Microrrobôs médicos em medicina reprodutiva da bancada à clínica

Nature Communications volume 14, Número do artigo: 728 (2023) Citar este artigo

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A microrobótica médica é um campo emergente que visa o diagnóstico e terapia não invasivos dentro do corpo humano por meio de sensores e atuadores miniaturizados. Esses microrrobôs podem ser conectados (por exemplo, microcateteres inteligentes, microendoscópios) ou não conectados (por exemplo, sistemas de administração de medicamentos baseados em células). O movimento ativo e as múltiplas funcionalidades, distinguindo os microrrobôs de meros portadores passivos e nanomedicamentos convencionais, podem ser alcançados através do controle externo com campos físicos como magnetismo ou ultrassom. Aqui damos uma visão geral dos principais desafios no campo da reprodução assistida e como essas novas tecnologias podem, no futuro, permitir a fertilização assistida in vivo e melhorar a implantação do embrião. Como estudo de caso, descrevemos uma possível intervenção no caso de falha recorrente na implantação do embrião, que envolve a entrega não invasiva de um embrião inicial de volta ao local da fertilização usando microrrobôs controlados magneticamente. Como o embrião estará em contato com o fluido secretor do oviduto, ele poderá se desenvolver em condições naturais e em sincronia com o preparo do endométrio. Discutimos os projetos potenciais de microrrobôs, incluindo uma seleção adequada de materiais e processos, prevendo sua tradução de bancada para estudos com animais e medicina humana. Finalmente, destacamos considerações éticas e regulatórias para trazer essa tecnologia para a clínica.

A infertilidade é um problema que afeta 48,5 milhões de casais em todo o mundo1. As possíveis causas do fator feminino são distúrbios ovulatórios, disfunções tubárias, endometriose, fatores uterinos e/ou cervicais. O fator masculino geralmente é causado pela má qualidade do esperma (por exemplo, baixa motilidade, morfologia anormal ou baixa contagem), diminuindo a possibilidade de fertilização do oócito in vivo. Os tratamentos comuns de infertilidade existentes incluem estimulação hormonal minimamente invasiva e de baixo custo e inseminação intrauterina, fertilização in vitro (FIV) ou injeção intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI), que são indicados se infertilidade tubária ou infertilidade masculina grave for diagnosticada. A aplicação dessas técnicas tem aumentado rapidamente devido ao aprimoramento de protocolos e melhores técnicas de seleção de gametas, sugeridas por diretrizes internacionais2, atingindo taxas de fertilização em torno de 95%3. No entanto, as taxas de implantação para ICSI e FIV ainda estão entre 17 a 21% (após o dia 3) e diminuem com a idade do paciente4. Essas taxas melhoraram ainda mais nos últimos anos, após cultivo prolongado de embriões in vitro (até o dia 5), ​​atingindo taxas de prenhez de 42 a 47%5. No entanto, a probabilidade de obter blastocistos de alta qualidade ainda é baixa e depende da necessidade de recuperar um grande número de oócitos com estimulação hormonal, mas mesmo com técnicas avançadas de avaliação de qualidade, usando aprendizado de máquina, a taxa de implantação por embrião com qualidade ideal é ainda não superior a 57,5%6.

Essas baixas taxas de gravidez de embriões transferidos obtidos por FIV e ICSI podem ser causadas pelo estresse a que os gametas são expostos durante sua manipulação in vitro7. Fatores de estilo de vida, doenças, anormalidades uterinas ou endometriais ou fatores embrionários também podem ter impacto. Diferenças nos protocolos laboratoriais de FIV também mostraram influência no sucesso de cada tratamento8. No entanto, na maioria dos casos, nenhuma explicação aparente é encontrada. Para esses problemas médicos, o tratamento da lesão endometrial, mudança no protocolo de estimulação, transferência do embrião no estágio de blastocisto e/ou eclosão assistida demonstraram ajudar9.

Em particular, para falhas recorrentes de implantação embrionária, um método promissor nos primeiros anos após a introdução da FIV10 foi a transferência intrafalopiana de gametas/zigotos (GIFT/ZIFT) por laparoscopia11. Essa técnica foi abandonada depois que a fertilização extracorporal com FIV e ICSI foi aprimorada e as condições de cultivo nos modernos laboratórios de FIV mostraram taxas mais altas de formação de embriões. No entanto, GIFT e ZIFT ainda são considerados vantajosos, pois oferecem um ambiente fisiológico adequado para fertilização e/ou desenvolvimento do embrião e uma sincronização ideal entre a preparação embrionária e endometrial. Este procedimento mostrou, para alguns casos de RIF, maiores taxas de gravidez12, mas em um metaestudo, incluindo três casos de ZIFT, nenhuma melhora evidente foi observada na taxa de nascidos vivos13. Em geral, sabe-se que o sucesso da técnica depende da expertise do cirurgião e do protocolo aplicado, que diferem entre os laboratórios de FIV. O método tradicional também é bastante invasivo, requer anestesia e pode ter efeitos adversos14, no entanto, técnicas menos invasivas de ZIFT como o ZIFT/GIFT microrobótico podem resultar em um melhor resultado.