迟婚迟育现象愈趋普遍,世界卫生组织估计,全球超过一成妇女有不孕问题。在香港,更高达六分之一夫妇受不育问题困扰。香港中文大学(中大)医学院妇产科学系博士后研究员赵铭鹏博士的团队,最近成功研发「囊胚准」预测平台,助医生在更早期评估胚胎发育成囊胚的潜力,建议合适移植方案,提高受孕成功率。

合适移植方案助提高受孕成功率

试管婴儿治疗是其中一种近年广为应用的人工受孕方式,需从夫妇身上取精子和卵子,经体外受精后置于培养箱,让胚胎自然分裂3至5天。要提高受孕成功率,最重要是拿捏准确时间,例如应采用第3天抑或第5天的胚胎移植方案。团队临床顾问、中大威尔斯亲王医院辅助生育技术中心兼植入前遗传学诊断中心副所长钟佩桦教授解释,如将发育至第3天的胚胎移植,活产率约28%,如等到第5天胚胎发育成囊胚才移植,活产率可提高至42%,但易受体外环境影响,令胚胎凋亡机会大增。因此,排卵数量较少的低卵巢反应者,会倾向保守的移植方案。

要选择合适移植方案,关键是如何更快、更全面掌握胚胎发育潜力的信息,「囊胚准」的开发正为此而生。研究负责人赵博士曾在内地辅助生殖中心任职胚胎师,他说:「传统胚胎师靠显微镜观察胚胎在分裂过程中出现的形态和结构变化,再结合个人经验去评估胚胎的发育潜力。我以前每年要评估逾万个胚胎,虽然累积了不少经验,但总会发现一些极微细又未能辨识与发育潜力关系的胚胎变化。我会逐一记录下来,看看以后可否破解这些变化背后的意义。」由工作勾起的好奇心,赵博士在2017年毅然辞去工作到中大妇产科学系修读博士,跟随辅助生育技术专家陈耀梁教授做研究,希望破解胚胎形态与发育关系的各种谜团。

在学期间,赵博士留意到不少生殖中心采用缩时摄影胚胎培养箱拍下胚胎的形态变化作分析。「要分析几百张图像实在太费时,亦好难逐一细致比较,所以我便想,可否有一个工具帮助快速分析图像。」于是,他邀请了擅长计算机图像学和深度学习的新加坡南洋理工大学研究员黎汉汇博士合作,运用卷积神经网路技术,开发了一套崭新的受精卵图像分析演算法,更以此技术建立「囊胚准( Zygote Morphokinetic Predictor)」预测平台。

赵博士于中大辅助生育技术中心实验室以显微镜观察胚胎形态,并实施玻璃化冷冻。

30小时快速准确识别胚胎变化

赵博士表示,市面上的囊胚形成预测方法需于胚胎分裂第3天才能收集足够信息,让医生评估胚胎发育成囊胚的潜力。「囊胚准」则能定时拍下和捕捉受精卵的发育情况,快速在30 小时内准确识别和分析图像中的胚胎特征。为确保平台的准确性,团队邀请了香港和内地多间医院、医疗中心、生殖中心以及沙田威尔斯亲王医院提供胚胎图像进行测试。结果是平台的预测综合灵敏度(准确度指标Accuracy, ACC)高达 0.86,即每 100 个能发育成囊胚的胚胎中能成功识别出 86 个,整体诊断效能亦比市面同类预测方法优胜。

图为利用「囊胚准」辨别图像中的胚胎形态变化

赵博士补充:「试管婴儿治疗一般需花费10至15万港元,如在30小时内知道胚胎的最佳移植时机,医生便可更早建议移植方案和改善胚胎的发育,提高受孕成功率,同时减少患者接受试管婴儿的次数和财政负担。」

可融入主流评估方法

团队胚胎学顾问、中大威尔斯亲王医院辅助生育技术中心实验室总监陈耀梁教授是资深胚胎学家。作为潜在用家,他认为,新平台的应用有助减低医生和胚胎学家在评估胚胎发育潜力的决策风险,并安排合适移植方案,提升移植成功率。「从新平台演算法得出的胚胎发育资料,可以无缝结合现有主流评估方法,提升胚胎选择的准确率,相信业界乐于采用。」

(左起)中大医学院妇产科学系系主任梁德杨教授、钟佩桦教授、赵铭鹏博士及陈耀梁教授

创初企转化技术

为转化技术,团队早于2019 年成立初企「汉鹏辅助生殖科技」,今年更获「大学科技初创企业资助计划」提供资助将研究商品化,有望明年底将「囊胚准」推出市场。这个创新项目除了获得「2020前海粤港澳台青年创新创业大赛(香港区)」金奖、第七届「中国国际大学生互联网+创新及创业大赛」金奖,亦为团队带来今年「中大创业大赛」冠军殊荣。