Разработка «искусственной матки» (пока на животных моделях)

Как показали исследования, «искусственная матка» обеспечила нормальное развитие сильно недоношенных ягнят. Клинические испытания подобного устройства для недоношенных человеческих плодов планируются  в течение 5 лет.

 

В научном журнале Nature Communications вышла статья, где рассказывается об успешных испытаниях «искусственной матки» – внутри нее в течение четырех недель американские ученые выращивали недоношенных ягнят. Если дальнейшие эксперименты будут удачными, то уже через три-пять лет начнутся исследования с участием людей. То есть, в будущем разработка может спасти не одну жизнь. Правда, есть несколько сомнений, но о них позже.

Развитие млекопитающих в утробе матери — сложнейший процесс. Да, мы все к нему привыкли и примерно знаем, что происходит во время развития плода — будь то человек или тушканчик. С давних пор ученые задаются целью вырастить живое существо вне матки, в искусственной среде. Активно этой проблемой занимаются лет двадцать. Некоторые специалисты близки к решению этой задачи. Группа специалистов из Детской больницы Филадельфии (Children’s Hospital of Philadelphia) разработала способ выращивания млекопитающих в искусственной матке.

Этот метод уже проверен и, насколько можно понять, неплохо работает. В лаборатории участников проекта — не один, а сразу восемь ранних плодов (ягнята), которые продолжают расти и развиваться. Их легкие, мозг и другие органы увеличиваются в размере и постепенно приближаются к норме для новорожденных. Ягнята уже открывают глаза, начинают делать глотательные движения — в общем, все то, что делают и обычные животные, которые еще не родились, а находятся в матке овцы. Возможно, говорят ученые, в будущем этот способ поможет без риска для здоровья «донашивать» преждевременно родившихся младенцев в искусственной среде. Это нужно, если по каким-то причинам мать не может выносить ребенка в срок естественным способом.

«Думать, что вы можете взять эмбрион, позволить ему развиться и поместить в искусственную матку для достижения стадии рождения — чистой воды фантастика», — говорит Алан Флейк, фетальный хирург Детской больницы Филадельфии. По его словам, пока что реальность — это возможность довести ранний плод до стадии рождения. О том, чтобы провести процесс развития зародыша от стадии эмбриона до стадии рождения, думать еще слишком рано.

Созданная учеными «искусственная матка» представляет собой пластиковый пакет, заполненный аналогом амниотической жидкости (околоплодных вод). Кислород и другие необходимые вещества плод получает через «пуповину». В рамках исследования специалисты из Детской больницы Филадельфии поочередно поместили в такую систему восемь ягнят, которых извлекли из матки овцы на 15–17-й неделях развития (в норме беременность у овец длится 21 неделю). Внутри искусственной матки животные успешно провели четыре недели.

Конструкция устройства; внизу — один и тот же ягненок, помещенный в Biobag после 107 дней вынашивания, через четыре и 28 дней пребывания в нем.

Поскольку важно было понять, как плод развивался, после извлечения из пакета животных умерщвляли с последующим проведением вскрытия. Но к одному ягненку у исследователя возникла привязанность, поэтому его отправили на ферму. Результаты вскрытий показали, что развитие плода в искусственной матке проходило хорошо.

Для людей эта технология имеет огромное значение. Сейчас при рождении на 24-й неделе беременности шансы недоношенного ребенка на выживание — 50 на 50. Современное медицинское оборудование и лекарства, применяемые в таких случаях, могут нанести ребенку большой вред, но врачи вынуждены идти на риск, поскольку другого варианта нет.

Несмотря на успешные испытания на ягнятах, до появления коммерческой системы для людей еще далеко и еще не факт, что такова будет создана вообще. Человеческий организм имеет множество отличительных особенностей и теоретически создать искусственную матку для недоношенных детей будет гораздо сложнее, чем для животных. К тому же это уже далеко не первая попытка имитировать условия жизни в матке — предыдущие провалились.

Что касается искусственной матки, то она больше всего похожа на вакуумную упаковку, если смотреть со стороны. Но на самом деле, у этой системы есть все те элементы, которые присущи и матке у живых, вполне настоящих и реальных овец. Внутри нее — раствор, в котором плавает плод. Этот раствор выводит вредные вещества из организма ягненка, одновременно обеспечивая газообмен.

Саму искусственную матку ученые назвали Biobag. Собственно, это действительно биосумка, ни больше, ни меньше. Флейк утверждает, что в скором времени метод, разработанный в больнице, поможет спасать жизни недоношенным детям. Недоношенность, по его словам — это одна из наиболее частых причин гибели детей. Недоношенными рождаются около 10% детей, которые рождаются ранее 37 недели беременности. 6% детей рождаются еще раньше — до достижения 28-й недели беременности. Собственно, чем больше времени у преждевременно родившегося ребенка остается до нормального срока рождения, тем меньше у него шансов остаться в живых.

Ученые разработали несколько достаточно эффективных методов для поддержания жизни у недоношенных детей. Но эти методы все же нельзя назвать слишком уж эффективными и 100% надежными. Причем многие дети, родившиеся раньше срока и выжившие, страдают рядм заболеваний из-за побочных эффектов современных методов донашивания. Требуется что-то иное. И этим иным может стать метод, который создали Флейк с коллегами. Конечно, сейчас никто им не позволит проводить опыты на детях. Но на животных опыты проводить можно, чем специалисты и занимаются большую часть времени. Если бы способ искусственного выращивания раннего плода млекопитающих был бы доработан, то следующим этапом можно было бы сделать помощь людям.

Одна из основных задач, которые стоят перед специалистами, которые занимаются созданием искусственной матки — разработка системы циркуляции жидкостей и газов, которая могла бы заменить собой естественный аналог. Кроме того, нужно проработать еще и снабжение растущего организма кровью, что означает создание системы насосов, способных поддерживать нормальное давление в кровеносной системе плода.

Но Флейк с коллегами пошли по другому пути. Они разработали оксигенатор особого типа, подключили его к кровеносной системе плода и кровь теперь свободно циркулирует по этой системе. Насосов в ней нет, работающее сердце плода выполняет роль этого насоса и вполне успешно.

Еще одна проблема — это инфекции. Нельзя допустить риска заражения плода, у которого иммунитета еще нет, либо он крайне слаб. В этом случае используются специальные помещения с минимальным содержанием микроорганизмов в воздухе и на поверхностях. Как уже говорилось выше, токсины из тела плода выводятся при помощи специальной жидкости, которая одновременно снабжает ткани тела кислородом.

Тем не менее, если дальнейшие эксперименты окажутся успешными, недоношенных детей смогут перемещать после кесарева сечения в искусственную матку на срок до четырех недель для дальнейшего развития в условиях, максимально приближенным к естественным.

Ученые протестировали свою систему на семи ранних плодах овец, возраст которых составил 105-120 дней. Это эквивалент 22-24 неделе беременности у человека. Спустя четыре недели после того, как ягнята были помещены в искусственную матку их изучили. Ни признаков повреждения, ни других проблем ученые не обнаружили.

Конечно, овцы — не люди, они развиваются несколько по иному пути, особенно, если иметь в виду нервную систему и мозг. Тем не менее, начало положено, и в скором времени ученые надеются разработать эффективную и надежную систему спасения недоношенных детей. Но до наступления этого момента специалистам предстоит выполнить еще много работы.

Исследователи особо подчеркивают, что эта технология позволит повысить шансы на выживание только у тех детей, которые родились на 24-й неделе или позже.

 

https://www.nature.com/articles/ncomms15112