Неинвазивная диагностика хромосомного статуса эмбрионов in vitro: интеграция рамановской спектрометрии и машинного обучения во вспомогательные репродуктивные технологии

Актуальность: Актуальность исследования обусловлена низкой эффективностью экстракорпорального оплодотворения (до 40% успешных имплантаций) и инвазивностью существующих методов преимплантационного генетического тестирования (ПГТ-А) для выявления хромосомных аномалий эмбрионов. Инвазивность связана с риском повреждения эмбриона, что диктует потребность в новых, неинвазивных подходах.
Цель: Разработка неинвазивного метода оценки хромосомного статуса эмбрионов на основе спектрального анализа отработанной культуральной среды с применением машинного обучения.
Материалы и методы: В исследовании приняли участие 36 супружеских пар, от которых было собрано 40 образцов отработанной культуральной среды (11 – от эуплоидных, 29 – от анеуплоидных эмбрионов). Спектры комбинационного рассеяния света (КР) измеряли на микроскопе-спектрометре Confotec MR520 с возбуждением лазером 532 нм. Для анализа спектральных характеристик и дифференциации образцов использовались алгоритмы машинного обучения, в частности квадратичный дискриминантный анализ (QDA), с применением стратифицированной 5-кратной кросс-валидации.
Результаты: Были выявлены значимые различия в средних спектрах КР отработанной культуральной среды между эуплоидными и анеуплоидными эмбрионами. Наиболее надежными критериями для дифференциации оказались отношения интенсивностей полос при 735 см-1 (фосфатидилсерин, ДНК), 1196 см-1 (нуклеиновые кислоты) и 1666 см-1 (валентные колебания C=C, амид I). Разработанная прогностическая модель достигла точности 84%, чувствительности 80% и специфичности 88%.
Заключение: Получение спектров КР культуральной среды от эмбрионов с возбуждением на длине волны 532 нм может выявить новые биохимические индикаторы развития аномалий эмбрионов. Полученные результаты открывают новые перспективы неинвазивной диагностики в репродуктивной медицине, потенциально повышая эффективность программ ВРТ. 

Вклад авторов: Валиахметова Э.З., Макарова Н.П., Римская Е.Н., Горевой А.В. – концепция и дизайн исследования; Сысоева А.П., Якимова А.С. – сбор и обработка материала; Макарова Н.П., Валиахметова Э.З. – статистическая обработка данных; Валиахметова Э.З., Макарова Н.П., Римская Е.Н. – написание текста; Калинина Е.А., 
Сухих Г.Т. – редактирование. 
Конфликт интересов: Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов.
Финансирование: Работа выполнена в рамках инициативного научного проекта «Изучение влияния внеклеточных везикул биологических жидкостей репродуктивных органов и тканей на гаметы, процесс оплодотворения и раннего эмбриогенеза человека и имплантации» (2025–2027, руководитель Макарова Н.П.) ФГБУ «НМИЦ АГП 
им. В.И. Кулакова» МЗ РФ.
Одобрение этического комитета: Исследование было одобрено локальным этическим комитетом ФГБУ «НМИЦ АГП им. В.И. Кулакова» Минздрава России.
Согласие пациентов на публикацию: Пациенты подписали информированное согласие на публикацию своих данных.
Обмен исследовательскими данными: Данные, подтверждающие выводы этого исследования, доступны по запросу у авторов после одобрения ведущим исследователем.
Для цитирования: Валиахметоваа Э.З., Римская Е.Н., Горевой А.В., Якимова А.С., Сысоева А.П., Екимов А.Н., Макарова Н.П., Калинина Е.А., Сухих Г.Т. Неинвазивная диагностика хромосомного статуса эмбрионов
in vitro: интеграция рамановской спектрометрии и машинного обучения во 
вспомогательные репродуктивные технологии.
Акушерство и гинекология. 2026; 1: 78-88
https://dx.doi.org/10.18565/aig.2025.251

Бесплодие остается одной из наиболее актуальных медико-социальных проблем репродуктивного здравоохранения, затрагивающей порядка 15–20% супружеских пар репродуктивного возраста [1, 2]. Вспомогательные репродуктивные технологии (ВРТ) и, в частности, экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО), являются ключевым методом преодоления репродуктивных проблем, однако эффективность таких программ остается относительно низкой и составляет не более 40% успешных имплантаций [2].

Критическим фактором, влияющим на результативность ЭКО, является качество эмбрионов, напрямую связанное с их хромосомным статусом. Анеуплоидии – хромосомные нарушения, являются основной причиной неудачных имплантаций, ранних репродуктивных потерь и бесплодия. Существующие методы преимплантационного генетического тестирования (ПГТ), такие как высокопроизводительное секвенирование следующего поколения (NGS), инвазивны, требуют биопсии трофэктодермы и связаны с определенными рисками повреждения эмбриона [3].

Необходимость разработки неинвазивных, высокоточных методов оценки генетического потенциала эмбрионов обусловливает поиск новых диагностических подходов. Перспективным направлением является использование рамановской спектрометрии – высокочувствительного метода анализа биологических жидкостей, позволяющего получать информацию о молекулярном составе без повреждения биологического объекта [4, 5]. Особенно актуальным становится внедрение методов машинного обучения при выборе эмбриона на перенос при ЭКО [6, 7].

Целью настоящего исследования была разработка неинвазивного метода оценки хромосомного статуса эмбрионов при лечении бесплодия методами ВРТ на основе спектрального анализа отработанной культуральной среды с применением машинного обучения.

Материалы и методы

Набор пациентов в исследование и их описание

Исследование проводили на базе отделения вспомогательных репродуктивных технологий в лечении бесплодия им. проф. Б.В. Леонова ФГБУ «НМИЦ АГП им. В.И. Кулакова» Минздрава России.

Оценку спектральных характеристик отработанной культуральной среды и применение алгоритмов машинного обучения выполняли на базе лаборатории клинической протеомики ФГБУ «НМИЦ АГП им. В.И. Кулакова» Минздрава России и лаборатории лазерной нанофизики и биомедицины ФГБУН «Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук».

Отбор пациентов для исследования проводился при условии получения письменного информированного согласия на участие в исследовании и соответствия следующим критериям включения: сохраненный овариальный резерв, регулярный менструальный цикл, получение в ходе проведения программы ЭКО/интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида (ИКСИ) минимум одного эмбриона хорошего или отличного качества согласно морфологической классификации Гарднера, проведение ПГТ на анеуплоидии (ПГТ-А) по причине позднего репродуктивного возраста, выраженного мужского фактора и множественных неудачных попыток ЭКО в анамнезе (более двух). Критериями исключения из исследования послужили общие противопоказания, перечисленные в Приказе Минздрава России № 803н от 31 июля 2020 г. «О порядке использования вспомогательных репродуктивных технологий, противопоказаниях и ограничениях к их применению», а также использование донорского материала (ооциты) в программе ВРТ, преждевременная недостаточность яичников, патология эндометрия, интерстициальная и/или субсерозная миома матки более 4 см, деформирующая полость субмукозная миома матки.

Таким образом, в исследование было включено 36 супружеских пар, 5 из которых использовали донорскую сперму в ходе программы ЭКО/ИКСИ. Эмбрионы, полученные от пациентов, вошедших в исследование, морфологически оцененные как «хорошие» и «отличные», прошли ПГТ-А с использованием методики NGS. ПГТ-А выполняли в лаборатории преимплантационного генетического тестирования и генетической диагностики Института репродуктивной генетики ФГБУ «НМИЦ АГП им. В.И. Кулакова» Минздрава России. Все супружеские пары перед началом программы были предварительно обследованы согласно Приказу Министерства здравоохранения Российской Федерации № 803н и клиническим рекомендациям «Женское бесплодие» (2024).

Стимуляция функции яичников и эмбриологический этап

Стимуляция функции яичников осуществлялась со 2–3-го дня менструального цикла по стандартному протоколу с антагонистом гонадотропного рилизинг-гормона (антагонист ГнРГ) препаратами высокоочищенного человеческого менопаузального гонадотропина и рекомбинантных гонадотропинов. Начальная доза гонадотропинов подбиралась индивидуально, согласно особенностям каждой пациентки (индекс массы тела, возраст, состояние овариального резерва, анамнез предыдущих овариальных стимуляций) и корректировалась в ходе программы в зависимости от динамики роста фолликулов и эндометрия. С целью предотвращения преждевременного овуляторного пика лютеинизирующего гормона (ЛГ), при достижении доминантным фолликулом диаметра 13–14 мм, осуществлялось введение препарата антагониста ГнРГ в суточной дозировке 0,25 ...

Валиахметоваа Э.З., Римская Е.Н., Горевой А.В., Якимова А.С., Сысоева А.П., Екимов А.Н., Макарова Н.П., Калинина Е.А., Сухих Г.Т.