Фантастичні сюжети малюють майбутнє, у якому жінкам більше не доводиться у муках приводити життя у цей світ. Жінки можуть стати матерями і водночас скинути із себе весь тягар вагітності на лікарів і лабораторну техніку — від штучного запліднення у пробірці та до вирощування ембріона у колбі штучної утроби. Довго здавалося, що це винятково історія фільмів і книг, поки у 2017 році досліди американських науковців, активно поширені у медіа, не ошелешили правдоподібністю ідеї штучної утроби.
Відкриття вчених Пенсильванського університету супроводжувало красномовне відео — безволосе, бліде ягня лежить на боку у прозорому пакеті з мутною водою. Очі тварини, яка все ще не завершила свій ембріональний розвиток, закриті, а її морда й кінцівки посмикуються, наче вона бачить сон. Це у прототипі штучної утроби розвивалося ягня.
Зараз штучну матку вже пристосовують для людських дітей. Але чим, крім утопічного бажання позбавити світ страждань, мотивовані ці досліди, і наскільки ідея близька до сучасного життя? Відповіді шукав репортер Nature Макс Козлов. Переказуємо, що йому вдалося дізнатися.
Не заміна матері
Матка жінки дає для плода не лише місце для росту та поживні речовини. Ембріон отримує в ній кисень, антитіла для захисту від патогенів, і молекули, що впливають на розвиток, зокрема гормони. Натомість він віддає відходи життєдіяльності, що могли б отруїти його у надмірній кількості, у тому числі вуглекислий газ. І весь час взаємодія, опосередкована плацентою та пуповиною, змінюється разом з ембріоном, щоб забезпечувати йому оптимальні умови для росту.
Розвиток технологій наразі не дозволяє створити штучне середовище, яке могло б узяти на себе всі функції матки та розвивати зародок зовсім без жінок. І науковці зосереджуються поки на тому, щоб створити штучну утробу, яка в основному постачатиме до плода кисень, забираючи вуглекислий газ. Цього недостатньо для повноцінного розвитку дитини, але може дати їй додатковий час на розвиток, якщо вона передчасно покинула матку. Тому вирощування дітей цілком у лабораторіях залишається сюжетом фантастичних фільмів, а штучна утроба сьогодення стає рятівною медичною технологією.
Недоношена дитина в інкубаторі. UNICEF / UNI117109 / Pirozzi
Шанс для тих, що поспішили
Більшість людей народжуються після 37 тижня вагітності, і підпадають під категорію доношених. Це означає, що вони пройшли всі ключові етапи розвитку в утробі: отримали від материнського організму прихисток у найвразливіший період та захисні речовини, підготували свої органи до життя у повітряному середовищі та без постійного постачання поживних речовин безпосередньо до крові тощо.
Але не всім так щастить. Іноді матка стає ворожим середовищем для плода, коли той ще вкрай її потребує — через інфекцію, гормональні порушення, високий тиск чи, наприклад, діабет матері. Тоді дитина народжується раніше, попри ще недостатню готовність до цього. У 2020 році передчасно народжених дітей було 13,4 мільйона. І хоч медицина вже має багато способів допомогти таким дітям, смертність серед них все ще висока, і збільшується вона зі зменшенням гестаційного віку — часу внутрішньоутробного розвитку.
Народжені після 28 тижня вагітності діти у більшості виживають, хоча й часто потребують підтримки життєдіяльності на початку. Натомість ті, хто з'явився на світ до 22 тижня вагітності — виживають дуже рідко. Народжені між цими двома періодами мають відносно високі шанси на життя. Але більшість матиме до дорослого віку принаймні одне медичне порушення — від астми чи високого тиску до церебрального паралічу чи епілепсії. Саме для цих дітей у першу чергу розробляють штучну утробу — щоб дати їм змогу продовжити підготовку до життя поза маткою ще хоч на кілька тижнів в умовах, що нагадують безпечне середовище материнського організму.
Ягнята в пакетах
Щоб відтворити умови матки, ембріон не достатньо помістити у колбу чи, як у випадку з ягням, в пакет із рідиною. Для забезпечення газообміну потрібно під'єднати кровоносну систему плода до апарата, який постачатиме в організм кисень і забиратиме вуглекислий газ. Якщо робити це через пуповину, то лікарі будуть мусити діяти дуже швидко — артерії пуповини не лише дуже маленькі, а й починають скорочуватися невдовзі після народження.
Щоб відточити навички, дослідники проводять експерименти з ягнятами. Ці тварини виношують дитинчат п'ять місяців і проходять розвиток подібно до людей, тому можна зімітувати ними поміщення дитини у штучну утробу на етапі, еквівалентному 23 тижням гестаційного віку людей.
У 2017 році команда пенсильванських лікарів повідомила, що протримала вісім ягнят у такому прототипі штучної матки живими протягом чотирьох тижнів. За цей час у тварин виросла шерсть, дозріли легені та мозок. Їхній підхід полягав у поміщенні всієї тварини у рідину, яка нагадує складом навколоплідні води, і з'єднанні пуповинних судин з апаратом для газообміну. Завдяки з'єднанням і з артеріями, і з веною, апарат став частиною кровообігу, через який кров прокачується скороченнями серця.
Але команда науковців із Мічиганського університету розробила інший спосіб. Замість того, щоб поміщати усе ягня у воду, вони наповнили його легені рідиною через трубку. І з'єднали апарат газообміну іншим чином: кисень подавали у кров, забираючи її завдяки помпі із яремної вени й повертаючи через пуповинну вену.
Схема штучної утроби мічиганських науковців (зліва) і пенсильванських (справа). Nature
Обидва варіанти ще мають недоліки. Штучна утроба пенсильванських науковців може згодитися лише для дітей, народжених кесаревим розтином, оскільки артерії пуповини швидко скорочуються, а природні пологи можуть бути тривалими. Натомість мічиганська штучна матка з'єднується із пуповинною веною, яка не так швидко зазнає подібних змін, тому може допомогти й тим 45 відсоткам дітей, які передчасно з'явилися на світ при вагінальних пологах. Між тим, їхній винахід поки що підтримував життя ягнят лише до двох тижнів, а не чотирьох, як у колег. Імовірно, через те, що їхній апарат може пошкоджувати судини плода, прокачуючи кров.
Від ягнят до людей
Крім вищеописаних систем штучної утроби, різні групи науковців намагаються створити власні версії цих апаратів. Однак жодна з них поки що не дійшла до тестувань на людях. Однією з перешкод цьому є недостатня обізнаність щодо того, наскільки дані про ягнят співвідносяться з людьми. Хоч зародки двох видів розвиваються подібно, однак ягнята принаймні у два-три рази більші за дітей, не кажучи про фізіологічні відмінності. Водночас найбільш подібні до нас примати мають ще менші дитинчата, теж не допомагаючи розв'язати проблему.
Утім, дослідники з Пенсильванії повідомили, що підготували обширні дані щодо своєї штучної утроби для отримання дозволу на проведення перших тестувань на людях. Багато експертів вважають, що саме ця команда наразі найближча до схвалення і введення у клінічну практику їхньої системи. Але експерти ще не знайшли спільного рішення щодо того, як обрати дітей, які будуть першими піддослідними нової технології, зважаючи на можливі ризики.
Але технологія штучної утроби також виносить на поверхню і нові етичні проблеми. Наприклад, після того, як плід покине матку, він вже вважається новонародженою дитиною. Однак якщо вона знову продовжить розвиток у матці, хоч і штучній, як це змінить її моральний статус? Пенсильванські дослідники пропонують взагалі ввести новий термін — фетальні новонароджені (від англійського fetal — «плодовий»).
Питання морального статусу дітей зі штучної утроби є дуже важливим юридичним аспектом, оскільки від нього залежатимуть права та ставлення до цих дітей у суспільстві. Зокрема, щодо того, чи матиме жінка право на 22 тижні вагітності обірвати її та обрати розвиток своєї дитини в штучній утробі. Або чи зможе вона зробити аборт на терміні, при якому зараз плід ще не виживає поза маткою, але міг би завдяки штучній утробі. Це лише частина питань, які варто буде розв'язати ще до того, як діти з'являтимуться на світ зі штучної утроби.