Искусственная матка для недоношенных детей. Инкубаторы для людей. Юлия Богоманшина, "ТВ Центр"

Несомненно, искусственная матка (или искусственная утроба) – тема, спровоцировавшая бурную реакцию общественности. Еще не отгремели скандалы, связанные с экстракорпоральным оплодотворением. Именно оно показало миру, что процесс зачатия может спокойно протекать и без активного участия , вызвав неоднозначные высказывания.

Рождение «детей из пробирки» кому-то подарило утраченную надежду иметь ребенка, а других – повергло в настоящий ужас. Радикальные противники искусственного оплодотворения пророчили обесценивание роли мужчины в обществе, полную победу феминизма. Но не тут-то было, господа госпожи феминистки!

Искусственная матка нивелирует и роль , доказывая, что ребенок может с успехом развиваться и без участия матери.

Первым ученым, добившимся реального результата в создании искусственной матки, стал японец Есинори Кувабара. Профессору токийского университета удалось воссоздать процесс внутриутробного развития козленка вне организма матери, что стало настоящей сенсацией в медицине. Ученый разработал специальный контейнер, в который подсадил оплодотворенную яйцеклетку козы.


Таким образом, удалось организовать оптимальные условия среды и систему питания развивающего плода, максимально схожую с естественными. Но прежде, чем безумный ученый пришел к успеху, были и другие не менее значимые события.

Историческая справка

Попытки создания искусственной утробы предпринимались учеными еще в середине прошлого века. Изначально преследовалась цель выхаживания недоношенных младенцев, родившихся слишком рано. Это должно было делать их более жизнеспособными. Делалось это в так называемых кувезах.

Поэтому кувезы можно назвать первой искусственной утробой, созданной человеком. Это пластиковые герметичные контейнеры, в которых поддерживается оптимальная температура, уровень кислорода и влажность воздуха. Питание ребенка осуществляется при помощи зонда.

Однако агрегат помогает спасти жизнь ребенка, родившегося не ранее 22-й недели. До этого срока попытки сохранить жизнь почти стопроцентно обречены на провал. Ведь на этих сроках у плода еще не сформировалась система дыхания, готовая к газообмену.

Помимо кислорода, в организм эмбриона человека с током материнской крови попадают питательные вещества. Медики смогли установить и воспроизвести в лабораторных условиях их точный химический состав, после чего порог выживаемости был отодвинут до 20-тинедельного срока.

То есть сегодня существует реальная возможность выжить 500-грамовому незрелому плоду, слишком быстро “выскочившему” из утробы матери.

В конце 70-х годов медицина официально объявила о проведении экстракорпорального оплодотворения – зачатие стало возможно вне организма человека. Чтобы полностью перенести процесс формирования ребенка с первых моментов существования до полноценного развития, оставалось соединить оба достижения медицины, что оказалось не так-то просто.

Основная загвоздка заключалась в создании искусственной плаценты. Однако в природе нет материала, способного выполнять функции этого удивительного органа. В результате многочисленных исследований удалось выделить особые . Именно они дали ученым надежду на воплощение в реальность этой сложнейшей задачи.

Многими футурологами и генетиками уже было высказано, для чего еще может быть использована искусственная утроба. Одна безумная идея, по их мнению, должна послужить для реализации еще более безумной и, на первый взгляд, невероятной. Так вот, искусственная матка - еще одна технология, которая в будущем может быть полезна для воскрешения мамонтов из их ДНК. Ведь вырастить мамонтенка в мамонтихе не получится в силу того, что первые вымерли. А Африканская или Индийская слониха далеко не со стопроцентной вероятностью может выносить расово-полноценного и здорового мамонта. Здесь-то на помощь и придет рассматриваемое изобретение.

Перспективы

Искусственно выращенный человек – поистине фантастический замысел, постепенно приближающийся к реальности. Целью выращивания людей вне женского организма задаются не только японцы, но и ведущие специалисты Америки и Европы. Однако эти исследования не считаются гуманными и по ряду этических соображений масштабного признания они не снискали. Увы и ах…

А опыты эти могут много чего полезного принести человечеству. Вот те перспективы, которые открывает проект «Искусственная матка» перед человечеством:

• Новая технология позволит обрести счастье материнства женщинам, которые не способны выносить собственного ребенка из-за дефектов развития детородных органов.
• Процесс внеутробного выращивания плода позволит контролировать процесс развития на всех этапах. Это даст возможность предупреждения многих врожденных патологий. Статистика приводит данные, что сегодня частота генетических отклонений у новорожденных составляет 5%. Новая технология позволит значительно снизить этот показатель.
• Современная хирургия сделала огромный шаг – сегодня операции проводятся на зародыше при внутриутробном выявлении пороков внутренних органов. Искусственная матка позволит облегчить задачу фетальным хирургам, максимально снизить вероятность послеоперационных осложнений.
• Искусственная шейка матки дает женщинам, страдающим тяжелыми соматическими заболеваниями, беременность при которых категорически противопоказана, обрести счастье материнства.

И это, если пофантазировать далеко не все. Что бы Вы сюда добавили?..

Ученым из США удалось создать «искусственную матку» — экспериментальное устройство, которое помогло спасти жизнь недоношенным ягнятам, появившимся на свет раньше срока. Животные провели в «матке» 4 недели, питаясь, дыша и развиваясь.

В эксперименте, проведенном американскими учеными, в «искусственную матку» помещали 8 недоношенных ягнят в возрасте 100-115 дней (обычно беременность у овец продолжается 152 дня). После того как животные провели в инкубаторе 28 дней, их вес увеличился на 1-2 кг. Легкие животных продолжали развиваться и после того, как ягнята были извлечены из «матки», состояние системы дыхания было практически идентично состоянию легких ягнят, родившихся в срок. Одному ягненку сейчас 4 месяца, а другому – год.

Исследователям под руководством Флейка удалось добиться того, чего еще не удавалось ни одной научной группе. В одном из предыдущих экспериментов недоношенных ягнят содержали в подобном инкубаторе в течение 22 дней, но после этого у животных было немало проблем со здоровьем – им требовался диализ, а их мышцы были настолько слабы, что ягнята не могли ходить.

Недоношенный ягненок в «искусственной матке». Источник: NATURE COMMUNICATIONS

Новое устройство похоже на огромный пластиковый пакет, заполненный жидкостью, напоминающей амниотическую. Находясь внутри этого мешка, ягнята не дышат воздухом – их возвращают в условия, подобные тем, которые были, когда они развивались в матке. Пуповина каждого ягненка соединяется с прибором, оборудованным специальным насосом. Этот прибор является альтернативой материнской плаценте – кровь недоношенного ягненка насыщается кислородом и питательными веществами, а углекислый газ удаляется.

Алан Флейк (Alan Flake) из Детской больницы Филадельфии (YjdjhjChildren’s Hospital of Philadelphia) поясняет, что создание такого устройства – важный этап для неонатологии, ведь в перспективе «искусственную матку» можно будет использовать и для поддержки недоношенных детей.

Сильная недоношенность – одна из основных причин младенческой смертности. Современная медицина дает возможность выжить малышам, родившимся на сроке 22-23 недели, чей вес не превышает 600 г. Однако, несмотря на то, что еще несколько лет назад такие дети были обречены, даже сейчас смертность таких малышей все равно довольно высока и достигает 90%. В 70-90% выживших недоношенных новорожденных развиваются серьезные проблемы со здоровьем, например, хроническое заболевание легких. Используя «искусственную матку», можно будет «дорастить» новорожденных до срока в 28 недель – у младенцев такого возраста шансы на выживание и хорошее здоровье резко возрастают.

Авторы, впрочем, пока не готовы приступить к экспериментам на людях. Даже в том случае, если такие исследования будут начаты, подойдет искусственная матка не для каждого недоношенного ребенка – обязательным условием является появление на свет путем . Кроме того, в инкубатор не будут помещать малышей, родившихся до 23 недели – такие дети очень малы и очень сложно обеспечить им необходимые для развития условия.

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.

Донорские и искусственные матки, а также стволовые клетки открыли новую эру в репродуктивной медицине

В сентябре впервые в истории медицины родился здоровый ребенок у женщины после пересадки матки. Трансплантацию провела команда врачей из Гетеборгского университета под руководством Матса Бреннстрема. Эксперимент показал, что женщины с донорскими матками вполне способны родить детей. В среднем одна из 4500 девушек рождается без матки, также некоторым приходится удалять этот орган из-за онкологических заболеваний. Раньше их единственным шансом иметь родного ребенка было суррогатное материнство, теперь возможностей стать матерью гораздо больше, и донорские матки — лишь одна из них. Уже существуют искусственные матки, в которых детей можно выращивать вне организма матери, а также другие прогрессивные технологии.

В случае с донорской маткой, трансплантация не обеспечивает связь между полостью матки и фаллопиевыми трубами, поэтому женщина, даже с новой маткой, не может забеременеть естественным путем. Но если яичники функционируют нормально, из них можно взять яйцеклетки. Именно так и сделали специалисты Гетеборгского университета. Медики оплодотворили яйцеклетки при помощи технологии ЭКО и заморозили эмбрионы. Через несколько месяцев после операции их разморозили и трансплантировали в матку пациентки. Таким образом женщина смогла родить собственного биологического ребенка.

Интересно, что хотя донором в этом случае стала 61-летняя женщина, ее матка оказалась полностью функцирующей и жизнеспособной. Матсу Бреннстрему удалось доказать, что матка семидесятилетней женщины будет функционировать так же, как и орган двадцатилетней — решающее значение здесь имеют яйцеклетки. «По сути, матка — это как дом: он может быть новым или старым, но в любом случае, он укроет вас от дождя», — говорит Бреннстрем.

Разумеется, новые операции вызвали волну этических споров. Например, некоторые специалисты Великобритании считают, что риск для доноров слишком велик и подобная процедура угрожает жизни. Сейчас британская благотворительная организация по трансплантации матки начинает кампанию по сбору средств, необходимых, чтобы помочь британским врачам выполнять подобные операции с использованием маток от погибших или умирающих доноров.

Впрочем, зря они стараются, ведь уже существует искусственная матка. В начале года весь мир облетела сенсационная новость — японский профессор Есинори Кувабара создал искусственную матку и сумел вырастить в ней козленка, причем вне живого материнского организма. Таким образом, он открыл революционно-новый горизонт в репродуктивной медицине, наглядно продемонстрировал, что мир стремительно приближается к рубежу, за которым само воспроизводство человека в искусственных условиях станет просто технологией и бизнесом. Еще 30 лет назад, когда ученые изобрели процедуру экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) и провели первые опыты по зачатию «детей из пробирки», мир вдруг с ужасом осознал, что мужчины больше не нужны для продолжения рода. А после экспериментов Есинори Кувабары выяснилось, что грядет время, в котором для продолжения человеческого рода не нужны будут и женщины.

Японский профессор извлекал матки у коз и помещал их в стерильные пластиковые емкости, заполненные искусственной амниотической жидкостью (околоплодными водами), в которых постоянно поддерживалась температура тела. В эти матки он помещал зародыши животных, подавая в емкости питательный раствор. «Мы обеспечиваем зародышам комфортные условия, имитируя естественную среду, в которой они существуют в организме животного, — говорит Есинори Кувабара, описывая свой эксперимент в статье для авторитетного журнала New Scientist. — Все эксперименты с искусственной маткой, проведенные на козах, показали, что аппарат работает более эффективно, чем обычное искусственное оплодотворение ЭКО, и больше половины эмбрионов в нем вырастают здоровыми». За годы бесчисленных экспериментов Кувабаре и его коллегам удалось до совершенства отточить приемы поддержания жизни в искусственных матках. Параллельно были изобретены полимеры, способные заменить натуральные ткани.Действительно, сегодня в мире среди биотехнологических лабораторий развернулась настоящая гонка за право создания действующей технологии искусственного выращивания людей. Свои проекты искусственной матки есть у американских, корейских и европейских ученых. Ученым из Центра репродуктивной медицины и искусственного осеменения Корнельского университета удалось создать прототип женского лона, полученный из клеток, взятых из организма женщин. Эмбрионы успешно приживались, прикрепляясь к стенкам лабораторных маток и начинали активно развиваться. Однако эксперименты пока прекратили на стадии нескольких дней роста эмбриона, поскольку эти опыты находятся противоречии с законом об искусственном оплодотворении. «Мы надеемся завершить процесс создания искусственных маток с использованием открытой нами методики уже через несколько лет», — заявила доктор Хан Чин Лиу из Центра репродуктивной медицины и искусственного осеменения Корнельского университета.

Новые технологии позволят иметь собственных детей всем женщинам, страдающим дефектом матки или ее недоразвитием. Кроме того, искусственные матки позволят бороться с врожденными наследственными патологиями — плод вне тела матери можно будет генетически усовершенствовать. Еще одна область применения новых биотехнологий — фетальная хирургия. Это операции на зародышах человека, которые проводятся прямо в материнской утробе. Они очень опасны для жизни — как матери, так и ребенка, и риск можно значительно снизить, поместив малыша в искусственную утробу.

Очевидный прогресс в области репродуктивной медицины ставит ученых в непростое положение. С одной стороны, искусственные матки, наконец, положат конец различным проблемам, связанным с деторождением, но, в другой — они же создадут множество проблем этического и юридического характера.

А если говорить о глобальных переменах, то эксперты в области искусственного оплодотворения рисуют самые фантастические картины будущего. По мнению ученых, уже через 20-30 лет люди смогут иметь детей, не занимаясь сексом. Этого можно достигнуть, извлекая сперматозоиды и яйцеклетки из стволовых клеток кожи. В частности, Девор Соултер, биолог Института медицинской биологии Сингапура, говорит, что стволовые клетки, взятые их кожи, можно будет путем перепрограммирования трансформировать в половые клетки, а затем комбинировать их и получать человеческий эмбрион.

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".