Специалисты Детской больницы Филадельфии разработали искусственную утробу, благодаря которой можно будет значительно повысить выживаемость недоношенных детей, рожденных начиная с 22-й недели беременности. Устройство имитирует внутриутробную среду, наполненную амниотической жидкостью, позволяя помещенным внутрь детям развиваться в условиях, максимально приближенных к естественным. О новой разработке ученые рассказали в журнале Nature Communications.
22 недели — это порог выживаемости недоношенных детей. На этом сроке у них уже полностью сформирован позвоночник и почти полностью мозг, но многие внутренние органы, особенно легкие, еще недоразвиты. Выживаемость таких детей составляет максимум 10%. Начиная с 24-й недели беременности дети уже способны выжить примерно в половине случаев.
До сих пор необходимость оказания медицинской помощи детям, рожденным до 24-й недели, является предметом горячих дискуссий: на таком сроке в случае, если ребенок выживал, был велик риск его последующей инвалидизации, поэтому сохранять ему жизнь часть врачей считает негуманным.
Так, наблюдение до шести лет за детьми, рожденными на 22–25-й неделе беременности, выявило, что до 46% из них имеют инвалидность средней или тяжелой степени, еще 34% — легкую инвалидность. Многие из них страдают от детского церебрального паралича, эпилепсии, сталкивались с проблемами со зрением, отстают от сверстников в умственном развитии.
Сейчас недоношенных детей помещают в кувезы — специальные инкубаторы, в которых поддерживается определенный уровень тепла, влажности и содержания кислорода. Но в кувезе дети находятся сухими, а не в околоплодной жидкости, а газообмен происходит с помощью легких, зачастую — с использованием аппарата искусственной вентиляции, а не через насыщение пуповинной крови. Такие условия не являются физиологичными для плода, а при недостаточном развитии легких могут даже представлять смертельную опасность.
Разработанная учеными искусственная матка представляет собой пластиковый мешок, в котором находится электролитный раствор, по составу схожий с амниотической жидкостью. Снаружи расположено устройство, к которому подсоединяется пуповина плода — сердцебиение обеспечивает циркуляцию крови от плода к устройству, где она насыщается кислородом и питательными веществами, и обратно.
Таким образом, недоношенный плод находится в условиях, максимально приближенных к естественным условиям беременности.
Разработка такой системы жизнеобеспечения заняла всего три года. За это время исследователи разработали и проверили работоспособность четырех прототипов, начиная от стеклянного контейнера и заканчивая пластиковым мешком.
Последний прототип был успешно протестирован на восьми ягнятах, находившихся на 105–120-м днях развития, что соответствует 23–24-й неделям беременности у людей. На протяжении четырех недель, проведенных в искусственной матке, у ягнят успешно развивались легкие и мозг, вырастала шерсть. Они начали двигаться, открывать глаза и глотать жидкость, в которой находились. После окончания эксперимента ягнята были препарированы, а ткани их органов исследованы гистологами.
«Наша модель искусственной утробы оказалась чрезвычайно успешной, — рассказывает руководитель проекта Алан Флейк. — Ягнята нормально росли. У них нормально развивались легкие, нормально развивался мозг. Они нормально развивались во всех направлениях, которые только можно было измерить».
Несмотря на успешный эксперимент, исследователи призывают не терять голову от восторга.
Это уже не первая попытка создать искусственную матку –
в середине 1990-х годов весь мир облетели фотографии из лаборатории японского ученого Есинори Кувабары с плавающим в питательном бульоне плодом козы. Кувабара пытался обеспечить зародышам на разных стадиях развития условия, максимально точно имитирующие естественную среду, но ни одно животное так и не дожило до рождения.
А еще раньше, в 1960–1970-х годах, в СССР ученый Олег Белокуров в НИИ акушерства, гинекологии и репродуктологии имени Д.О. Отта создал установку для двусторонней перфузии изолированной плаценты человека, позволившую изучать транспортную функцию плаценты.
Установка получила название «Божена» — «Белокурова Олега женщина». Это в те годы принесло ему славу чудака, который хотел изобрести «машину деторождения».
Если с «машиной деторождения» филадельфийских ученых не возникнет никаких проблем, они собираются протестировать изобретение на недоношенных детях уже в течение следующих трех-пяти лет.
Команда не ставит перед собой цель выращивания организма с момента зачатия. «Мы не собираемся расширять рамки жизнеспособности, — говорит Флейк. — Наша задача — обеспечить недоношенным детям возможность выжить».