche mit einbezieht. Er sagt, das Ziel seines Unternehmens bestehe darin, die Kosten um 70 % zu senken, was seiner Meinung nach bei steigenden Erfolgsquoten möglich sei.

Es ist jedoch nicht selbstverständlich, dass Roboter die Kosten für IVF senken oder dass etwaige Einsparungen an die Patienten weitergegeben werden. Rita Vassena, Beraterin von Conceivable und CEO von Fecundis, einem Unternehmen für Fruchtbarkeitswissenschaft, sagt, dass der Bereich in der Vergangenheit Innovationen eingeführt hat, ohne die Schwangerschaftsraten nennenswert zu erhöhen. „Der Trend geht dahin, Tests und Technologien zu häufen … statt sich wirklich darum zu bemühen, Zugangsbarrieren zu senken“, sagt sie.

Im vergangenen Herbst veröffentlichten die Forscher von Overture und die Ärzte von New Hope eine Beschreibung ihrer Arbeit mit dem Roboter und behaupteten, zwei Patientinnen seien schwanger geworden. Dies geschah, nachdem die ethische Genehmigung für die Studie eingeholt worden war, sagt John Zhang, Gründer von New Hope und leitender Autor des Berichts.

Beide Kinder seien inzwischen geboren, sagt Jenny Lu, die Koordinatorin für Eizellspende bei New Hope. MIT Technology Review konnte mit dem Vater eines der Kinder sprechen.

„Es ist wild, nicht wahr“, sagte der Vater, der anonym bleiben wollte. „Sie sagten, dass dies bisher immer manuell geschehen sei.“

Er sagte, er und seine Partnerin hätten es bereits mehrere Male mit künstlicher Befruchtung versucht, jedoch ohne Erfolg. In beiden Fällen der Roboterinjektion handelte es sich um gespendete Eizellen, die den Patienten kostenlos zur Verfügung gestellt wurden (andernfalls können sie 15.000 US-Dollar kosten). In jedem Fall wurden sie nach der Befruchtung und dem Heranwachsen zu Embryonen in die Gebärmutter der Patientin implantiert.

Gespendete Eizellen werden am häufigsten verwendet, wenn die Patientin älter als 40 Jahre ist und sonst nicht schwanger werden kann.

Da die Automatisierung das Problem alternder Eizellen nicht direkt lösen kann, kann ein IVF-Labor in einer Box diesen hartnäckigen Grund für das Scheitern von Fruchtbarkeitsbehandlungen nicht beheben. Allerdings könnte die Automatisierung es Ärzten ermöglichen, genau zu messen, was sie tun, und so ihre Verfahren optimieren zu können. Selbst ein kleiner Anstieg der Erfolgsraten könnte jedes Jahr Zehntausende zusätzliche Babys bedeuten.

Kathleen Miller, leitende Wissenschaftlerin von Innovation Fertility, einer Klinikkette im Süden der USA, sagt, dass ihre Zentren jetzt Computer-Vision-Systeme verwenden, um Zeitraffervideos wachsender Embryonen zu untersuchen und herauszufinden, ob Daten erklären, warum einige Babys werden und andere nicht. „Wir setzen es in Modelle um und die Frage ist: ‚Erzähl mir etwas, was ich nicht weiß‘“, sagt sie.

„Wir werden eine Weiterentwicklung dessen erleben, was ein Embryologe ist“, prognostiziert Miller. „Im Moment sind sie Techniker, aber sie werden Datenwissenschaftler sein.“

Auf einige Befürworter der IVF-Automatisierung wartet eine noch wildere Zukunft. Durch die Übergabe der Konzeption an Maschinen könnte die Automatisierung die Einführung immer noch umstrittener Techniken wie der Genombearbeitung oder fortschrittlicher Methoden zur Herstellung von Eizellen aus Stammzellen beschleunigen.

Obwohl Munné sagt, dass Overture Life keine Pläne hat, die genetische Ausstattung von Kindern zu verändern, räumt er ein, dass es eine einfache Sache wäre, den Spermien injizierenden Roboter zu diesem Zweck zu verwenden, da er präzise Mengen an Gen-Editing-Chemikalien in eine Eizelle abgeben könnte. „Es sollte sehr einfach sein, die Maschine zu erweitern“, sagt er.

Noch mehr spekulative Technologie zeichnet sich ab. Fruchtbarkeitsmaschinen könnten sich nach und nach zu künstlichen Gebärmuttern entwickeln, wobei die Kinder bis zur Geburt in wissenschaftlichen Zentren gezeugt würden. „Ich glaube, wir werden es schaffen“, sagt Thompson. „Es gibt glaubwürdige Beweise dafür, dass das, was wir für unmöglich hielten, gar nicht so unmöglich ist.“

Andere stellen sich vor, dass Roboter irgendwann in den Weltraum geschossen werden könnten, bestückt mit Eiern und Spermien, die in einem glasigen Stasiszustand gehalten werden. Nach einer tausendjährigen Reise zu einem fernen Planeten könnten solche Maschinen hochfahren und eine neue menschliche Gesellschaft schaffen.

Dies alles ist Teil des Ziels, mehr Menschen zu schaffen, und zwar nicht nur hier auf der Erde. „Es gibt Menschen, die denken, dass die Menschheit eine interplanetare Spezies sein sollte und dass Menschenleben nicht ausreichen werden, um diese Welten zu erreichen“, sagt Chavez-Badiola. „Zu den Aufgaben eines Wissenschaftlers gehört es, weiter zu träumen.“

Das Coronavirus verursacht weiterhin Infektionen, Krankheiten und Tod – und lange Covid.

Forscher nutzen Organoide, um einen der mysteriösesten – und wundersamsten – Prozesse im menschlichen Körper zu entschlüsseln.

Zwei neue Arbeiten zeigen große Fortschritte bei den Bemühungen, Gehirnaktivität in Sprache zu übersetzen.

Forschungshindernisse und politische Debatten haben den Fortschritt verzögert – aber die Wissenschaftler kommen einer Heilung immer näher.

Entdecken Sie Sonderangebote, Top-Storys, bevorstehende Veranstaltungen und mehr.

Vielen Dank für die Übermittlung Ihrer E-Mail!

Es sieht so aus, als wäre etwas schief gelaufen.

Beim Speichern Ihrer Einstellungen ist ein Problem aufgetreten. Versuchen Sie, diese Seite zu aktualisieren und sie noch einmal zu aktualisieren. Wenn Sie diese Nachricht weiterhin erhalten, wenden Sie sich an [email protected] mit einer Liste der Newsletter, die Sie erhalten möchten.