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STEPHANIE ARNETT / MIT TR

Biotecnología

Nacen los primeros bebés concebidos con un robot que inyecta esperma

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Conoce a las 'startups' que intentan diseñar una incubadora de sobremesa

  • por Antonio Regalado | traducido por
  • 26 Abril, 2023

La primavera pasada, unos ingenieros de Barcelona empaquetaron el robot de inyección de esperma que habían diseñado y lo enviaron por DHL a Nueva York (EE UU). Lo siguieron hasta New Hope, una clínica de allí, donde volvieron a montar la máquina ensamblando un microscopio, una aguja mecanizada, una diminuta placa de Petri y un ordenador portátil.

A continuación, uno de los ingenieros, sin experiencia real en medicina reproductiva, utilizó un mando de la PlayStation 5 para colocar una aguja robótica. Esta, observando un óvulo humano a través de una cámara, avanzó por sí sola, penetró el óvulo y dejó caer un único espermatozoide. En total, el robot fecundó más de una docena de óvulos.

El resultado de los procedimientos fueron varios embriones sanos, según los investigadores. Ahora existen en el mundo dos niñas, que son las primeras personas nacidas por fecundación mediante "robot", según afirman los investigadores.

"Estaba tranquilo. En ese momento, pensé: 'Solo es un experimento más'", afirma Eduard Alba, el estudiante de Ingeniería Mecánica que dirigió el dispositivo de inyección de esperma.

Overture Life, la start-up que ha desarrollado el robot, afirma que su dispositivo es un primer paso hacia la automatización de la fecundación in vitro (FIV) y la posibilidad de que este procedimiento sea menos costoso. Además de más habitual que en la actualidad.

Ahora, los laboratorios de FIV son negocios multimillonarios donde trabajan embriólogos cualificados que ganan más de 125.000 dólares (unos 113.300 euros) al año por manipular espermatozoides y óvulos con agujas huecas ultrafinas bajo un microscopio.

Sin embargo, algunas start-ups afirman que todo el proceso podría realizarse automáticamente, o casi. Por ejemplo, Overture ha presentado una solicitud de patente que describe un biochip para un laboratorio de fecundación in vitro en miniatura, con depósitos ocultos que contienen fluidos de crecimiento y pequeños canales por los que se mueven los espermatozoides.

"Piense en una caja donde entran espermatozoides y óvulos, y de ella sale un embrión cinco días después", cuenta Santiago Munné, el premiado genetista que es director de Innovación de la empresa española. Munné considera que, si la FIV pudiera llevarse a cabo dentro de una máquina de laboratorio, los pacientes no tendrían que acudir nunca a una clínica especializada, donde un solo intento de embarazo puede costar 20.000 dólares (unos 18.140 euros) en EE UU. En su lugar, los óvulos de la paciente podrían introducirse directamente en un sistema de fertilidad automatizado en la consulta del ginecólogo. "Tiene que ser más barato. Y, si cualquier médico pudiera hacerlo, lo sería", afirma Munné.

MIT Technology Review identificó media docena de start-ups con objetivos similares, con nombres como AutoIVFIVF 2.0, Conceivable Life Sciences y Fertilis. Algunas tienen su origen en laboratorios universitarios especializados en tecnología en miniatura de laboratorio en un chip

Hasta el momento, Overture es la empresa que más ha recaudado: unos 37 millones de dólares (33,5 millones de euros) de inversores como Khosla Ventures y Susan Wojcicki, antigua CEO de YouTube.

Más bebés

Según los empresarios, el objetivo principal de la automatización de la FIV es muy sencillo: generar más bebés. Cada año, nacen en el mundo unos 500.000 niños gracias a la FIV, pero la mayoría de personas que necesitan ayuda para concebir hijos no tienen acceso a la medicina de la fertilidad o no pueden pagarla. 

"¿Cómo pasamos de medio millón de bebés al año a 30 millones? No se puede, si se gestiona cada laboratorio como una cocina artesanal hecha a medida, y ese es el reto al que se enfrenta la FIV. En los últimos 40 años ha sucedido una ciencia sobresaliente y una ingeniería de sistemas mediocre", explica David Sable, antiguo médico especialista en fertilidad que ahora dirige un fondo de inversión.

Aunque todavía 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 la crianza de embriones) podría abaratar la FIV. Y, con el tiempo, permitir innovaciones más radicales, como la edición genética o incluso los úteros artificiales.

No obstante, automatizar totalmente la FIV será complejo. Imagínese un robot dentista. La fecundación in vitro implica una docena de procedimientos, y el robot de Overture solo realiza uno de ellos, en parte.

Un vídeo muestra la fecundación "robótica" de un óvulo en Overture Life Sciences. Una aguja vibrante perfora el óvulo y deposita un único espermatozoide. Créditos: OVERTURE.

"El concepto es extraordinario, pero se trata de un primer paso", afirma Gianpiero Palermo, médico especialista en fertilidad del Weill Cornell Medical Center. A Palermo se atribuye el desarrollo del procedimiento de fecundación conocido como inyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI, por sus siglas en inglés) en la década de 1990. El especialista señala que los investigadores de Overture seguían dependiendo de cierta asistencia manual para tareas como la carga de un espermatozoide en la aguja inyectora. "En mi opinión, aún no se trata de una ICSI robotizada".

Otros médicos se muestran escépticos ante la idea de que los robots puedan o deban sustituir a los embriólogos en un futuro próximo. "Se coge un espermatozoide y se introduce en un óvulo con el mínimo traumatismo y la mayor delicadeza posible. Los humanos son mejores que una máquina", afirma Zev Williams, director de la clínica de fertilidad de la Universidad de Columbia (EE UU).

Su centro desarrolló un robot, pero con un objetivo más limitado: dispensar pequeñas gotas de un medio de crecimiento donde los embriones pudieran crecer. "No es bueno para los embriones que el tamaño de la gota difiera. Creando las mismas gotas una y otra vez, ahí es donde el robot puede brillar", asegura Williams.  Es una forma "poco arriesgada" de introducir la automatización en el laboratorio.

Microcunas

Uno de los obstáculos a la automatización de la concepción es la llamada microfluídica, -otro nombre de la tecnología de laboratorio en un chip, que no ha estado a la altura de las expectativas.

Jeremy Thompson, embriólogo residente en Adelaida (Australia), afirma que lleva toda su carrera investigando "cómo mejorar la vida de los embriones" mientras crecen en los laboratorios. Hasta hace poco, sus experimentos con sistemas de microfluidos arrojaban un resultado inequívoco: "Una mierda. No funcionaba". Thompson afirma que la FIV sigue siendo un proceso manual, en parte, porque nadie quiere confiar un embrión -una persona en potencia- a un microdispositivo donde podría quedar atrapado o resultar dañado por algo tan diminuto como una burbuja de aire.

Imagen: Una microcuna impresa en 3D desarrollada por Fertilis está diseñada para transportar un solo óvulo humano.

Sin embargo, hace unos años, Thompson vio imágenes de una Torre Eiffel de apenas un milímetro de altura. Se había fabricado utilizando un nuevo tipo de impresión 3D aditiva, donde se dirigen haces de luz para endurecer polímeros líquidos. Entonces, decidió que ese era el avance necesario porque le permitiría construir "una caja o una jaula alrededor de un embrión".

Desde ese momento, Fertilis, la empresa que fundó, ha recaudado un par de millones de dólares para imprimir lo que denomina cápsulas o microcápsulas transparentes. La idea es que, una vez introducido un óvulo en una de ellas, pueda manipularse más fácilmente y conectarse a otros dispositivos, como bombas que añadan soluciones en cantidades minúsculas.

Dentro de una cápsula de Fertilis, un óvulo se asienta en una cámara del tamaño de una gota de niebla, pero el propio recipiente es lo bastante grande como para cogerlo con unas pequeñas pinzas. Fertilis ha publicado artículos que demuestran que puede congelar los óvulos dentro de estas pequeñas cunas y fertilizarlos ahí también, al introducir un espermatozoide con una aguja.

Un óvulo humano mide unos 0,1 milímetros de diámetro, el límite de lo que el ojo humano puede ver sin ayuda [de un microscopio]. En la actualidad, para trasladar uno, el embriólogo lo introduce en una aguja hueca y lo vuelve a sacar. Una vez dentro de las cunas de la empresa, Thompson asegura que los óvulos pueden ser fecundados y crecer hasta convertirse en embriones, moviéndose por las estaciones de un laboratorio robotizado como en una cinta transportadora. "Nuestro objetivo es minimizar el estrés de los embriones y óvulos".

Thompson espera que algún día, cuando los médicos recojan óvulos de los ovarios de una mujer, se depositen directamente en una microcuna. Y que, a partir de ahí, sean cuidados por robots hasta que se conviertan en embriones sanos. "Ésa es mi visión".

Un vídeo tomado con un microscopio muestra cómo una microaguja penetra en huevos colocados en cápsulas impresas en 3D. Un huevo mide aproximadamente 0,1 mm de diámetro. Créditos: FERTILIS.

MIT Technology Review descubrió a AutoIVF, una empresa surgida de un laboratorio de microfluidos del Hospital General de Massachusetts y la Universidad de Harvard (EE UU). AutoIVF ha obtenido más de 4 millones de dólares (unos 3,6 millones de euros) en subvenciones federales para desarrollar un sistema de recolección de óvulos. Y llama a su tecnología "OvaReady".

La recogida de óvulos se realiza después de que la paciente reciba un tratamiento de fertilidad con hormonas. A continuación, un médico utiliza una sonda de vacío para aspirar los óvulos que han madurado en los ovarios. Como están flotando en restos líquidos y envueltos en tejido protector, el embriólogo tiene que encontrarlos de manera manual y "desnudarlos", limpiándolos con una pajita de cristal.

Emre Ozkumur, ejecutivo de AutoIVF, no quiso hablar del proyecto. Pues la empresa quiere "pasar desapercibida un poco más", dice Ozkumur, pero sus documentos de subvención y patente sugieren que está probando un dispositivo capaz de detectar y aislar óvulos para luego despojarlos del tejido circundante. Tal vez, pasándolos por algo parecido a un rallador de queso microscópico.

Rastreador de esperma

Una vez que se dispone de un óvulo, los médicos tienen que emparejarlo con un espermatozoide. Para ayudarles a elegir el adecuado, Alejandro Chávez-Badiola, médico especialista en fertilidad de México, creó IVF 2.0. Esta empresa ha desarrollado un software para clasificar y analizar los espermatozoides que nadan en una placa. Es similar a los programas de visión por ordenador que siguen a los jugadores deportivos mientras corren, chocan y cambian de dirección en un campo de juego.

El trabajo consiste en identificar los espermatozoides sanos, evaluando su forma y observando lo bien que nadan. "La motilidad es la máxima expresión de salud y normalidad de los espermatozoides", asegura Chávez-Badiola. Mientras una persona solo puede vigilar unos pocos espermatozoides a la vez, un ordenador no tiene ese obstáculo. "Los humanos somos buenos canalizando nuestra atención hacia un solo punto. Podemos evaluar cinco o diez espermatozoides, pero no 50", afirma Chávez-Badiola.

Su clínica de fecundación in vitro está llevando a cabo un estudio comparativo de espermatozoides seleccionados por humanos y otros por ordenador, para ver cuál de los dos produce más bebés. De momento, el ordenador tiene una pequeña ventaja.

"No afirmamos que sea mejor que un humano, pero sí es igual de bueno, y nunca se cansa. Un humano tiene que ser bueno a las 8 de la mañana, después del café y también después de discutir por teléfono".

Chávez-Badiola dice que ese software será "el cerebro que dirija los futuros laboratorios automatizados". Este año, vendió los derechos de uso de su programa de rastreo de esperma a Conceivable Life Sciences, otra start-up de automatización de la FIV, que se está formando en Nueva York y donde Chávez-Badiola actuará como jefe de Producto. También se incorpora a la empresa Jacques Cohen, célebre embriólogo que trabajó en la clínica británica donde nació el primer bebé de FIV en el año 1978.

Un sistema informático desarrollado por IVF 2.0 rastrea y clasifica los espermatozoides mientras nadan, utilizando un software de reconocimiento de imágenes. Créditos: CONCEBIBLE.

Conceivable planea crear una estación de trabajo robótica autónoma que pueda fertilizar óvulos y cultivar embriones, esperando demostrar los pasos clave este 2023. Pero Cohen admite que la automatización podría tardar un tiempo en hacerse realidad. "Ocurrirá paso a paso. Incluso las cosas que parecen obvias tardan 10 años en ponerse de moda, y 20 en convertirse en un hábito".

Los inversores de Conceivable creen que pueden hacer caja ampliando el uso de la FIV. El sector de la FIV podría multiplicar su tamaño actual por cinco o incluso por diez. En EE UU, menos del 2% de los niños nacen de esta forma; pero en Dinamarca, donde el procedimiento es gratuito y fomentado, la cifra ronda el 10%.

"Esa es la verdadera demanda", afirma Alan Murray, un emprendedor con experiencia en software y espacios de co-trabajo que cofundó Conceivable junto a su socio Joshua Abram. "El reto es que estos países ricos y excéntricos pueden hacerlo, y el resto del mundo no. Pero han demostrado la verdadera necesidad humana. Lo que ellos han hecho con dinero, nosotros tenemos que hacerlo con tecnología".

Murray calcula que el coste medio de la FIV en EE UU es de 83.000 dólares (unos 75.320 euros) si se incluyen los intentos fallidos, que son frecuentes. También afirma que el objetivo de su empresa es reducir un 70% de los costes, esto puede ocurrir si aumentan las tasas de éxito, según Murray.

Sin embargo, no es seguro que los robots reduzcan el coste de la FIV ni que este ahorro repercuta en los pacientes. Rita Vassena, asesora de Conceivable y directora Científica de Fecundis, una empresa de fertilidad, afirma que este campo tiene un historial de introducción de innovaciones sin que se produzca un aumento apreciable de las tasas de embarazo. "La tendencia es acumular pruebas y tecnologías, en lugar de hacer un verdadero esfuerzo por reducir las barreras de acceso".

Mundos futuros / distópicos

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 mujeres se habían quedado embarazadas. Según Jenny Lu, coordinadora de Donación de óvulos en New Hope, ambos bebés ya han nacido. MIT Technology Review pudo hablar con el padre de uno de ellos.

"Es una locura, ¿verdad? Dijeron que, hasta ahora, siempre se había hecho manualmente", dijo el padre, que pidió permanecer en el anonimato.

La pareja había intentado la FIV varias veces antes, pero sin éxito. En ambos casos se utilizaron óvulos de una donante, que se proporcionaron gratuitamente a las pacientes (de otro modo pueden costar 15.000 dólares, o 13.610 euros). En cada caso, tras ser fecundados y convertirse en embriones, se implantaron en el útero de la paciente.

Los óvulos de donante suelen utilizarse cuando la paciente tiene más edad, unos 40 años, y no puede quedarse embarazada de otra forma.

Dado que la automatización no resolverá el problema del envejecimiento de los óvulos, un laboratorio de FIV en una caja no solucionará este tipo de fracasos de los tratamientos de fertilidad. Sin embargo, la automatización podría permitir a los médicos empezar a medir con precisión lo que hacen, para así afinar sus procedimientos. Incluso un pequeño aumento de las tasas de éxito podría significar decenas de miles de bebés más cada año. 

Kathleen Miller, jefa científica de Innovation Fertility, una cadena de clínicas del sur de EE UU, cuenta que sus centros ahora utilizan sistemas de visión por ordenador para estudiar vídeos en time-lapse de embriones en Desarrollo, e intentar ver si algún dato explica por qué algunos se convierten en bebés y otros no. "Lo estamos probando en modelos, y la pregunta es: 'Dime algo que no sepa'".

"Vamos a ver una evolución de lo que es un embriólogo. Ahora son técnicos, pero van a ser científicos de datos", predice Miller.

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

Aunque Munné afirma que Overture Life no tiene previsto modificar la composición genética de los bebés, cree que sería sencillo utilizar al robot inyector de esperma para ese fin. Ya que podría dispensar cantidades precisas de productos químicos para editar genéticamente un óvulo. "Debería ser muy fácil añadirlo a la máquina".

En el horizonte, se vislumbra una tecnología aún más especulativa. Las máquinas de fertilidad podrían evolucionar hasta convertirse en úteros artificiales, con fetos gestados en centros científicos hasta su nacimiento. "Vamos a llegar a ese punto.  Hay pruebas de que lo que creíamos imposible, no lo es", afirma Thompson.

Otros imaginan que podrían lanzarse al espacio exterior robots llenos de óvulos y espermatozoides en un estado vítreo de estasis. Tras un viaje de 1.000 años a un planeta lejano, esas máquinas podrían crear una nueva sociedad humana.

Todo forma parte del objetivo de crear más humanos, y no solo aquí en la Tierra. Chávez-Badiola concluye: "Hay gente que piensa que la humanidad debería ser una especie interplanetaria, y las vidas humanas no van a ser suficientes para llegar a esos mundos. Parte del trabajo de un científico es seguir soñando".

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