Umělá inteligence pro hodnocení embryí

Pomocí hlubokého učení a umělé inteligence klasifikujeme vývoj embryí z časosběrných mikroskopických dat.

Kontaktní osoba: Pavel Hozák

Vývoj zdravého embrya začíná správnou maturací vajíčka (oocytu) a pokračuje po oplodnění. Porozumění tomu, jak vajíčka a embrya rostou, je klíčové pro plodnost a zvyšování úspěšnosti asistované reprodukce (ART), například při in vitro fertilizaci.

V rámci ART projektu se zaměříme na nástroje poháněné umělou inteligencí (AI), které automaticky analyzují, jak se oocyty a embrya vyvíjejí. Kombinací moderní mikroskopie a AI můžeme sledovat embrya v reálném čase, zaznamenávat důležité vývojové znaky a předpovídat jejich kvalitu.

Používáme šetrné zobrazovací techniky, jako je time-lapse mikroskopie a light-sheet mikroskopie, které umožňují nepřetržité pozorování embryí, aniž by je poškozovaly. Díky označení specifických buněčných struktur můžeme sledovat, jak oocyty dozrávají a embrya se dělí a rostou až do stádia blastocysty.

Protože lidská vajíčka a embrya jsou pro výzkum omezená, používáme modely zvířat, například myší a skotu. Tyto modely nám umožňují testovat nové zobrazovací metody, manipulovat s geny nebo metabolismem a vytvářet rozsáhlé datasety pro trénink AI.

Naše AI modely se soustředí na klíčové vývojové parametry, jako například časování dozrávání vajíčka a kondenzace chromozomů, rozdělení chromozomů během buněčného dělení, velikost a polohu mitotického vřeténka, délku fází buněčného cyklu nebo polohu jadérka.

Pomocí metod hloubokého učení sledujeme buňky ve videích z mikroskopie a klasifikujeme jejich vývojová stádia. Tento přístup nám umožní kombinovat data z různých typů mikroskopie do jednoho AI modelu a zlepšit jeho přesnost predikce. Po natrénování by pak AI modely mohly automaticky vyhodnocovat kvalitu oocytů a embryí, což pomůže lékařům vybírat nejperspektivnější embrya pro přenos.

Stručně řečeno, kombinací biologie a AI naše práce směřuje k lepšímu porozumění vývoje embrya, zlepšení výběru embryí pro asistovanou reprodukci a zvýšení úspěšnosti procedur, jako je in vitro maturace a použití kryoprezervovaných oocytů a embryí.