Zeldzame zaadcellen opgespoord met AI-techniek

De Sperm Tracking and Recovery (STAR)-methode van spermaselectie is door Time al uitgeroepen tot ‘beste uitvinding van 2025’. Foto: Hernant Suryawanshi, Columbia University Fertility Center

Een nieuwe techniek maakt het mogelijk om zeldzame, levende zaadcellen op te sporen en veilig te isoleren bij mannen met ernstige vruchtbaarheidsproblemen.

Onderzoekers van de Amerikaanse Columbia University hebben een innovatieve methode ontwikkeld om bij patiënten met azoöspermie – een aandoening waarbij bijna geen zaadcellen in het ejaculaat worden gevonden – toch enkele levende zaadcellen te detecteren. De techniek, STAR genaamd en door Time al uitgeroepen tot ‘beste uitvinding van 2025’, combineert snelle beeldvorming, kunstmatige intelligentie en microfluïdica om zeldzame zaadcellen in real time te detecteren en te isoleren zonder ze te beschadigen (The Lancet, 31 oktober).

Celpuin
‘De motivatie kwam rechtstreeks uit de kliniek’, schrijft eerste auteur en fertiliteitsonderzoeker Hemant Suryawanshi in een e-mail. ‘Bij azoöspermie is het een enorme uitdaging om tussen al het celpuin in het ejaculaat een paar levende zaadcellen te vinden.’ De aandoening kan worden veroorzaakt door een blokkade of een probleem in de zaadcelproductie. ‘Klassieke methoden zoals centrifugeren zijn te grof en kunnen de cellen beschadigen. We hadden een techniek nodig die snel, zacht en labelvrij is – dus zonder kleurstoffen of antilichamen.’

Zaadmonster
De STAR-techniek maakt gebruik van een hogesnelheidscamera die miljoenen beelden per zaadmonster vastlegt. Een op maat gemaakt AI-model analyseert elk beeld en probeert levende zaadcellen te detecteren. Eenmaal gevonden, worden de cellen met behulp van een microfluïde chip met minuscule kanaaltjes steeds verder geïsoleerd. Een robot verwijdert de zaadcel uiteindelijk uit het verkleinde monster. ‘Vijf jaar geleden was dit nog niet mogelijk’, aldus Suryawanshi. ‘We hebben beeldsystemen getest die een paar honderd dollar tot bijna 30.000 dollar kostten. Dankzij de snelle vooruitgang in AI konden we ons model steeds verbeteren.’

STAR kon pas ontwikkeld worden nadat de onderzoekers erin slaagden zelf de microfluïde chip te ontwikkelen. ‘Eerdere chips konden óf goed beelden maken óf efficiënt sorteren, maar niet beide. Onze nieuwe chip doet dat wel en maakt het mogelijk om zelfs enkele zaadcellen in real time te detecteren en veilig te verzamelen.’

Operationeel
De eerste klinische STAR-systemen zijn inmiddels operationeel in New York, waar ze al bij meer dan honderd patiënten zijn toegepast. Bij één patiënt werden zo op basis van 2,5 miljoen afbeeldingen alsnog twee levende zaadcellen gevonden en geïsoleerd. Een analyse kost momenteel zo’n 1.500 dollar per monster. Suryawanshi: ‘We werken nu aan een gebruiksvriendelijkere versie en verkennen andere toepassingen waarbij een slimme, autonome techniek klinisch verschil kan maken.’