Výzkum umělé dělohy v Nature Communications: nová naděje pro nedonošené děti?

Výzkum umělé dělohy v Nature Communications: nová naděje pro nedonošené děti?

úvodní ilustrace pochází z webové stránky Children’s Hospital of Philladephia

Zdravotní péči o předčasně narozené děti čeká v nejbližší budoucnosti možná významný průlom. První výsledky výzkumu umělé dělohy nazvané Biobag, za jejímž vývojem stojí tým vědců z dětské nemocnice ve Filadelfii, byly totiž toto úterý publikovány v prestižním žurnálu Nature Communications. Na úvod je pro přesnost potřeba zdůraznit, že se nejedná o technologii, která by umožňovala vývoj embrya nezávislý na matce, jedná se však o první průlom na poli péče o nedonošené děti.

Studie výzkumného týmu dětské nemocnice ve Filadelfii

Osm jehněčích plodů pokračovalo ve svém „vně-děložním“ vývoji uvnitř přístroje, který vypadá jako velký, zipem uzavíratelný pytel napojený na trubice s krví s kapalinou podobnou plodové vodě. Jak se zdá podle výsledků, plody se vyvíjely úplně stejně, jako by byly uvnitř děloh svých matek. Po čtyři týdny jehňatům rostli plíce, mozky i vlna, otevírala oči, klouzala uvnitř vaku a učila se polykat. Dle nové studie, je to první krok k vývoji umělé dělohy. Jednoho dne by podobná zařízení mohla pomáhat donášet předčasně narozené děti vně děloh svých matek, které je z nejrůznějších zdravotních příčin nemohly donosit. V současnosti je technologie testována pouze na ovcích.
Jistě je lákavé představit si svět, ve kterém děti vyrůstají v umělých dělohách; mohli bychom takto eliminovat zdravotní rizika spojená s těhotenstvím. Nesmíme se však nechat unést těmito výsledky, protože jak říká hlavní autor výzkumu, fetální chirurg z Dětské nemocnice ve Philadelphii Alan Flake: “Je naprosté science fiction uvažovat nad tím, že bychom mohli embryo nechat dospět od počátku svého vývojového stadia, tady v našem stroji, aniž bychom potřebovali matku, která je pro vývoj klíčová”.

Flake dále řekl, že smyslem vývoje vnější “dělohy”, kterou jeho tým nazývá Biobag, je poskytnou dětem, které se narodily o několik měsíců dříve, prostředí přirozenější a co nejpodobnější děloze, aby se dítě mohlo nadále rozvíjet. I když Biobag nevypadá stejně jako děloha, obsahuje stejné klíčové součásti: průhledný plastový sáček, který uzavírá plod a chrání ho před vnějším světem, obdobně jako placenta v děloze; roztok elektrolytu, který omývá plod (podobný plodové vodě v děloze) a způsob, kterým v plodu cirkuluje krev a vyměňuje oxid uhličitý za kyslík. Flake tak doufá, že Biobag zlepší naše možnosti v péči o extrémně předčasně narozené děti, u kterých jsou zdokumentovány „negativní zdravotní dopady”. Předčasný porod je hlavní příčinou úmrtí novorozenců. V USA se takto předčasně narodí asi 10 procent dětí. Předčasný porod znamená, že se dítě narodí dříve, než dosáhne 37. týdne těhotenství. Přibližně 6 procent z těchto předčasných porodů pak patří mezi tzv. extrémně předčasné, tedy narozené do 28. týdne těhotenství.

Předčasně narozené děti vyžadují intenzivní péči, v jejímž rámci je potřeba zajistit podmínky pro pokračování vývoje vně tělo jejich matek. Nedonošené děti, které přežijí porod, pak vyžadují připojení na umělé dýchání (mechanickou ventilaci), aplikací léků a přísun nitrožilní výživy a tekutin. Pokud se jim podaří překonat kritické období na jednotce intenzivní péče, pak mnohé z těchto dětí (v USA mezi 20 až 50 procenty) nese následky ve formě celé řady potíží, které vznikají v důsledku nedokončeného vývoje orgánových systémů.

Podle neonatoložky Elizabeth Rogersové spoluautorky programu pro Následnou intenzivní péči Dětské nemocnice UCSF Benioff, která se zmiňované studie nezúčastnila, “musí k tomu, aby tyto děti mohli žít, rodiče mnohdy učinit náročná rozhodnutí, např. zda použít invazivní metodu, avšak často za cenu dalších rizik, bolesti či pohodlí”. Rodiče těchto voleb později často litují, protože nezřídka nedokáží vyhodnotit jejich rizikovost. I toto je pak důvod, proč se výzkumníci snaží již více než jedno desetiletí vyvinout umělou dělohu, která by poskytla přirozenější prostředí pro předčasně narozené dítě, napodobila matčinu dělohu a dítě by se v ní tak mohlo vyvíjet dále.

Jedním z nejnáročnějších úkolů bylo ovšem nahrazení oběhového systému, který spojuje matku s plodem. Za normálních okolností okysličená krev matky s živinami proudí směrem k dítěti a zpět proudí krev odkysličená. Krev ale musí rovněž proudit pod přesně vyměřeným tlakem, protože silné vnější čerpadlo by mohlo srdce dítěte poškodit. K vyřešení tohoto problému Flake s kolegy vytvořili „bezpumpový“ oběhový systém. Spojili umbilikální (pupečníkové) krevní cévy plodu s novým typem umělého okysličovadla a zjistili, že krev procházela systémem natolik hladce, že k jeho pohonu postačovalo samotné srdce dítěte a další pumpy tak nebylo potřeba.

Dalším problémem, který je potřeba řešit, je riziko infekcí, které předčasně narozené novorozence v otevřených inkubátorech děti ohrožují. V tomto bodě sehrává úlohu vlasní „Biobag“, což je vlastně taška s umělou plodovou tekutinou. Elektrolytická tekutina proudí z vaku dovnitř a ven a podobně jako v děloze odstraňuje škodliviny a chrání dítě před infekčními zárodky, které se v nemocnicích mohou vyskytovat. Navíc plíce udržuje naplněné tekutinou.

Flake a jeho kolegové v průběhu tohoto pokusu testovali vývoj osmi jehněčích plodů po dobu čtyř týdnů. Všechny tyto plody se do 105. až 120. dne těhotenství (což přibližně odpovídá 22. – 24. týdnu vývoje lidských plodů) vyvíjely normálně v dělohách svých matek. Po skončení těchto čtyř týdnů byla vyvíjející se jehňata přepnuta na běžný ventilátor podobně jako předčasně narozené děti.

Jehňata, která se vyvíjela v Biobagu vykazovala téměř stejné výsledky jako jehňata, která byla ve stejném věku porozena císařským řezem. Sedm z osmi jehňat, která byla zapojena do experimentu byla nakonec po odpojení od ventilátoru usmrcena, aby mohli vědci vyšetřit jejich orgány. Jedno jehně, které již bylo schopno samostatného dýchání bylo ponecháno naživu. Výsledky analýz ukázaly, že jejich plíce a mozky, tedy orgánové systémy, které jsou nejvíce ohroženy poškozením v důsledku předčasného porodu, vypadaly nepoškozené a vyvíjely se normálně jako u jehňat, která vyrůstají v dělohách matek.

Protože ale jehňata nejsou lidmi, např. protože se jejich mozky vyvíjejí odlišným tempem, autoři upozorňují, že než bude možné tento přístroj použít k podpoře lidských nedonošených dětí, je potřeba dalšího výzkumu v oblasti bezpečnosti tohoto přístroje. V současnosti probíhají testy na jehňatech, která byla do Biobagů umístěna v častější fázi vývoje. Rovněž probíhají studie jehňat, jenž byla již odpojena od ventilátorů, v jejichž rámci se zjišťují možné dlouhodobější problémy. Avšak jak komentuje Flake: „prozatím se zdá, že jsou jehňata poměrně zdravá a myslím, že do tří let můžeme realisticky uvažovat o prvních pokusech na lidech.”

Dle Rogersové je velmi fascinující zjišťovat, že “se budeme moci dále rozvíjet v umělém prostředí, že budeme moci snížit mnoho problémů způsobených prostě jen tím, že se narodíme příliš brzy.” Je ale jisté, jak Rogersová dodává, že ne každé zdravotnické zařízení bude mít zdroje nebo odborné znalosti k tomu, aby mohlo nabízet nejmodernější péči. Toto je problém, který Biobag nebude schopen vyřešit. Rogersová říká, že “pokud máte v regionu přístup k nejmodernější péči, máte podstatně vyšší šance na zdraví průběh vývoje dítěte”. Rovněž však upozorňuje, že i když bude časem Biobag dostupný, nebude zázračným prostředkem bez nežádoucích účinků, „protože předčasný porod je opravdu komplikovaným problémem” a naší hlavní prioritou by měla v prvé řadě být snaha předčasným porodům předcházet.

RNDr. Michal Pitoňák, Ph.D. 
tento text vychází z článku publikovaného na theverge.com