- Conceived Life Sciences está construyendo robots y modelos de IA para automatizar partes cruciales de la fecundación in vitro (FIV).
- Los robots, aunque se encuentran en la etapa de prototipo, pueden succionar espermatozoides con agujas y colocarlos en óvulos.
- Los cofundadores dicen que la automatización desafiará una industria plagada de tomas de decisiones arbitrarias.
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Normalmente, la fecundación in vitro, o FIV, es un asunto manual.
Un médico realiza una pequeña cirugía, coloca los óvulos de la paciente en un tubo de ensayo y pasa el tubo a través de una pequeña ventana hasta un laboratorio, donde un científico los combina con esperma.
En una pequeña clínica de Guadalajara, México, el proceso es radicalmente diferente. Una vez que ese tubo de ensayo atraviesa la ventana, se entrega a robots respaldados por una vasta infraestructura de inteligencia artificial. Allí, una startup llamada Conceived Life Sciences está automatizando el laboratorio de fecundación in vitro de principio a fin. Los científicos se relajan y supervisan.
Conceived imagina sus laboratorios de FIV en todo el mundo, cada uno con líneas de cajas blancas brillantes trabajando juntas en armonía intacta. Por ahora, su trabajo se limita a pequeños estudios y prototipos robóticos. Pero los prototipos están funcionando, según datos, entrevistas y videos de Conceived compartidos con Business Insider.
Con solo presionar uno o dos botones, los robots de Conceived inmovilizan los espermatozoides con láseres; los succionan con agujas; insertan en óvulos que han extraído del líquido con sangre; y, después de la incubación, da a los embriones resultantes paseos libres en una raqueta de tenis microscópica dentro de viales de nitrógeno líquido, congelándolos más rápido de lo que puedes parpadear.
Hasta ahora, 11 mujeres han quedado embarazadas con la ayuda de uno o más de estos robots de Conceived.
En el camino, la compañía dice que ha logrado varios avances.
Durante los últimos meses, Conceived se convirtió en la primera empresa en realizar robóticamente una inyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI, por sus siglas en inglés), el delicado proceso mediante el cual se coloca un espermatozoide dentro de un óvulo, según Conceived y un video compartido con BI.
En diciembre, el famoso embriólogo Jacques Cohen, director científico de Conceived, dirigió los robots a través de una ICSI con su teclado y ratón. El procedimiento fue en México; Cohen estaba en Nueva York sentado en su escritorio.
El embrión fue transferido el 23 de febrero, dando lugar a un embarazo.
«Estamos haciendo ICSI transcontinentales todo el tiempo, haciéndolos rutinarios», dijo a BI Joshua Abram, codirector ejecutivo y cofundador de Conceived, en una entrevista. «Somos la primera empresa en el mundo que ha hecho esto».
Los robots ahora pueden realizar ICSI de forma autónoma, otra «primera vez en el mundo», según Abram.
«Sin bebé, no hay tarifa»
Hoy en día, la demanda de la fecundación in vitro está aumentando, a pesar de que el tratamiento es lento, incierto y costoso. Millones de mujeres viven en lugares sin centros de infertilidad y los expertos clínicos que los dirigen son escasos. Además, es punitivamente caro. En los Estados Unidos, una fecundación in vitro cuesta tanto como un automóvil nuevo y, por lo general, debe repetirse antes de que funcione. Para muchos pacientes, esto puede significar pedir grandes préstamos, si tienen la suerte de tener un buen puntaje crediticio.
En otras partes de la economía, los robots han asumido una variedad de tareas, desde mover productos en los almacenes de Amazon hasta ayudar a los cirujanos a realizar cirugías mínimamente invasivas. Eso ha hecho que los bienes y servicios estén más disponibles y sean más baratos.
Conceived, que ha recaudado 20 millones de dólares (mdd) en capital de riesgo, apuesta a que los robots también estén listos para la fecundación in vitro. La automatización, argumentan los cofundadores, ofrecerá más destreza en el manejo de células microscópicas que manos humanas temblorosas manipulando pipetas. Además, debería colapsar los costos; La startup planea cobrar a la mayoría de los pacientes 15,000 dólares (cerca de 250,000 pesos) por la fecundación in vitro; pero solo cuando funcione, lo que podría ahorrarles a los pacientes decenas de miles de dólares.
«Sin bebé, no hay tarifa», dijo Abram.
En entrevistas con BI, los expertos en el campo se mostraron escépticos sobre los planes de Conceived, pero no desdeñosos. Muchos, como la doctora Lora Shahine, médica especialista en fertilidad con sede en Seattle, creen que la automatización podría ayudar a superar el desajuste entre la oferta y la demanda que limita la atención de una enfermedad prevalente.
«Pero debe hacerse sin comprometer las tasas de éxito y la atención al paciente», afirmó Shahine.
El costo de la fecundación in vitro
La atención de la fertilidad tal como está hoy puede ser tan aterradora como la noción de bebés creados con robots.
En 2014, Emma no buscaba tener hijos. Pero un análisis de sangre mostró que tenía un tiempo limitado. Se sintió empujada a someterse a una fecundación in vitro, durante la cual su relación fracasó y se rompió debido a la tensión de un aborto espontáneo.
Emma tuvo que tomar una decisión arbitraria, basada en información insuficiente, de un elenco vertiginoso de proveedores, dijo a BI. ¿Implantar los óvulos ahora? ¿O guardarlos para más tarde? ¿Cuándo es más tarde? ¿Qué pasa si conoces a alguien más?
«Entonces, ¿quieres guardar los óvulos para que puedan fertilizarlos, o quieres saber que tienes embriones viables?» Emma dijo sobre su pensamiento en ese momento. (Ella pidió que la llamaran por un nombre diferente para mantener su historial médico privado. BI conoce su identidad).
En 2016, Emma congeló sus óvulos y se alejó del rol no deseado de ser gerente de proyectos de su propio cuerpo.
En ese momento, ella trabajaba para Abram y Alan Murray, su socio comercial desde hace mucho tiempo. Un día, los tres se pusieron a hablar sobre oportunidades para nuevas empresas en la industria de la salud.
«Y luego recuerdo que dije: ‘Bueno, aquí hay un sector que quizás quieras considerar'», dijo Emma.
«Jarras de leche» y una eucaristía católica
Preocupados por su experiencia, Abram y Murray comenzaron a visitar laboratorios de fecundación in vitro en 2017. La falta de automatización los sorprendió.
En sus viajes, se utilizaban «jarras de leche» (tanques de almacenamiento criogénicos de baja tecnología), notas adhesivas y marcadores para localizar, etiquetar y almacenar óvulos y embriones, dijeron a BI. Personas con una amplia formación vocacional (embriólogos que supervisan la parte de laboratorio de la fecundación in vitro) pasaban gran parte de su tiempo exprimiendo pequeñas gotas de las pipetas.
En una visita a un laboratorio de primer nivel, la escena recordaba a una Eucaristía católica: todos sostenían muestras con tanta delicadeza mientras intentaban no chocar entre sí.
«Seguimos viendo aparecer esas jarras de leche. Jarras de leche debajo de los escritorios, jarras de leche debajo de las escaleras, jarras de leche en los pasillos, jarras de leche en las habitaciones», dijo Murray. «Seguimos buscando los cables. ¿Cómo están conectados?»
«Pequeña gota, pequeña gota, pequeña gota», añadió. «Escritura a mano en el reverso de las placas de Petri».
En 2018, fundaron TMRW Life Sciences, que fabrica una especie de cajero automático futurista que almacena óvulos y embriones de forma más segura. Al año siguiente, Abram y Murray pusieron sus miras en el resto del proceso de la fecundación in vitro.
Hubo un gran impulso por parte de las empresas farmacéuticas y de ciencias biológicas para automatizar los laboratorios. Los robots estaban mejorando mientras que las necesidades de investigación, como el uso de conocimientos genéticos para fabricar nuevos medicamentos, se volvían más complicadas.
Con curiosidad por saber cómo funcionaba todo, la pareja recorrió el laboratorio de San Francisco de la empresa de biotecnología Invitae, donde procesa muestras de ADN. Las instalaciones de 50,000 pies cuadrados estaban repletas de robots. Cintas transportadoras movían bandejas de tubos de ensayo. Los robots extrajeron gotas de los tubos y las colocaron en chips que se montaron en máquinas de cifrado de ADN. Sólo había unas tres personas ayudando a hacer avanzar el proceso, recordó Murray.
«Ese fue un momento parcial de ajá», dijo. «Hay otro mundo fuera de la fecundación in vitro que ha descubierto cómo utilizar la robótica».
Después del viaje, Murray asistió a ferias comerciales de automatización de laboratorios, caminando de stand en stand durante días seguidos. Cuando un equipo tenía un uso potencial en el cuidado de la fertilidad, lo anotaba, formando finalmente una especie de lista de compras para el laboratorio de fecundación in vitro del futuro.
De la oración a la IA
A medio continente de distancia, un médico se sentía cada vez más frustrado por las limitaciones de su trabajo.
El doctor Alejandro Chávez-Badiola se convirtió en médico en endocrinología reproductiva e infertilidad (REI), del tipo que supervisa la fecundación in vitro, porque le atrajo la idea de ayudar a las familias a alcanzar sus momentos más felices. Cada vez que realizaba una transferencia de embriones rezaba: «Que sea una buena persona».
Después de formarse en el Reino Unido, abrió su primera clínica en Guadalajara, con la esperanza de causar un impacto en su ciudad natal.
Cuando las cosas iban mal, quería saber por qué. Pero algunas de las decisiones más cruciales en materia de fecundación in vitro se produjeron más allá del muro que separa su clínica del laboratorio. Tenía un equipo confiable de embriólogos, pero las clínicas estadounidenses los cazaban furtivamente y las herramientas a su disposición eran limitadas.
Un año, cuando una de las pacientes más jóvenes y sanas del médico no quedó embarazada después de dos ciclos de fecundación in vitro, convocó una reunión con el personal para preguntar sobre la calidad de sus óvulos y embriones. Para su frustración, dijeron que eran «hermosos».
«Chicos, vamos», respondió Chávez-Badiola. «La paciente no queda embarazada».
Con el objetivo de hacer momentos como este más científicos, el joven médico comenzó a trabajar con profesores, matemáticos e ingenieros para utilizar la inteligencia artificial en la fecundación in vitro.
Entrenaron un modelo de IA para clasificar los espermatozoides basándose en información obtenida de datos reales de pacientes. Durante la fertilización, sus embriólogos normalmente escogían nadadores de buena apariencia de la placa de Petri que estaba cerca de la aguja. Ahora, la computadora les dijo cuáles seleccionar en función de los patrones de movimiento asociados con la creación de embriones.
Pero se estaba topando con otro problema.
No importaba si la IA de Chávez-Badiola podía encontrar el mejor esperma si un humano no podía capturarlo de manera confiable. Una gotita típica contiene miles de espermatozoides. El de la derecha podría nadar fuera de la vista del microscopio o quedar aplastado.
El doctor necesitaba asistencia robótica.
Un encuentro de mentes
Gracias al COVID-19, Chávez-Badiola tuvo su oportunidad.
En marzo de 2020, cuando la pandemia puso fin a los viajes a Estados Unidos, Chávez-Badiola se encontró varado en Londres con Murray y Abram. Habiéndose conocido antes en círculos de fecundación in vitro, se conocieron en el bar del Hotel Langham, donde la conversación giró hacia el lamentable estado de la industria de la fertilidad.
Discutieron cómo el envejecimiento de la población materna, la disminución del recuento de espermatozoides y otros factores habían aumentado la demanda de fecundación in vitro. Pero el lado de la oferta no había respondido. Hay poco más de 1,000 REI en Estados Unidos; la competencia por los embriólogos es feroz; y su proceso manual existente es lento. Una operación de fecundación in vitro estándar puede tener dificultades para recuperar óvulos de 5 a 10 pacientes en un día, según entrevistas de BI con médicos especialistas en fertilidad independientes.
Es más, en promedio, las mujeres deben someterse a dos o tres ciclos de fecundación in vitro para quedar embarazadas. Pero la IA y la automatización, que hipotéticamente podrían mejorar las tasas de éxito, no son prominentes. En una clínica típica, los embriones se retiran de la incubadora en lotes según los cronogramas humanos, no cuando mejor se adapte a los embriones individuales; la robótica podría cambiar eso.
La reunión de Langham inició una conversación de dos años en la que Abram, Murray y Chávez-Badiola repensaron la fecundación in vitro desde cero, convenciéndose constantemente de que la automatización a gran escala era posible. En 2022, envalentonados por los avances de la robótica y la inteligencia artificial en otras industrias, fundaron Conceived para demostrarlo.
Inspiración en la fabricación de chips y Tesla
La tarea que teníamos entre manos era construir robots e inteligencia artificial capaces de manejar las cinco etapas de un laboratorio de fecundación in vitro: preparación de óvulos, selección de espermatozoides, fertilización, incubación y congelación.
Para el hardware, Conceived recurrió a los mundos microscópicos de la fabricación de chips y la automatización de laboratorios, comprando motores que permiten a sus aproximadamente 20 robots moverse en incrementos tan pequeños como cinco millonésimas de milímetro, además de sensores y herramientas diminutas.
Para el software, Conceived se inspiró en empresas como Tesla. Sus principales sistemas de inteligencia artificial de «reconocimiento de objetos» son los mismos que se utilizan en los automóviles autónomos, pero entrenados con imágenes de esperma y óvulos en lugar de señales de alto y peatones. Les dicen a los robots dónde moverse y qué distancia, basándose en datos de microscopios, 30 veces por segundo.
«No importa si estás tomando una fotografía de la carretera desde la parte delantera de un coche o de un óvulo a través de la lente de un microscopio», dijo a BI Brian Bixon, jefe de producto de Conceived. «El pensamiento del primer principio es el mismo».
Durante un tiempo, los robots practicaron con óvulos de hámster y conejo en la oficina de Conceived en Guadalajara. Luego, los ingenieros los introdujeron gradualmente en la clínica de Chávez-Badiola, seis cuadras más abajo, para un estudio clínico. Cincuenta pacientes esperanzados con infertilidad, cuya atención es supervisada por otros médicos, se ofrecieron como voluntarios.
El estudio ha probado principalmente los robots que trabajan en procesos aislados de fecundación in vitro, incluido, últimamente, ICSI. Originalmente, las máquinas abordaban ICSI en unos 20 pasos, cada uno de los cuales permitía intervenciones. «Nos deteníamos, mirábamos, apretábamos el siguiente botón de ir, nos deteníamos, mirábamos», explicó Murray.
Desde diciembre, el equipo ha estado vinculando cuidadosamente los pasos, con el objetivo de lograr una autonomía robótica total.
Automatización de la concepción
El 6 de marzo, Conceived tuvo un momento crucial.
Esa mañana, se recuperaron óvulos de tres pacientes y se pasaron a través de la pequeña ventana entre la clínica y el laboratorio en Guadalajara. El tubo de líquido se vertió en un plato, que el sistema de inteligencia artificial de Conceived escaneó en busca de óvulos con una tecnología que genera imágenes en 3-D.
Por la tarde, la mitad de los óvulos fueron a embriólogos humanos. La otra mitad fue a la instalación de Conceived, y el primer óvulo se colocó, junto con una gota de esperma, en un cuadrado de 2×2 pulgadas.
El cuadrado estaba situado debajo de dos agujas, cada una sostenida por un pequeño robot de cuatro ejes. Uno manipulaba el esperma; el otro, el óvulo.
Con solo presionar un botón verde en una pantalla táctil, los robots comenzaron a automatizar la concepción.
En el laboratorio había dos ingenieros y dos embriólogos. Las imágenes de video se transmitieron simultáneamente a más expertos, que susurraban comentarios como locutores de golf, y a empleados de Conceived de todo el mundo, que se apiñaban alrededor de las pantallas. Se sintió como un «lanzamiento de cohete», recordó Murray, quien viajó a Guadalajara para la ocasión.
Primero vino la selección de espermatozoides. Un láser guiado por IA debajo del cuadrado debía golpear al mejor en la cola. En este caso, disparó al nadador «un poco hacia la cintura», dijo Murray. Ups. Se quedaron con un afortunado finalista.
Una vez inmovilizado el segundo esperma, uno de los robots lo succionó dentro de una aguja, con la cola primero.
Luego, el otro robot acercó su aguja al óvulo y utilizó succión para mantenerlo en su lugar.
El láser guiado por IA disparó una cuña desde la membrana más externa del óvulo para despejar un camino más fácil para los espermatozoides. Una vez que la aguja del espermatozoide estuvo flotando justo en el punto medio del óvulo, el primer robot utilizó «dinámica de fluidos» y otros conocimientos técnicos para colocar el espermatozoide en la punta, dijo Murray.
«¿Estás listo para inyectar?» preguntó la computadora a los humanos.
El primer «embrionador»
La respuesta fue sí. Entonces Gerardo Mendizábal-Ruiz, uno de los principales ingenieros y vicepresidente de Conceived, presionó el botón verde mientras todos contenían la respiración. (Sus colegas ahora lo llaman el primer «embrionador»).
Una señal eléctrica hizo vibrar un motor de cristal en el extremo de la aguja que sostenía el esperma, lo que ayudó a que una pequeña cuchilla cortara más fácilmente la membrana del óvulo. La aguja penetró, pero no demasiado: seis algoritmos impidieron que perforara el otro lado del óvulo.
Luego, usando una pequeña bocanada de aire, el robot descargó el esperma y se retrajo.
Los aplausos estallaron en Zoom y alrededor de Murray, quien vio la transmisión con los ingenieros de Conceived en la calle.
Chávez-Badiola sintió que la tensión se disipaba y comparó el momento con ver caminar a su hijo mayor por primera vez.
Conceivable repitió el proceso hasta que creó cinco embriones potenciales, a partir de 12 óvulos en total, superando ligeramente a los embriólogos humanos, dijeron Murray y Bixon.
Uno de los embriones condujo a un embarazo exitoso a una paciente en abril. Carla Patricia Barragán Álvarez, bióloga de Conceivable, pegó una foto del embarazo en una pizarra, donde lleva un recuento personal de los embarazos de la compañía, como si fueran dibujos en un refrigerador.
«Completamente automático», dice la descripción.
Una nueva prueba
Conceivable tiene un largo camino por recorrer.
En Guadalajara, los nuevos instrumentos han mejorado lo suficiente como para funcionar por encima de los estándares de la industria, según la startup. Pero en gran medida no han sido puestos a prueba como un conjunto completo.
Este septiembre, Conceived planea lanzar otro estudio clínico en la Ciudad de México, en el que participarán 250 pacientes de un hospital cercano. De manera similar al esfuerzo de Guadalajara, la mitad de sus óvulos pasarán por un laboratorio convencional, mientras que la otra mitad irá a robots Conceived. Esta vez, sin embargo, los robots automatizarán cada proceso de la fecundación in vitro para cada muestra, de principio a fin.
Concebible buscará principalmente cuántos embriones puede producir a partir de 10 óvulos. Cuanto mayor sea la proporción, menos ciclos de fecundación in vitro se requerirán para los pacientes. La startup tiene la intención de publicar los resultados.
Conexión al sistema
Aún así, probar la tecnología es sólo el primer paso. En el sector sanitario, un desafío mayor para las empresas puede ser conectarse al sistema existente.
A corto plazo, Conceived planea trabajar con los centros de fecundación in vitro existentes para ofrecer una alternativa a sus laboratorios. Dado que el capital privado está comprando clínicas de FIV, Conceived hará una apuesta para ayudar a estos inversores a impulsar el crecimiento.
«Pensamos que los grandes titulares respaldados por PE serían hostiles», dijo Abram. «De hecho, vienen a nosotros y nos piden asociarnos».
A más largo plazo, Conceived planea administrar laboratorios independientes en asociación con obstetras y ginecólogos, quienes supervisarían la atención de los pacientes antes de la extracción de óvulos y los análisis de laboratorio. Los REI empleados por Conceived supervisarían estos casos, intervendrían cuando fuera necesario y realizarían las cirugías.
Problema candente
Los obstetras y ginecólogos no están capacitados para la mayor parte de los cuidados de fertilidad. Involucrarlos más es un tema candente en la comunidad REI, según el doctor Eduardo Hariton, médico especialista en fertilidad y ejecutivo.
Aun así, las REI no satisfacen la demanda. Por lo tanto, la comunidad debería tomar la iniciativa en el diseño de marcos para este tipo de colaboración antes de que el mercado se les adelante, dijo.
«Necesitamos tener directrices muy claras sobre cuál es el alcance de la práctica», dijo Hariton a BI.
En cuanto a los obstáculos regulatorios, el camino de Conceived podría ser más sencillo.
La industria de la fertilidad está más autocontrolada que otras áreas de la atención médica. Dado que la startup no tiene como objetivo vender equipos para que los usen otras personas, estaría en gran medida bajo el mismo esquema regulatorio que las compañías de laboratorio LabCorp y Quest Diagnostics, dijo Murray.
Si todo va según lo planeado, Conceived cree que podría estar ejecutando laboratorios en 2025.
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