Искусственная матка: фантастика становится реальностью? Американские ученые успешно испытали искусственную матку Разработки ученых уже позволили создавать искусственную матку, в которой стало возможным прикрепление и развитие эмбрионов

Настоящий прорыв в неонатологии - учёные из Детского госпиталя в американском штате Филадельфия создали "искусственную матку". Конструкция, по функциям максимально приближенная к оригиналу, может изменить практику ухода за недоношенными детьми. Шанс выжить будет у новорожденных, которые появились на свет на 23-24 неделе.

Необычная конструкция, похожая на прозрачный пластиковый контейнер или даже полиэтиленовый пакет. Внутри - абсолютно стерильная среда, аналог околоплодных вод. Это "искусственная матка" - сенсационное изобретение американских ученых, сообщает . Буквально через несколько секунд после кесарева сечения туда поместили недоношенного ягнёнка. Он оказался связан пуповиной с оксигенатором - специальным аппаратом, снабжающим кислородом. Эксперимент длился четыре месяца, в нём участвовали еще пять ягнят. И все выжили.

"Они не только выжили, но и смогли там нормально развиваться. Потом мы выкормили их из бутылочек, вырастили, с ними все в порядке. По-моему, они довольно умны. А вообще практически всё, что мы узнали о кровоснабжении плода и о его развитии за последние 50—60 лет, мы узнали именно благодаря таким вот ягнятам", - рассказывает руководитель проекта Алан Флейк.

Создатели "искусственной матки" утверждают - это прекрасная возможность в ближайшем будущем спасать недоношенных детей. Даже если им пришлось появиться на свет на 23-24 неделе беременности. Таких младенцев каждый год только в США рождается тридцать тысяч. И шансов выжить у них практически нет. Они не могут самостоятельно дышать - легкие еще неразвиты. А искусственная вентиляция и переизбыток кислорода чреваты самыми разными патологиями.

"Наше изобретение позволяет этих проблем избежать. В естественной среде, в утробе матери, как известно, легкие ребенка заполнены жидкостью и "искусственная матка" максимально имитирует и эту среду, и это состояние. Ребенок продолжает получать кислород через пуповину, как будто ничего не произошло", - говорит врач Эмили Партридж.

Считается, что для недоношенных детей каждая дополнительная неделя, проведенная внутри матки, пусть даже искусственной, увеличивает шанс и на выживание, и на сохранение здоровья. Правда, насколько такая искусственная система применима для человека, еще предстоит выяснить.

"Мы увидим результаты. Даже если будут исследования на детях, насколько эти дети будут жизнеспособны, насколько эти дети будут развиты — мы увидим результаты спустя десять-пятнадцать лет, когда они будут подростками", - объясняет акушер-гинеколог Стелла Узденова.

Да и чисто технических вопросов у специалистов-неонатологов хватает. Элементарно - как будут выглядеть и работать подобные инкубаторы.

"Речь не идет о том, что недоношенные дети будут рядами висеть в мешках на стене. Мы рассчитываем, что в будущем такое устройство будет похоже на обычный непрозрачный инкубатор, возможно, с камерами для того, чтобы родители могли видеть, как дышит и развивается их ребенок, а он сможет слышать их голоса", - говорит руководитель проекта Алан Флейк.

Доклинические испытания на животных займут еще два-три года, говорят американские ученые, а в медицинскую практику такие инкубаторы могут поступить лет через десять. В случае удачного завершения эксперимента.

Юлия Богоманшина, "ТВ Центр".

Ягненок в Biobag

Американские ученые разработали устройство для жизнеобеспечения глубоко недоношенных новорожденных, которое воспроизводит условия внутри матки. В эксперименте оно помогло выжить и развиться восьми ягнятам, рожденным в начале второй половины беременности. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications .

Достижения современной неонатальной интенсивной терапии позволяют бороться за жизнь детей, родившихся на 22–23 неделе беременности (нормальный срок составляет 39–40 недель). Сложнее всего помогать детям с IV степенью недоношенности (иногда ее называют экстремальной), ее критерии: вынашивание меньше 28 недель, масса меньше 1000 граммов, рост меньше 35 сантиметров. В настоящее время таких детей надолго помешают в инкубатор, где дыхание обеспечивает искусственная вентиляция легких, а питание вводится внутривенно.

При самой современной терапии шансы выжить при рождении на 23-й неделе беременности составляют примерно 15 процентов, на 24-й - 55 процентов, на 25-й - около 80 процентов. Однако у выживших экстремально недоношенных детей значительно повышен риск различных тяжелых проблем со здоровьем, в первую очередь недоразвития бронхов и легких, а также детского церебрального паралича.

В силу этого неоднократно предпринимались попытки разработать «искусственную матку» для донашивания таких детей в более физиологических условиях, не заставляя их неразвитые легкие участвовать в газообмене, однако значимых успехов в этой области до сих пор достигнуто не было. Основными проблемами подобных разработок были: неспособность насосов, перекачивающих кровь через пуповину, поддерживать баланс давления, что повреждало сердце ребенка; использование открытых инкубаторов, что способствовало проникновению инфекций и сепсису, и несовершенство технологий длительного доступа к пуповинным сосудам, приводившее к их спазму.

После длительных экспериментов с различными инкубаторами и типами доступа к кровообращению недоношенных ягнят сотрудники Детской больницы Филадельфийского исследовательского института разработали систему Biobag, лишенную недостатков предыдущих разработок. Она представляет собой герметичную пластиковую емкость, через которую по замкнутому контуру, исключающему инфицирование, циркулирует жидкость, которая по основным характеристикам соответствует естественной амниотической. Емкость расположена на подложке, обеспечивающей постоянную температуру.

Чтобы решить проблему с поддержанием давления, ученые использовали оксигенатор (прибор для насыщения крови кислородом и удаления углекислоты) сверхнизкого сопротивления, который не нуждается в дополнительном насосе, - для циркуляции в нем достаточно работы сердца плода. Для соединения контура оксигенатора с кровеносной системой плода по итогам экспериментов были выбраны двухсантиметровые артериальные и венозный катетеры, которые поставлены в сосуды пуповины на расстоянии от 5 до 10 сантиметров от брюшной стенки. Профилактика сосудистого спазма проводится местным введением папаверина, атравматичной техникой операции и поддержанием физиологичной температуры и насыщения крови кислородом во время постановки катетеров.

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

Emily A. Partridge et al. / Nature Communications, 2017

С помощью Biobag разработчикам удалось на протяжении четырех недель обеспечивать нормальное развитие овечьих плодов со 105–120 дней вынашивания (это примерно соответствует 22–24 неделе человеческой беременности). К концу пребывания в устройстве ягнята мало отличались по развитию от животных, выношенных в матке до такого же срока. Повреждений мозга и легких - наиболее уязвимых органов недоношенных - у них не наблюдалось.

Для начала клинических испытаний Biobag необходимы дополнительные исследования на животных и модернизация устройства с целью приблизить условия в нем к человеческой матке. По словам руководителя разработки Алана Флейка (Alan Flake), коллектив рассчитывает справиться с этим примерно за три года.

Американские ученые объявили о создании искусственной матки . Это не просто новый способ выхаживания недоношенных детей, но революционный скачок в репродуктивных технологиях, допускающий в будущем возможность появление ребенка без участия женщины . В каких целях будут использованы человечеством новые возможности? Помощь бездетным парам, создание людей с заданными свойствами, а, может, получение доноров для трансплантации?

По словам ученого Алана Флейка из Исследовательского института Филадельфии (США), его команде удалось создать устройство, имитирующее работу матки, способное заменить этот орган с целью лучшего выхаживания недоношенных детей. Эксперименты пока проводились только над телятами, рожденными на свет раньше положенных сроков, но результаты получились очень обнадеживающие.

Данная технология - это не просто усовершенствование уже существующих. Раньше уход за недоношенными детьми отличался от такового за теми, кто родился спустя положенные девять месяцев нормальной беременности, лишь в чисто "технических" деталях. Первые нуждались в специальном температурном режиме, достигаемом в "кювезах", более надежной защите от возможного заражения инфекцией, а их-за невозможности грудного вскармливания они получали пищу через зонд. Тем не менее, и недоношенные младенцы все равно дышали легкими (хоть порой этот процесс и приходилось поддерживать с помощью специальных препаратов, заменяющих еще недоразвитый собственный сурфактант, белок, мешающий спадению легочных альвеол), и жизнедеятельность их осуществлялась за счет перевариваемой в желудке и кишечнике пищи, с последующим выделением шлаков естественным путем.

В матке же все эти процессы идут совершенно по другому. Будущий ребенок дрейфует в околоплодных водах, легкие у него не дышат, кислород и питательные вещества он получает через сосуды пуповины, которая, в свою очередь, присоединена к плаценте. Туда же и отводятся шлаки, образующиеся в процессе обмена веществ будущего человека. В общем, его жизнедеятельность в значительной мере обеспечивается за счет организма матери — ее легких, почек, пищеварительного тракта.

Таким образом, американцам пришлось решить сразу несколько трудных проблем — со снабжением недоношенного плода питательными веществами, кислородом, и выведением из него "отработанных материалов". В принципе, порознь все эти проблемы достаточно давно решены на современном уровне развития медицинской науки. Существуют искусственные почки и парентеральное питание, с введением питательных веществ прямо в вену, минуя желудочно-кишечный тракт тоже применяется в реаниматологической практике. Да и искусственные легкие (оксигенаторы) — тоже не такая экзотика.

Доселе главным камнем преткновения для использования всех этих технологий в акушерской практике было применение в исскуственных легких слишком уж грубых насосов для крови, плохо влияющих на еще очень слабое и нежное сердце недоношенного ребенка. Ученые из Филадельфии каким-то образом этот вопрос решили, правда, особо не афишируя подробности. Возможно, за счет повышения эффективности работы по газообмену мембран оксигенатора, что позволило бы качать через них кровь усилиями детского сердца.

Так или иначе, но судя по озвученной изобретателями информации, ими создана полноценная искусственная матка. Да, Алан Флейк говорит: "Можно придумать множество различных сенсационных сценариев по поводу того, как можно использовать подобные приемы для выращивания человека от эмбриона и до младенца, или же продления сроков беременности за ее привычные рамки. Реальность же заключается в том, что на текущий момент нет технологий, даже в далекой перспективе, которые позволяли бы это делать. Я был бы очень обеспокоен, если бы кто-то попытался использовать наши разработки для подобных целей."

Конечно, не совсем понятно, что именно может помешать осуществлению этих самых фантастических сценариев. Технологии экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) уже существуют: в их рамках оплодотворенная спермой яйцеклетка, развиваясь в эмбрион, несколько дней живет в питательном растворе. Потом этот эмбрион имплантируют в женскую матку, где он переключается к питающей системе будущей мамы. Но теперь уже есть искусственная матка. Да, пока в нее помещали плод на относительно длительных сроках беременности. Но означает ли это, что данная технология не будет работать и на самых ранних сроках? Что и будет означать возможность выращивания уже полностью искусственных детей. За исключением, конечно, исходного материала: без натуральной женской яйцеклетки пока у ученых ничего не получается. Пусть даже эта яйцеклетка несет в себе ядро клетки обычной — как при технологиях клонирования.

Конечно, как и любое новое изобретение, искусственная матка может быть использована и в самых благородных целях. Выхаживание недоношенных детей, которых в мире ежегодно рождается 15 миллионов, из которых миллион умирает — одна из них. Кстати говоря, до 90% даже выживших глубоко недоношенных детей по статистике имеют серьезные проблемы со здоровьем. Возможно донашивание в условиях, максимально приближенных к материнским, поможет справиться с этой проблемой.

А есть же еще прерывание беременности на более ранних сроках — вроде выкидышей", а то и смертельно опасной для женщины "внематочной беременности". Если плод успеть подключить к исскуственной матке, теоретически можно надеяться на спасение ребенка, который при нынешних условиях в принципе не имеет никаких шансов.

Полностью искусственное поддержание развития плода тоже может пригодиться — например, для женщин, которые по каким-то причинам не могут иметь детей. Заодно решится проблема споров суррогатными матерями: кому же все-таки принадлежит новорожденное дитя?

Но медаль имеет и обратную сторону. Детей из пробирки можно производить и не только в штучных количествах, но и серийно. В духе сценария второго эпизода "Звездных войн" под названием "Атака клонов". Тема "детей из инкубаторов" проходит едва ли не в каждой антиутопии, особенно если описываемое там общество максимально расчеловечено, в том числе и путем уничтожения института традиционной семьи. Собственно, процесс последнего и так проходит на наших глазах ударными темпами — в виде агрессивной пропаганды нетрадиционной сексуальности. Уже сейчас "партнер 1" и "партнер 2" в гей-браках нередко хотят иметь детей — не приемных, а рожденных от суррогатной матери. С новой технологией таким семьям станет еще проще.

Наконец, потенциально открываются огромные возможности для рынка черной транплантологии. Сейчас органы для пересадки, помимо легальных путей, покупаются у обездоленных граждан, а то и нередко просто забираются у жертв криминала и военных конфликтов, с последующим смертельным исходом для жертвы. Ну а если ребенок не просто зачат в пробирке (сейчас у таких эмбрионов нет никаких прав), то появятся ли эти права, если такой малыш появится через несколько месяцев на свет, опять же, с помощью искусственных технологий, без рождения женщиной? Особенно, если все желающие этого рождения полноправные граждане как раз будут заинтересованы в нем, не как в полноценном человеке, а именно как в наборе органов.

Перспективы от появления искусственной матки вырисовываются самые разные. Но, с другой стороны — это участь всех значительных открытий, использование которых для добрых или недостойных целей зависит не от изобретателей, а от тех, кто это изобретение применяет.

Юные девушки рожают, не отвлекаясь от учебы и построения карьеры.

Успешная бизнес-леди прилетает из важной заграничной командировки, а профессиональная спортсменка – с соревнований аккурат к рождению своих младенцев.

Никого больше не удивляют 70-летние матери и отцы новорожденных.

Однополые пары становятся генетическими родителями своих малышей.

И речь идет не о суррогатном материнстве, а о полном исключении женщины из процесса вынашивания и рождения детей, а в некоторых случаях – и из зачатия!

• Фантастика?! Не совсем…

Разработки ученых уже позволили создавать искусственную матку, в которой стало возможным прикрепление и развитие эмбрионов.

Зачем нужна искусственная матка

Эксперименты по развитию эмбрионов вне женского тела были начаты для решения ряда медицинских проблем:

1. Бесплодие или невынашивание беременности при изменениях матки, гормональных нарушениях и т.д., а также серьезные патологии внутренних органов, когда вынашивание ребенка может представлять угрозу жизни матери (пока единственным выходом для рождения генетически собственного ребенка в таких случаях остается суррогатное материнство).
2. Болезни, возникшие в организме беременной женщины , которые требуют приема препаратов, могущих вызвать пороки развития у ребенка, применения радиотерапии или хирургического вмешательства (сегодня такие ситуации заканчиваются искусственным прерыванием беременности).
3. Спасение глубоко недоношенных новорожденных . Сейчас минимальный срок беременности, с которого ребенок считается жизнеспособным вне тела матери – 20-22 недели при массе тела приблизительно 400 г. Выхаживание таких младенцев происходит в условиях кувеза (специального инкубатора, поддерживающего оптимальную температуру и влажность), с использованием аппаратов искусственного дыхания и применением множества дорогостоящих препаратов. Но даже самые современные методики не позволяют создавать среду, сходную с вынашиванием в организме матери, поэтому спасти удается далеко не всех малышей, а многие выжившие дети, родившиеся задолго до срока, остаются инвалидами.

Искусственная матка – сложный прибор для вынашивания плода, полноценно заменяющий матку живого существа. Создание условий для полноценного развития зародыша вне тела матери позволило бы помочь рождению здорового ребенка во всех перечисленных выше ситуациях.

Научные достижения

В далеком по меркам современного скоростного прогресса 2002 году доктор из Корнелла Хан Чин Лиу сумела вырастить в искусственной матке мышонка, который «родился» калекой, но живым! Опыты проводились и с эмбрионами других млекопитающих, включая человека. Правда, эксперименты с человеческими эмбрионами, оставшимися от программ искусственного оплодотворения, прерывались уже на 6 день, но их продолжительность должна была увеличиваться.

Ученые считают, что создание аппарата, имитирующего условия развития ребенка в организме беременной женщины настолько, что в нем можно будет выращивать детей, ничем не отличающихся от тех, кто зачат и рожден традиционным способом, возможно.

Более того, «делать» детей в пробирке медики смогут не только из сперматозоидов мужчин и яйцеклеток женщин, как это было на протяжении всей истории человечества, но и из сперматозоидов, созданных на основе женского генетического материала и «мужских» яйцеклеток. То есть однополым парам для рождения ребенка тогда не нужно будет искать партнера противоположного пола. И на уровне генетики их малыши получат черты именно своих двух мам или двух пап.

Конечно, потребуются серьезные исследования, на которые уйдут годы, и успех придет не сразу: слишком сложны процессы, проходящие в организмах будущей матери и растущего плода. Но любые технические проблемы, касающиеся химических и физических реакций, в конечном итоге могут быть решены.

Этика и мораль

Самый главный вопрос, на который предстоит ответить: а нужна ли она вообще, эта искусственная матка?

С точки зрения пар, имеющих проблемы с продлением рода, такой аппарат стал бы величайшим благом. Но ведь планета Земля вовсе не страдает от недостатка на ней людей, скорее, наоборот, мы уверенно шагаем к перенаселению. В Китае, например, уже проводится государственная политика, направленная на снижение рождаемости. Так стоит ли тратить огромные ресурсы на то, чтобы дать возможность иметь детей тем, кому в этом отказала природа? И как скажется это на генофонде человечества, учитывая, что к ряду болезней имеется генетическая предрасположенность?

Взаимоотношения матери и ребенка формируются практически с момента зачатия. Беременная женщина переживает серьезную перестройку не только на физическом, но и на психическом уровне. Изменяется мироощущение и будущего отца, который находится рядом, наблюдает, как растет животик у его любимой, ощущает шевеления малыша внутри, общается с ним. Именно тогда формируется любовь к маленькому человечку, который должен родиться. Девятимесячное ожидание, тяготы беременности, болезненные роды повышают «ценность» ребенка для родителей. Будут ли люди так же трепетно относиться к потомству, которое появилось практически без их участия?

Естественно, первоначально искусственная матка будет применяться только по медицинским показаниям. Но в дальнейшем женщины могут пожелать переложить свои детородные обязанности на машину и по социальным причинам, например, чтобы не отказываться от бизнеса, карьеры, или даже просто не портить фигуру. Как это изменит роль женщин в обществе?

Как поменяются тысячелетиями сложившиеся взаимоотношения между полами и институт семьи, если участие женщины в рождении ребенка станет необязательным? Как, собственно, и мужчины…

Подобных вопросов может быть еще множество. А как считаете вы?

Развитие млекопитающих (в том числе и человека) в материнской утробе - длительный и сложный процесс. Конечно, он привычен для нас, и каждому известно, что происходит в то время, когда плод находится в утробе матери. Ученые с давних времен задавались целью вырастить плод в искусственных условиях. Но активно этот вопрос начал исследоваться примерно два десятилетия назад.

Первые эксперименты

Успешный эксперимент по разработке искусственной матки был выполнен учеными из Филадельфии. Их способ уже опробован и работает достаточно неплохо. В лаборатории филадельфийских ученых находился не один плод, а целых восемь - это ягнята, которые продолжают свое развитие в искусственных условиях. Их внутренние органы постоянно увеличиваются в размерах. Ягнята иногда открывают глаза, двигаются, делают глотательные движения - все то, что должен делать плод на определенном этапе своего развития. Ученые считают, что в будущем искусственная матка станет повсеместным способом безопасного вынашивания недоношенных детей.

Минимальный срок внутриутробного развития, после которого плод может считаться жизнеспособным, составляет 20-22 недели. Масса тела при этом должна составлять около 400 г. Таких младенцев помещают в кувез, где поддерживается необходимый уровень температуры и влажности. Также в кувезе применяются аппараты искусственного дыхания, дорогостоящие лекарственные средства. Однако даже самые современные методики не могут поддерживать ту среду, которая могла бы быть сравнима с материнской утробой.

Мечта ученых

Настоящая матка - это трехслойный «мешок» из мышечной ткани. Вынашивание плода было бы невозможно без согласованной работы трех ее слоев - эндометрия, миометрия и периметрия. Ученые уже достаточно хорошо изучили процесс развития: оплодотворенная яйцеклетка внедряется во внутренний слой матки, постепенно формируется плацента, а вокруг плода накапливается жидкость. Однако до сих пор воспроизвести все эти условия для исследователей было невозможным. Идея искусственного вынашивания, как и идея гомункула (человека, созданного руками других людей), очень давно будоражит умы ученых. Такие достижения прогресса, как создание искусственной матки, ставят перед человечеством немало морально-этических вопросов. Однако остановить прогресс нельзя, и с этими вопросами общество вскоре встанет лицом к лицу.

Как работает устройство?

Если смотреть со стороны, более всего она похожа на вакуумную упаковку. На самом деле это не более и не менее, чем биосумка. Ученые назвали свою разработку biobag, что в переводе с английского и означает «биосумка». С другой стороны, искусственная матка является системой, которой присущи те же элементы, что и настоящей матке. Раствор, находящийся внутри нее, выводит накопившиеся вредные вещества из организма плода. По сути, этот раствор является аналогом амниотической жидкости или же околоплодных вод. Все питательные вещества, в том числе и кислород, эмбрион получает через искусственную «пуповину». Одновременно здесь происходит газообмен.

Ученые объясняют: главная проблема, из-за которой погибают недоношенные дети - это недоразвитость легких. В утробе матери легкие ребенка заполнены жидкостью. «Биосумка» имитирует такое состояние. А также, в отличие от других способов она защищает плод от патогенной окружающей среды. Искусственная матка работает без насоса.

Важность проблемы

Искусственная матка для недоношенных детей могла бы решить глобальную проблему преждевременных родов. Согласно статистике ВОЗ, порядка 15 млн детей каждый год умирают из-за недоношенности - а это один из десяти всех новорожденных. Порядка миллиона из них умирают сразу же, а те дети, которые выжили, могут страдать различными физиологическими или же умственными проблемами.

Эксперимент

Возраст эмбриона ягненка, который был пересажен учеными в искусственную утробу, был эквивалентен 23-недельному сроку человеческого эмбриона. До того как эксперимент был поставлен филадельфийскими учеными, опыт пытались провести ученые из различных стран мира. Однако плод погибал уже через несколько часов. Проблема была в том, что эмбрион нуждался в «мосте» между утробой матери и искусственной маткой.

Вначале устройство было протестировано на ягнятах, возраст которых составлял порядка 120 дней. После того как эмбрионы провели четыре недели в «биосумке» их подвергли тщательному изучению. Исследователи не обнаружили никаких проблем. Можно возразить, что овцы находятся на гораздо более низкой ступени развития, нежели люди. Однако сейчас начало уже положено, и в скором времени будет изобретено подобное устройство для младенцев. Ученые утверждают, что к тому времени, когда будет разработана искусственная матка для людей, потребуется всего лишь 1,5 минуты, чтобы «переключить» плод от организма матери к искусственному устройству. Если все дальнейшие опыты пройдут удачно, то уже через несколько лет начнутся первые испытания на людях. Эта разработка поможет спасти не одну человеческую жизнь.

Животные, которые пробыли в устройстве четыре недели, должны были быть умерщвлены - это требовалось для их дальнейшего изучения и оценки успешности эксперимента. Однако один ягненок, к которому у научного сотрудника возникла привязанность, остался в живых, его отправили на ферму.

Будущее научной разработки

То, что уже сейчас ученые создали искусственную матку для вынашивания эмбрионов, говорит о значительном прогрессе в данной сфере. Эти эксперименты имеют колоссальное значение для человечества. Однако несмотря на то, что предыдущие эксперименты проводились достаточно успешно, это еще не является стопроцентной гарантией того, что подобное устройство будет создано и для вынашивания человеческих эмбрионов.

Если и дальнейшие опыты пройдут благополучно, недоношенных детей после кесарева сечения также будут перемещать в устройство. В течение четырех недель малыши будут проводить время в условиях, максимально приближенных к естественным. Ученые также подчеркивают: эта технология будет успешной только лишь для тех детей, которые появились на свет позже 24-й недели внутриутробного развития.