Инкубатори за хора, наука и живот
Игор Шандарин, студент от Биологическия факултет на Московския държавен университет "Ломоносов". М. В. Ломоносов
Статистиката от различни страни показва, че около 5% от населението в репродуктивна възраст има затруднения със зачеването на дете. Един от начините за борба с безплодието е създаването на изкуствена матка.
Забраната за навлизане в тайната на произхода на живота е дълбоко вкоренена в човешкото съзнание; научната и клинична работа в тази област постоянно се усложнява от тяхната етична неяснота, да не говорим за факта, че самата тема за бременността и раждането все още е табу в много култури. Въпреки това, това нашествие се извършва и днес вече е стигнало достатъчно далеч.
Статистиката от различни страни показва, че около 5% от населението в репродуктивна възраст (от 16 до 40 години) има затруднения със зачеването на дете. На пръв поглед цифрата е малка, но например за България тя е три милиона души, което се равнява на населението на Новосибирск и Екатеринбург взети заедно. Един от начините за борба с безплодието е търсенето на условия за изнасяне на плода извън тялото на майката: създаване на изкуствена матка.
Матката, в която се развива ембрионът и носенето на плода, е вид трислойна "торба", където периметрията (външен слой), миометриумът (междинен) и ендометриумът, облицоващ матката отвътре, работят съвместно. Процесът на развитие на ембриона е добре проучен: зиготата се въвежда в матката, образуват се плацентата и амниотичната торбичка; течността се натрупва около растящия ембрион, където непрекъснато циркулират хормони, през плацентата навлизат кръв, кислород и хранителни вещества. Всъщност плодът се развива в своеобразен „високотехнологичен аквариум“. Въпреки това, за да се възпроизведе този "аквариум" в неговата цялост на неговата естествена структура, динамика и молекулярни сигнални връзки,които осигуряват неговото функциониране, изкуствено да се реконструира целият облак от биохимични комуникации с майчиния организъм е задача с изключителна сложност.
Опитите за създаване на изкуствена матка започват през 50-те години на миналия век, за да се увеличат шансовете на недоносените бебета да оцелеят. Факт е, че сърфактантът (смес от повърхностноактивни вещества, състояща се от фосфолипиди, протеини и полизахариди), който предотвратява колапса на алвеолите, започва да се образува в белите дробове на плода едва на 22-24-та седмица от бременността. Това е критичен период: след него недоносеният плод може да оцелее благодарение на изкуствената вентилация на белите дробове, която е била безполезна в по-ранните етапи. Но в средата на миналия век на медицината не й липсваха нито технологии, нито данни какви условия са оптимални за плода, за да го „достигнат” до жизнеспособно състояние извън тялото на майката.
Първият значителен успех е постигнат през 1997 г. от Йошимори Кувабара, професор по акушерство и гинекология от Токийския университет Джунтендо (Япония), който цял живот се занимава с проблема с абортите. В експериментите си върху кози той поставя 17-18-седмични ембриони в пластмасов контейнер със синтетична амниотична течност, която имитира естествената среда в тялото на майката. Първоначално тази сложна динамична среда се състоеше от вода и електролити, след това в нея по схема бяха въведени протеини, мазнини, въглеводородни съединения, различни хормони и ензими, антимикробни вещества и урея. По време на експеримента продължителността на живота на плода в изкуствена среда достигна три седмици, но не беше възможно бременността да завърши успешно.
Кувабара работи с доста късно развитие на плода. Неговият по-млад колега професор Ханг Чин Лу от университета Корнел (САЩ) се фокусира върхуексперименти с излишни ембриони, страничен продукт от успешно ин витро оплождане (IVF).
„Допълнителни ембриони“ е един от етичните проблеми, които IVF поставя пред обществото, но именно те позволиха на професор Лю да създаде напълно успешна технология за развитие на ембрион в изкуствена утроба. Самата матка се формира по класически за биоинженерството начин: ендометриалните клетки (вътрешния слой на матката) се поставят върху биоразградима „рамка“, образува се ендометриална тъкан, след което основата се разтваря и остава само „контейнерът“. В него са засадени ембриони на етап зигота (етап на развитие на оплодената яйцеклетка).
Зиготите успешно се имплантират в тъканта и растат в продължение на 14 дни - този период американският закон ограничава допустимото време за развитие на човешки ембрион в лабораторията. След 14 дни експериментът е прекратен.
За да разшири хоризонта на изследванията, от 2002 г. Лиу започва да използва мишки. Тя успя да имплантира изкуствена матка на възрастно животно и получи впечатляващ резултат: мишият ембрион се разви в импланта в продължение на 19 дни, само 2 дни по-малко от периода на пълно съзряване (за мишки това е 21 дни).
Лю вижда една от възможните причини за спонтанен аборт в недостатъчното развитие на кръвоносните съдове, през които кръвта транспортира вещества, които регулират работата на "аквариума", по-специално хормони. Професорът по репродуктивна медицина Weidun Wang от университета Корнел (САЩ) показа, че генът AGPAT е свързан с развитието на кръвоносните съдове в матката; когато е блокиран, ембрионът не може напълно да се имплантира и да се развива нормално. Това изследване не само има отражение върху работата по изкуствената матка, но също така е обещаващо за борба с безплодието, дължащо се на дефекти.на този ген.