INTEGRATIVE SYSTEM FOR BIOINFORMATIC PREDICTION OF REPRODUCTIVE TOXICITY AND EMBRYOLOGICAL FAILURE IN COUPLES WITH RECIDIVISTIC ART DISRUPTIONS

Аннотация

Abstract. To develop and clinically validate an integrated bioinformatic model based on gradient boosting decision trees for individual assessment of gamete/embryo quality and forecasting the morphological block during in vitro development in couples with recurrent implantation failure (RIF) under combined toxic-infectious exposure. A prospective comprehensive evaluation of 228 couples undergoing ICSI cycles was carried out. The cohort was stratified into Group I (RIF history, n=95), Group II (successful first/second IVF attempts, n=95), and Group III (healthy oocyte donors, n=38). Somatic and lifestyle variables were measured via HOMA-IR, the PSM-25 scale, and quantitative multiplex PCR-RT for latent HPV/HSV load. Embryological trajectories were assessed using continuous single-culture incubation systems and standard Gardner scoring. Couples facing persistent RIF exhibited compromised follicular response (6.4 ± 1.1 retrieval yield) paired with an increased rate of cellular oocyte degeneration (9.4%). The deployment of the bioinformatic tree algorithm demonstrated that subclinical insulin resistance combined with female tobacco exposure represented the highest information gain weights (0.34 and 0.28, respectively). The synchronous coexistence of regular smoking and latent viral presence synergistically aggravated morphological disruptions, resulting in a 43% collapse in high-tier blastulation rates (OR = 4.82; 95%CI: 2.34–9.12; p < 0.001). The non-linear convergence of modifiable toxic, metabolic, and infectious stressors generates severe microenvironmental free-radical damage within the growing follicle, interrupting spindle configuration and decreasing blastocyst usability. The bioinformatic assessment platform enables clinician shifts toward mandated cycle segmentation («Freeze-all») and preimplantation aneuploidy testing (PGT-A) before executing failed embryo replacements.

Keywords: assisted reproductive technologies, recurrent implantation failure, oogenesis, oxidative stress, artificial intelligence, machine learning, gradient boosting.

Аннотация. Разработать и клинически валидировать интегративную биоинформационную модель на основе решающих деревьев градиентного бустинга для индивидуальной оценки качества гамет/эмбрионов и прогнозирования морфологического блока в процессе развития in vitro у супружеских пар с повторными неудачами имплантации (ПНИ) в условиях сочетанного токсико-инфекционного воздействия. Проведена проспективная комплексная оценка 228 супружеских пар, проходивших циклы ИКСИ. Когорта была стратифицирована на Группу I (ПНИ в анамнезе, n=95), Группу II (успешные первая/вторая попытки ЭКО, n=95) и Группу III (здоровые доноры ооцитов, n=38). Соматические переменные и переменные образа жизни оценивались с помощью HOMA-IR, шкалы PSM-25 и количественной мультиплексной ПЦР-РВ на определение латентной нагрузки ВПЧ/ВПГ. Эмбриологические траектории оценивали с использованием систем непрерывного инкубирования в одниночной культуре и стандартной шкалы Гарднера. Пары, столкнувшиеся с персистирующими ПНИ, продемонстрировали угнетенный фолликулярный ответ (выход 6,4 ± 1,1 полученных ооцитов) в сочетании с повышенной частотой клеточной дегенерации ооцитов (9,4%). Развертывание биоинформационного алгоритма деревьев показало, что субклиническая инсулинорезистентность в сочетании с воздействием табакокурения у женщин представляли собой наибольшие веса прироста информации (0,34 и 0,28 соответственно). Синхронное сосуществование регулярного курения и латентного присутствия вирусов синергетически усугубляло морфологические нарушения, приводя к 43%-ному коллапсу частоты формирования бластоцист высшего качества (OR = 4,82; 95% CI: 2,34–9,12; p < 0,001). Нелинейная конвергенция модифицируемых токсических, метаболических и инфекционных стрессоров вызывает выраженное свободнорадикальное повреждение микроокружения внутри созревающего фолликула, нарушая конфигурацию веретена деления и снижая пригодность бластоцист. Биоинформационная оценочная платформа позволяет клиницистам перейти к обязательной сегментации цикла («Freeze-all») и преимплантационному генетическому тестированию на анеуплоидии (ПГТ-А) перед проведением повторных переносов эмбрионов.

Ключевые слова: вспомогательные репродуктивные технологии, повторные неудачи имплантации, оогенез, оксидативный стресс, искусственный интеллект, машинное обучение, градиентный бустинг

Annotatsiya. Birgalikda toksik-infeksion ta’sir ostida bo‘lgan, implatatsiyaning takroriy muvaffaqiyatsizligi (ITM) mavjud bo‘lgan er-xotinlarda gameta/embrion sifatini individual baholash va in vitro rivojlanish davridagi morfologik blokni prognoz qilish uchun gradientli busting qaror daraxtlariga asoslangan integratsiyalashgan bioinformatik modelni ishlab chiqish va klinik jihatdan tasdiqlash. ICSI tsikllaridan o‘tayotgan 228 ta er-xotinning prospektiv kompleks baholanishi amalga oshirildi. Kogorta I guruh (ITM anamnezi, n=95), II guruh (birinchi/ikkinchi muvaffaqiyatli EKO urinishlari, n=95) va III guruh (sog‘lom oocit donorlari, n=38)ga stratifikatsiya qilindi (ajratildi). Somatik va turmush tarzi o‘zgaruvchilari HOMA-IR, PSM-25 shkalasi va yashirin HPV/HSV yuki uchun miqdoriy multipleks PCR-RT orqali o‘lchandi. Embrional traektoriyalar uzluksiz bir madaniyatli (single-culture) inkubatsiya tizimlari va standart Gardner shkalasi yordamida baholandi. Doimiy ITMga duch kelgan er-xotinlar hujayrali oocit degeneratsiyasining oshishi (9,4%) bilan birgalikda susaygan folikulyar javobni (6,4 ± 1,1 olingan oocit miqdori) ko‘rsatdilar. Bioinformatik daraxt algoritmining qo‘llanilishi ayollardagi subklinik insulin rezistentligi va tamaki iste’moli birgalikda eng yuqori axborot o‘sishi (information gain) vaznini (mos ravishda 0,34 va 0,28) taqdim etishini ko‘rsatdi. Muntazam chekish va yashirin virus mavjudligining sinxron ravishda birga kelishi morfologik buzilishlarni sinergetik ravishda og‘irlashtirdi, bu esa yuqori sifatli blastulizatsiya ko‘rsatkichlarining 43% ga kollapsiga (pasayishiga) olib keldi (OR = 4,82; 95% CI: 2,34–9,12; p < 0,001). O‘zgartirilishi mumkin bo‘lgan toksik, metabolik va infeksion stressorlarning nochiziqli yaqinlashishi o‘sayotgan folikula ichidagi mikromuhitda og‘ir erkin radikalli shikastlanishni keltirib chiqaradi, bu bo‘linish urchig‘i (веретено деления) konfiguratsiyasini buzadi va blastocista yaroqliligini kamaytiradi. Bioinformatik baholash platformasi shifokorlarga muvaffaqiyatsiz embrion almashtirishlarini amalga oshirishdan oldin tsiklning majburiy segmentatsiyasi («Freeze-all») va implantatsiya oldi aneuploidiya testi (PGT-A) tomon o‘tish imkonini beradi.

Kalit so‘zlar: yordamchi reaktiv texnologiyalar, implantatsiyaning takroriy muvaffaqiyatsizligi, oogenez, oksidativ stress, sun’iy intellekt, mashinali o‘qitish, gradientli busting.