Powstała sztuczna macica – zastąpiła łono matki owcom. Być może kiedyś pomoże też ludziom

Płód owcy w 107. dniu ciąży umieszczony w sztucznej macicy. Fot. Alan W. Flake, William H. Peranteau et al. 2017

Biobag – urządzenie przypominające wielką torbę strunową – zastąpiło ośmiu jagniętom matczyne łono. Zostało stworzone z myślą o wcześniakach, które w tych warunkach mogłyby dotrwać do normalnego terminu porodu.

Współautor: Piotr Stanisławski

Widok jest niesamowity: Biobag zapewnia jagnięciu płyn owodniowy i przez tubę dostarcza krew wraz z niezbędnymi składnikami odżywczymi. W takich torbach osiem owczych płodów spędziło cztery tygodnie swojego życia płodowego. Jagniętom rozwinęły się mózgi i płuca, zwierzęta porosły wełną, zaczęły otwierać oczy i przełykać. Zdaniem neonatologów z The Children’s Hospital of Philadelphia owce w tych sztucznych warunkach rozwijały się prawidłowo.

A to stwarza nadzieję dla ludzkich wcześniaków, zwłaszcza tych rodzących się nawet około 28. tygodnia ciąży i w związku z tym narażonych na ogromną liczbę komplikacji zdrowotnych – okołoporodowych i ciągnących się w wielu przypadkach przez resztę życia. W Polsce 6-7 proc. noworodków rodzi się przed terminem. Dzieci te wymagają intensywnej opieki medycznej i wykorzystania specjalistycznego sprzętu podtrzymującego funkcje życiowe. Aż 80 proc. wszystkich noworodków, które umierają w naszym kraju w pierwszym miesiącu życia, to wcześniaki. To jeden z najgorszych wyników w Unii Europejskiej.

Z tego punktu widzenia pomysł stworzenia sztucznej macicy przestaje być odhumanizowaną wizją rodem z filmów science fiction, a być może stanie się narzędziem ratującym ludzkie życie.

Zanim jednak zacznie się rozmowa o ludziach, naukowcy przeprowadzili eksperyment na jagniętach. Płody spędzały w sztucznej macicy cztery tygodnie – od 105. do 120. dnia ciąży. Odpowiada to okresowi od 22 do 24 tygodnia ciąży u człowieka. Po tym okresie owcze płody przenoszone były do inkubatorów i poddawane takim zabiegom, jakie odpowiadają leczeniu zbyt wcześnie urodzonych dzieci.

Badanie pokazało, że jagnięta z Biobagu znajdowały się w podobnym stanie, jak zwierzęta urodzone w wyniku cesarskiego cięcia w 120. dniu ciąży – a więc ich rozwój przebiegał w takim samym tempie jak w naturze. Również późniejsze badania nie wykazały u nich nieprawidłowości w rozwoju mózgu i płuc, a więc w organach, które są najbardziej narażone na uszkodzenia u wcześniaków.

Niełatwo stworzyć sztuczną macicę

Schemat budowy sztucznej macicy Rys. The Children’s Hospital of Philadelphia

Próby zbudowania sztucznej macicy podejmowano już od dawna, ale rozbijały się one o kilka zasadniczych problemów.

Pierwszym było odtworzenie złożonego systemu przepływu płynów łączącego matkę z rozwijającym się płodem. Kluczowa tu jest krew, która dostarcza tlen i odprowadza dwutlenek węgla. Musi docierać do płodu pod odpowiednio dużym ciśnieniem, by była należycie rozprowadzana, ale nie może ono być zbyt wysokie, by nie uszkodzić serca płodu.

Zespół naukowców rozwiązał ten problem, rezygnując całkowicie z zewnętrznej pompy. Naczynia pępowinowe zostały podłączone do urządzenia prowadzącego wymianę gazów i okazało się, że siła mięśnia sercowego płodu w zupełności wystarczy do zapewnienia właściwego ciśnienia krwi.

Drugim problemem była ochrona przed infekcjami – zagadnienie mające zasadnicze znaczenie w przypadku wcześniaków leżących w inkubatorach na oddziałach intensywnej terapii noworodkowej. W sztucznej macicy płód zabezpiecza sam Biobag i przepływający przez niego sztuczny płyn owodniowy. Zapewniają one ochronę przed drobnoustrojami z zewnątrz oraz, dzięki stałemu przepływowi, usuwanie zanieczyszczeń będących efektem przemiany materii. Co bardzo ważne, płuca płodu są wypełnione płynem, co zapewnia im prawidłowy rozwój.

Oczywiście badanie na owcach nie oznacza jeszcze, że podobny sukces uda się odnieść w przypadku ludzi. Podstawowym problemem jest nasz centralny układ nerwowy, który jest dalece bardziej złożony, a przez to podatny na uszkodzenia. Jednak owce to ssaki, których rozwój jest w dużym stopniu zbliżony do ludzkiego. Są fizjologicznie na pewno dużo bliższe nam niż myszy czy szczury, na których prowadzi się większość badań. Tym niemniej do tych wyników należy podchodzić ostrożnie.

Źródło

Zdjęcia i filmy w tekście udostępnione są na licencji Creative Commons Attribution 4.0 International License. Autorzy: Emily A. Partridge et al. 2017.