Un nuevo enfoque integrador no invasivo de selección de embriones para la fertilización in vitro basado en análisis morfocinético mejorado de inteligencia artificial y espectros Raman en medios de cultivo gastados

Nuestro estudio incluirá dos fases. En la Fase I (un estudio retrospectivo), se recopilarán datos archivados para entrenar el método MK con RS mejorado por CNN en la selección de embriones, lo que conducirá al enfoque integrado (MK-RS). En la Fase II (un estudio prospectivo), el método MK-RS integrado establecido se utilizará para seleccionar embriones, evaluar la tasa de embarazo clínico y evaluar la eficacia de nuestro enfoque en un ensayo controlado aleatorizado.

En la Fase I, las imágenes del embrión serán capturadas cada 10 minutos por el microscopio y la cámara incorporados en la incubadora de lapso de tiempo. Luego, el algoritmo de CNN evaluará las imágenes para la segmentación de embriones humanos el primer día para identificar tres características distintas: la zona pelúcida (ZP), el citoplasma y el pronúcleo (PN). La morfodinámica de estas tres características durante la fertilización a primera división se incluirá como datos de series de tiempo para la integración. Los cambios de morfología después de la primera división serán anotados semiautomáticamente, los cuales serán analizados por el sistema de puntuación comercial MK (KID Score).

Después de retirar los embriones/blastocistos de la placa de cultivo, el medio de cultivo usado (SCM) correspondiente se recolectará en tubos estériles de reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Los medios de cultivo en blanco también se recolectarán con el mismo estándar de operación. Se utilizará un muestreador diseñado específicamente para pipetear 7 μL de SCM de cada muestra, pasando a través de la capa de aceite del SCM y luego colocándolo en un portaobjetos de vidrio de cuarzo desechable e iluminado por el sistema RS (Basecare Raman 200, China). El sistema RS se calibrará a 520,5 cm-1 mediante una oblea de silicio antes de la prueba. Los parámetros de excitación láser se establecen de la siguiente manera: longitud de onda de 785 nm, potencia de 320 mW y diámetro de punto láser de 100 μm. Las señales se capturan en modo estándar con una cámara de dispositivo acoplado por carga (CCD) con un tiempo de integración de 20 segundos. Se harán tres repeticiones por cada alícuota. La recalibración es esencial cuando se prueban diferentes medios de cultivo, considerando que el medio G-1 se usa para embriones antes del día 3 y el medio G-2 se usa para embriones después del día 3. Todos los espectros obtenidos serán preprocesados ​​restando la señal de fondo. Las señales de espectroscopia dentro de la región del infrarrojo cercano (600 cm-1-1800 cm-1) se analizan para la normalización del vector utilizando el software Labspec 6 (Horiba, Japón). Nuestras muestras SCM anteriores con resultados de ploidía TE conocidos se utilizarán como un conjunto de datos de entrenamiento para establecer estándares de clasificación euploid-aneuploid. Se adoptará el algoritmo de clasificación de apilamiento, considerando su alta precisión general (95,9%, datos no publicados).

Como la serie de tiempo segmentada del algoritmo CNN, las anotaciones de KID Score y los resultados del perfil RS tienen cientos de subparámetros, los ensamblaremos junto con el aprendizaje conjunto, que considera cada subparámetro como un clasificador débil y reasignará sus pesos durante el entrenamiento. El índice principal para la capacitación es el resultado del embarazo clínico y para la información final debajo de MK y RS mejorados con CNN, los resultados de formación de blastocistos se utilizarán como índice secundario. La relación entre el conjunto de entrenamiento y el conjunto de prueba será de 1:1 y en el conjunto de entrenamiento se realizará una validación cruzada de 5 veces para monitorear el sobreajuste.

La Fase II comprenderá un ensayo prospectivo, simple ciego, aleatorizado y controlado diseñado para validar el método MK-RS entrenado para la selección de embriones. El perfil metabolómico SCM utilizando RS con análisis MK mejorado con CNN se utilizará para evaluar el potencial de desarrollo embrionario junto con las evaluaciones morfológicas embrionarias tradicionales. Los resultados del potencial de desarrollo del embrión se utilizarán para seleccionar la mejor calidad de embriones. La sensibilidad y la especificidad se evaluarán mediante la biopsia TE del paciente o los resultados de las pruebas prenatales no invasivas (NIPT) confirmarán aún más la puntuación del método MK-RS, si está disponible.

Aleatorización:

En la Fase II, los participantes que cumplan con todos los criterios de inclusión y exclusión y den su consentimiento para participar en el estudio serán aleatorizados en un grupo experimental y un grupo de control en una proporción de 1 a 1 utilizando una lista de aleatorización generada por computadora. Para el grupo experimental, la selección de embriones se basará en el método MK-RS establecido en la Fase I, mientras que la selección de embriones para el grupo de control se basará únicamente en los resultados tradicionales de clasificación de la morfología embrionaria. Todos los participantes estarán cegados en este ensayo.