Искусственные плаценты и матки могли бы спасти жизнь. детей — но пока их не испытывали на людях.
Это напоминает сюжет плохого научно-фантастического фильма — человеческих младенцев вынимают из утроб их матерей и вместо этого выращивают в наполненных жидкостью капсулах.
Однако именно это ученые из Детской больницы Филадельфии (CHOP) в Пенсильвании в США предлагают делать с младенцами, которым грозит очень преждевременное рождение.
Они работают над так называемой «искусственной маткой», или, если точнее – «внеутробной средой для развития новорожденных» (Extend).
Extend не предназначен для выращивания плода от зачатия до рождения – это было бы невозможно, даже если бы этого и хотели. В то же время оно должно способствовать повышению уровня выживания преждевременно рожденных детей, которые сталкиваются с множеством возможных последствий для здоровья на протяжении всей жизни. Однако иногда во время беременности возникают осложнения, которые могут привести к тому, что ребенка придется родить раньше. К счастью, благодаря достижениям неонатальной медицины за последние несколько десятилетий большинство преждевременно рожденных детей выживают и выписываются из больницы только с незначительными осложнениями. Последние данные показывают, что даже 30% детей, рожденных на 22 недели, выживают, если им оказывают интенсивную терапию. Автор фото, Getty Images
«Честно говоря, дети рожденные на 28 и даже 27 неделе — в общем имеют хорошие показатели», — говорит Стефани Кукора, неонатологиня из Детской больницы милосердия в Канзас-Сити. «А вот дети, рожденные на сроке от 22 до 23 недель, имеют настолько серьезные последствия, что мы не уверены, что качество их жизни будет приемлемым», — добавляет она.
Дети, родившиеся на грани жизнеспособности, часто сталкиваются с серьезными проблемами со здоровьем. Эти младенцы при рождении весят менее 900 г, а важные органы, такие как сердце, легкие, органы пищеварения и мозг, еще недостаточно развиты, чтобы поддерживать жизнь ребенка без интенсивной медицинской помощи.
Кратковременные осложнения, часто возникающие , включают некротический энтероколит (НЭК), серьезное заболевание, при котором ткани в кишечнике воспаляются и начинают отмирать.
Младенцы этого возраста подвержены инфекциям, сепсису и септическому шоку – опасному для жизни падению артериального давления, которое может повредить легкие, почки, печень и другие органы.
Между тем долгосрочные проблемы, которые могут повлиять на очень рано рожденных детей, включают церебральный паралич, тяжелые трудности с обучением, проблемы со зрением и слухом и астму. «На этом раннем гестационном сроке легкие все еще развиваются и должны быть наполнены жидкостью», — говорит Джордж Михалиска, профессор хирургии и акушерства и гинекологии детской больницы Мичиганского университета C. S. Mott. p>
«Но когда они рождаются очень преждевременно, мы устанавливаем эндотрахеальную трубку в трахее и нагнетаем воздух и кислород под высоким напряжением и давлением до легких – это, как свидетельствуют данные, может привести к травме».
Со временем травмы приводят к образованию рубцов на легких и развитию заболевания, известного как бронхолеговая дисплазия, или хроническое заболевание легких. Дети часто выходят из больницы, нуждаются в длительной кислородной поддержке и нуждаются в искусственной вентиляции до конца жизни.
Вентиляция также может повысить риск слепоты. Кровеносные сосуды, питающие сетчатку глаза, полностью не формируются до момента рождения. Слишком много кислорода провоцирует рост новых аномальных кровеносных сосудов, что в итоге может привести к отслоению сетчатки. Идея создания искусственной матки и плаценты состоит в том, чтобы дать плоду возможность продолжать развиваться в безопасной среде, пока ребенок не будет готова сделать свое первое дыхание. три главные группы. Все они черпают вдохновение из имеющейся терапии под названием экстракорпоральная мембранная оксигенация (ЭКМО) – это тип искусственной поддержки жизнедеятельности, которая может помочь человеку, чьи легкие и сердце не функционируют должным образом.
При ЭКМО кровь из тела пациента выкачивают в специальный аппарат, который удаляет из нее углекислый газ и добавляет кислород. Обогащенная кислородом кровь затем возвращается в организм.
Этот метод позволяет крови «обходить» сердце и легкие, что дает этим органам возможность отдохнуть и восстановиться. Несмотря на то, что ЭКМО можно использовать для детей постарше, она не подходит для очень ранорожденных детей. Все три команды пытаются миниатюризировать и адаптировать эту технологию. Однако между различными разрабатываемыми устройствами существуют определенные отличия. Ученые из CHOP во главе с хирургом Аланом Флейком планируют погружать преждевременно рожденных. детей в заполненные жидкостью контейнеры, предназначенные для имитации амниотической жидкости матки. Затем хирурги соединят крохотные кровеносные сосуды пуповины ребенка с устройством, похожим на ЭКМО. Кровь будет перекачиваться по системе с помощью сердца плода, как и в природной среде.
В 2017 году Флейк и его коллеги взяли восемь недоношенных ягнят с эквивалентным гестационным возрастом до 23-24-недельных человеческих плодов и поддерживали их четырех недель с помощью искусственной матки. За это время ягнята, как выглядело, развивались нормально — у них даже отрастала шерсть.
Команда Джорджа Михалиски из Мичиганского университета разрабатывает так называемую искусственную плаценту. Вместо того чтобы погружать весь плод в жидкость, они планируют использовать дыхательные трубки, чтобы наполнить легкие младенца специально разработанной жидкостью. Их система отводит кровь от сердца через яремную вену, подобно традиционным аппаратам ЭКМО, но возвращает обогащенную кислородом кровь через пупочную вену.
«Я хотел создать платформу, которая была бы доступна для большинства младенцев и которую можно было бы использовать в имеющихся отделениях интенсивной терапии новорожденных», — говорит Михалиска.» Эта технология не предназначена для замены множества функций плаценты. Она сосредоточена на газообмене и поддержании артериального давления, частоты сердечных сокращений и кровообращения плода, пока его органы. Защищены и продолжают развиваться», — объясняет ученый.
Во время недавнего испытания искусственной плаценты недоношенные ягнята, удерживаемые на аппарате, выжили в течение 16 дней, а затем их безопасно перевели на механическую вентиляцию. В течение этого времени их легкие, мозг и другие органы продолжали хорошо развиваться. Третья группа, команда из Австралии и Японии, разрабатывает искусственную матку под названием ex vivo uterine environment (EVE). Она направлена на лечение более преждевременно рожденных и больных плодов, чем разработки других двух групп. в течение двух недель», — говорит Мэтт Кэмп, профессор акушерства и гинекологии в Национальный университет Сингапура, возглавляющий проект EVE.
«Это достаточно хорошее достижение, но, с другой стороны, рост этих плодов аномальный», — добавляет он.
Большинство испытаний, проведенных с использованием искусственной плаценты/матки, проводятся на плодах ягнят, которые в целом здоровы и родились бы вовремя, если бы их не беспокоили. Проблема состоит в том, что дети часто рождаются преждевременно из-за осложнений здоровья матери или самого плода. Поэтому их сложнее лечить.
«В одном эксперименте, который мы провели с довольно проблемными плодами, этим животным было намного сложнее разобраться», — говорит Кемп.
«Они гораздо хуже росли , А их артериальное давление и кровообращение было гораздо труднее поддерживать в норме. Итак, это тот случай, когда мы достигли определенного прогресса, но есть куча вещей, с которыми нам нужно разобраться», — добавляет ученый.
как скоро мы сможем увидеть искусственные плаценты и матки в больницах?
Разработка CHOP, вероятно, больше всего продвинулась на этом пути. Команда недавно обратилась в Федеральное управление по лекарственным средствам (FDA) за разрешением начать испытание Extend на людях.
Михалиска, с другой стороны, надеется перейти к клиническим испытаниям на людях примерно через три-четыре года после того, как его команда дополнительно миниатюризирует свою систему, чтобы справиться с крошечными кровеносными сосудами новорожденных.
<Однако Кемп все равно считает, что в наших знаниях о том, как зародыши растут в искусственных матках, есть фундаментальные пробелы, которые необходимо восполнить, прежде чем перейти к испытаниям.
«Вполне понятно, что очень маленький плод не обладает способностью нормально управлять собственным ростом, и это усиливается, когда он болен», — говорит Кемп. >Автор фото, Getty Images
«Поэтому мы пытаемся раскрыть роль плаценты в управлении нормальными процессами роста. И это, мягко говоря, достаточно серьезная задача», — добавляет ученый.
Есть также этические соображения.
В недавней статье Стефани Кукора утверждает, что между отдельными технологиями существуют отличия, создающие уникальные этические проблемы. Например, поскольку искусственные матки команд EVE и CHOP нуждаются в установке канюли на пуповину, грудных детей нужно немедленно перенести от матери к устройству, поскольку пупочная артерия быстро закрывается после рождения. Матерям, которые в противном случае могли бы рожать вагинально, необходимо будет сделать для этого раннее кесарево сечение.
«Когда кесарево сечение делают так рано, его не могут сделать так, как делают на более поздних сроках», — говорит. Кукора.
«Это предполагает разрез, проходящий сквозь мышечный слой матки, и это может повлиять на будущие беременности, например, на то, сможет ли женщина выносить ребенка полный срок и сможет ли родить его вагинально» , — объясняет она.
С этой процедурой, по сравнению с вагинальными родами, существует гораздо больше рисков, что вызывает проблемы с информированным согласием.
«Я считаю, что один из главных вызовов — это то, как предложить будущим родителям принять участие в таком испытании», — говорит Кукора.
«Вы можете представить себе родителей, которые сталкиваются с этой очень печальной ситуацией, когда им говорят о плохих результатах на 22-м недели, которые могут иметь большие надежды на новый метод, даже если он не проверен. Родители сделают все ради своего ребенка», — объясняет она.
Еще одна проблема, связанная с немедленным переводом ребенка на систему Extend состоит в том, что нет возможности оценить, какие результаты в ее случае дала бы традиционная терапия.
«У нас недостаточно данных, кроме гестационного возраста, чтобы решить, кого переводить на систему Extend, потому что ребенок еще не родилась, поэтому мы не знаем, как у нее дела», — говорит Михалиска.
Это может означать, что младенцев, для которых в противном случае вполне хорошо могла бы сработать традиционная терапия, могут лечить с помощью новой непроверенной технологии, риски которой гораздо менее известны. Однако Михалиска считает, что Extend будет полезен большинству преждевременно рожденных детей на 22-23 неделе гестационного возраста, которые, как известно, страдают высокой смертностью и заболеваемостью.
Поскольку этот метод отводит кровь из яремной вены, а не из артерии пуповины, врачи имеют больше времени, чтобы поместить детей на искусственную плаценту Михалиски. Это позволяет врачам оценить риски младенцев после рождения, чтобы поместить в группу испытания только наиболее больных младенцев.
Младенцев также потенциально можно сначала лечить традиционной терапией, а затем перевести на искусственную плаценту, если они будут чувствовать себя плохо. В отличие от двух других технологий, матери также могут рожать своих детей вагинально. Независимо от того, какая технология попадет на испытание первой, первыми участниками испытаний, скорее всего, будут дети, рожденные до 24 недель, которые имеют низкие шансы выжить.
«Я думаю, что эта технология совершит революцию в области преждевременного рождения, а подходы искусственной плаценты и Extend станут дополнением в клинической практике», — говорит Михалиска.
Но здесь также есть потенциальные риски, которые необходимо оценить во время начального испытания безопасности этой технологии. определим риски и эффективность этой технологии», — добавляет ученый.
В случае успеха все три технологии дадут такую необходимую надежду матерям, у которых начались преждевременные роды.
