Штучні плаценти та матки могли б врятувати життя передчасно народжених дітей - але поки що їх не випробовували на людях.

Це нагадує сюжет поганого науково-фантастичного фільму - людських немовлят виймають із утроб їхніх матерів і замість цього вирощують у наповнених рідиною капсулах.

Проте саме це вчені з Дитячої лікарні Філадельфії (CHOP) у Пенсильванії в США пропонують робити з немовлятами, яким загрожує дуже передчасне народження.

Вони працюють над так званою "штучною маткою", або, якщо точніше - "позаутробним середовищем для розвитку новонароджених" (Extend).

Extend не призначене для вирощування плоду від зачаття до народження - це було б неможливо, навіть якби цього й хотіли. Натомість воно має сприяти підвищенню рівня виживання передчасно народжених дітей, які стикаються з безліччю можливих наслідків для здоров'я протягом усього життя.

Типова здорова вагітність триває приблизно 40 тижнів, при цьому діти вважаються повністю виношеними з 37 тижня. Однак іноді під час вагітності виникають ускладнення, які можуть призвести до того, що дитину доведеться народити раніше.

На щастя, завдяки досягненням неонатальної медицини за останні кілька десятиліть більшість передчасно народжених дітей виживають і виписуються з лікарні лише з незначними ускладненнями. Останні дані показують, що навіть 30% дітей, народжених на 22 тижні, виживають, якщо їм надають інтенсивну терапію.

"Чесно кажучи, діти народжені на 28 і навіть 27 тижні - загалом мають добрі показники", - каже Стефані Кукора, неонатологиня з Дитячої лікарні милосердя в Канзас-Сіті.

"А от діти, народжені на терміні від 22 до 23 тижнів, мають настільки серйозні наслідки, що ми не впевнені, що якість їхнього життя буде прийнятною", - додає вона.

Діти, народжені на межі життєздатності, часто стикаються з серйозними проблемами зі здоров'ям. Ці немовлята при народженні важать менше 900 г, а важливі органи, такі як серце, легені, органи травлення та мозок, ще недостатньо розвинені, щоб підтримувати життя дитини без інтенсивної медичної допомоги.

Короткочасні ускладнення, які часто виникають, включають некротичний ентероколіт (НЕК), серйозне захворювання, при якому тканини в кишківнику запалюються і починають відмирати.

Немовлята цього віку схильні до інфекцій, сепсису та септичного шоку - небезпечного для життя падіння артеріального тиску, яке може пошкодити легені, нирки, печінку та інші органи.

Тим часом довгострокові проблеми, які можуть вплинути на дуже передчасно народжених дітей, включають церебральний параліч, важкі труднощі з навчанням, проблеми із зором і слухом та астму.

Навіть самі технологічні рішення, призначені для порятунку життя немовлят - киснева підтримка та вентиляція - можуть завдати шкоди тендітним легеням новонароджених.

"На цьому ранньому гестаційному терміні легені все ще розвиваються і повинні бути наповнені рідиною", - каже Джордж Міхаліска, професор хірургії та акушерства та гінекології дитячої лікарні Мічиганського університету C. S. Mott.

"Але коли вони народжуються дуже передчасно, ми встановлюємо ендотрахеальну трубку в трахеї та нагнітаємо повітря та кисень під високою напругою та тиском до легень - це, як свідчать дані, може спричинити травму".

З часом травми призводять до утворення рубців на легенях і розвитку захворювання, відомого як бронхолегенева дисплазія, або хронічне захворювання легенів. Діти часто виходять із лікарні, потребуючи тривалої кисневої підтримки та потребують штучної вентиляції до кінця життя.

Вентиляція також може підвищити ризик сліпоти. Кровоносні судини, які живлять сітківку ока, повністю не формуються до моменту народження. Занадто багато кисню провокує ріст нових аномальних кровоносних судин, що в підсумку може призвести до відшарування сітківки.

Ідея створення штучної матки та плаценти полягає в тому, щоб дати плоду можливість продовжувати розвиватися в безпечному середовищі, поки дитина не буде готова зробити свій перший подих.

Над технологією працюють три основні групи. Усі вони черпають натхнення з наявної терапії під назвою екстракорпоральна мембранна оксигенація (ЕКМО) - це тип штучної підтримки життєдіяльності, що може допомогти людині, чиї легені та серце не функціонують належним чином.

Під час ЕКМО кров з тіла пацієнта викачують у спеціальний апарат, який видаляє з неї вуглекислий газ і додає кисень. Збагачена киснем кров потім повертається до організму.

Цей метод дозволяє крові "обходити" серце і легені, що дає цим органам можливість відпочити і відновитися. Попри те, що ЕКМО можна використовувати для дітей старшого віку, вона не підходить для дуже передчасно народжених дітей. Усі три команди намагаються мініатюризувати та адаптувати цю технологію.

Однак між різними пристроями, які зараз розробляють, існують певні відмінності.

Вчені з CHOP на чолі з хірургом Аланом Флейком планують занурювати передчасно народжених дітей у заповнені рідиною контейнери, створені для імітації амніотичної рідини матки. Потім хірурги з'єднають крихітні кровоносні судини пуповини дитини з пристроєм, схожим на ЕКМО. Кров перекачуватиметься по системі за допомогою серця плода, як і в природному середовищі.

У 2017 році Флейк і його колеги взяли вісім недоношених ягнят з еквівалентним гестаційним віком до 23-24-тижневих людських плодів і підтримували їхню життєдіяльність протягом чотирьох тижнів за допомогою штучної матки. За цей час ягнята, як виглядало, розвивалися нормально - у них навіть відростала шерсть.

Команда Джорджа Михаліски з Мічиганського університету натомість розробляє так звану штучну плаценту. Замість того, щоб занурювати весь плід у рідину, вони планують використовувати дихальні трубки, щоб наповнити легені немовляти спеціально розробленою рідиною. Їхня система відводить кров від серця через яремну вену, подібно до традиційних апаратів ЕКМО, але повертає збагачену киснем кров через пупкову вену.

"Я хотів створити платформу, яка була б легкодоступною для більшості немовлят і яку можна було б використовувати у наявних відділеннях інтенсивної терапії новонароджених", - каже Михаліска.

"Ця технологія не призначена для заміни безлічі функцій плаценти. Вона зосереджена на газообміні та підтримці артеріального тиску, частоти серцевих скорочень і кровообігу плода, поки його органи захищені та продовжують розвиватися", - пояснює вчений.

Під час нещодавнього випробування штучної плаценти недоношені ягнята, яких утримували на апараті, вижили протягом 16 днів, а потім їх безпечно перевели на механічну вентиляцію. Протягом цього часу їхні легені, мозок та інші органи продовжували добре розвиватися.

Третя група, команда з Австралії та Японії, розробляє штучну матку під назвою ex vivo uterine environment (EVE). Вона спрямована на лікування більш передчасно народжених і хворих плодів, ніж розробки інших двох груп.

"Зараз ми досягли того моменту, коли ми можемо взяти 500-грамовий плід [ягня] і підтримувати його в загалом нормальному фізіологічному стані протягом двох тижнів", - каже Метт Кемп, професор акушерства та гінекології в Національний університет Сінгапуру, який очолює проєкт EVE.

"Це досить гарне досягнення, але, з іншого боку, ріст цих плодів є аномальним", - додає він.

Більшість випробувань, проведених із використанням штучної плаценти/матки, проводяться на плодах ягнят, які загалом є здоровими і народилися б вчасно, якби їх не турбували. Проблема полягає в тому, що діти часто народжуються передчасно через ускладнення здоров'я матері або самого плоду. Тому їх складніше лікувати.

"В одному експерименті, який ми провели з досить проблемними плодами, цим тваринам було набагато складніше дати раду", - каже Кемп.

"Вони набагато гірше росли, а їхній артеріальний тиск і кровообіг було набагато важче підтримувати в нормі. Отже, це той випадок, коли ми досягли певного прогресу, але є купа речей, з якими нам потрібно розібратися", - додає науковець.

То як скоро ми зможемо побачити штучні плаценти та матки в лікарнях?

Розробка CHOP, ймовірно, найбільше просунулася на цьому шляху. Команда нещодавно звернулася до Федерального управління з лікарських засобів (FDA) за дозволом розпочати випробування Extend на людях.

Міхаліска, з іншого боку, сподівається перейти до клінічних випробувань на людях приблизно через три-чотири роки після того, як його команда додатково мініатюризує свою систему, щоб дати раду крихітним кровоносним судинам новонароджених.

Проте Кемп все одно вважає, що в наших знаннях про те, як зародки ростуть у штучних матках, є фундаментальні прогалини, які необхідно заповнити, перш ніж перейти до випробувань.

"Цілком зрозуміло, що дуже маленький плід не має здатності нормально керувати власним ростом, і це посилюється, коли він хворий", - говорить Кемп.

"Тому ми намагаємося розкрити роль плаценти в управлінні нормальними процесами росту. І це, м'яко кажучи, досить серйозне завдання", - додає науковець.

Існують також етичні міркування.

У нещодавній статті Стефані Кукора стверджує, що між окремими технологіями існують відмінності, які створюють унікальні етичні проблеми. Наприклад, оскільки штучні матки команд EVE і CHOP потребують встановлення канюлі на пуповину, немовлят потрібно негайно перенести від матері до пристрою, оскільки пупкова артерія швидко закривається після народження. Матерям, які в іншому випадку могли б народжувати вагінально, необхідно буде зробити для цього ранній кесарів розтин.

"Коли кесарів розтин роблять так рано, його не можуть зробити так, як роблять на пізніших термінах", - каже Кукора.

"Це передбачає розріз, який проходить крізь м'язовий шар матки, і це може вплинути на майбутні вагітності, наприклад, на те, чи зможе жінка виносити дитину повний термін і чи зможе народити її вагінально", - пояснює вона.

Із цією процедурою, порівняно з вагінальними пологами, існує набагато більше ризиків, що викликає проблеми щодо інформованої згоди.

"Я вважаю, що один з головних викликів - це те, як запропонувати майбутнім батькам взяти участь у такому випробуванні", - каже Кукора.

"Ви можете уявити собі батьків, які стикаються з цією дуже сумною ситуацією, коли їм кажуть про погані результати на 22-му тижні, і які можуть мати великі надії на новий метод, навіть якщо він не перевірений. Батьки зроблять усе заради своєї дитини", - пояснює вона.

Ще одна проблема, пов'язана з негайним переведенням дитини на систему Extend, полягає в тому, що немає можливості оцінити, які результати у її випадку дала б традиційна терапія.

"У нас недостатньо даних, окрім гестаційного віку, щоб вирішити, кого переводити на систему Extend, тому що дитина ще не народилася, тому ми не знаємо, як у неї справи", - каже Михаліска.

Це може означати, що немовлят, для яких в іншому випадку цілком добре могла б спрацювати традиційна терапія, можуть лікувати за допомогою нової неперевіреної технології, ризики якої набагато менш відомі. Проте Михаліска вважає, що Extend буде корисним для більшості передчасно народжених дітей на 22-23 тижні гестаційного віку, які, як відомо, страждають від високої смертності та захворюваності.

Оскільки цей метод відводить кров із яремної вени, а не з артерії пуповини, лікарі мають більше часу, щоб помістити дітей на штучну плаценту Михаліски. Це дозволяє лікарям оцінити ризики немовлят після народження, щоб помістити до групи випробування лише найбільш хворих немовлят.

Немовлят також потенційно можна спочатку лікувати традиційною терапією, а потім перевести на штучну плаценту, якщо вони почуватимуться погано. На відміну від двох інших технологій, матері також можуть народжувати своїх дітей вагінально.

Незалежно від того, яка технологія потрапить на випробування першою, першими учасниками випробувань, швидше за все, будуть діти, народжені до 24 тижнів, які мають низькі шанси вижити.

"Я думаю, що ця технологія зробить революцію в галузі передчасного народження, а підходи штучної плаценти та Extend стануть доповненням у клінічній практиці", - каже Михаліска.

"Але тут також є потенційні ризики, які необхідно оцінити під час початкового випробування безпечності цієї технології. Я вважаю, що спочатку цю технологію слід застосовувати на немовлятах, які мають низькі шанси на виживання, а потім поширити на більшу кількість передчасно народжених дітей, коли ми визначимо ризики та ефективність цієї технології", - додає науковець.

У разі успіху всі три технології дадуть таку необхідну надію матерям, у яких почалися передчасні пологи.