Команда, стоящая за этим достижением, планирует изучать заболевания матки и ранние стадии беременности — а потенциально и выращивать человеческий плод.
Резюме
«Думайте об этом как о человеческом организме», — говорит Хавьер Гонсалес.
Перед нами стоит по сути металлический ящик на колёсах. Высотой около метра, он напоминает стальную стойку в ресторанной кухне. Его покрывают гибкие пластиковые трубки — они выполняют роль вен и артерий — соединяя ряд прозрачных контейнеров, органы этой машины.
Что делает её особенной — это роль кремового контейнера, установленного на её поверхности. Десять месяцев назад Гонсалес, биомедицинский учёный, который разработал устройство совместно с коллегами из Фонда Карлоса Симона, осторожно поместил свежепожертвованную человеческую матку в контейнер. Команда подключила её к трубкам устройства и закачала в неё модифицированную человеческую кровь.
Устройство сохранило матку живой на протяжении одного дня — это новое достижение, которое может представлять первый шаг к долгосрочному сохранению маток вне человеческого организма. Работа ещё не опубликована.
Члены команды хотят сохранять пожертвованные человеческие матки живыми достаточно долго, чтобы увидеть полный менструальный цикл. Они надеются, что это поможет им изучать заболевания матки и узнать больше о том, как эмбрионы внедряются в оболочку органа в начале беременности. Они также надеются, что будущие версии их устройства могут когда-нибудь поддерживать полную беременность человеческого плода.
Машина технически называется PUPER, что расшифровывается как «preservation of the uterus in perfusion» (сохранение матки путём перфузии). Но коллега Гонсалеса Ксавьер Сантамария говорит, что команда дала ей прозвище: «Мы называем её "Мама"».
Орган в машине
Гонсалес и Сантамария, медицинский вице-президент Фонда Карлоса Симона, продемонстрировали, как может работать устройство, когда я посетил фонд в Валенсии, Испания, в начале этого месяца (хотя в тот день оно не содержало никаких органов).
Оба заинтересованы в изучении имплантации — момента, когда эмбрион прикрепляется к оболочке матки — по сути, самого первого момента беременности.
Основатель и директор фонда Карлос Симон считает, что это камень преткновения в ЭКО: учёные на протяжении многих лет добились многих улучшений в технологии, но неудача имплантации эмбрионов лежит в основе многих неудачных циклов ЭКО, как он говорит. Возможность тщательного изучения того, как протекает этот процесс в реальном живом органе, может дать команде лучшее понимание того, как предотвратить эти неудачи.
Команда вдохновилась достижениями в области технологий, предназначенных для сохранения пожертвованных органов для трансплантации. В последние годы исследователи по всему миру создали устройства, которые доставляют питательные вещества и удаляют отходы, чтобы органы могли пережить дольше после извлечения из тел доноров.
Основная цель здесь — выиграть время. Человеческий орган может просуществовать всего несколько часов вне организма, поэтому трансплантация может потребовать лихорадочной подготовки реципиента, иногда посреди ночи. Имея немного больше времени, врачи смогли бы найти лучшее совпадение донор-реципиент и потенциально проверить качество пожертвованных органов.
Этот подход называется нормотермической перфузией или машинной перфузией, и он уже используется клинически для некоторых трансплантаций печени, почек и сердца.
Команда Фонда Карлоса Симона построила подобную машину для маток. Мешок с кровью висит на одной стороне. Оттуда кровь доставляется через пластиковую трубку к насосу, который функционирует как сердце. Насос проталкивает кровь через оксигенатор, который добавляет кислород и удаляет углекислый газ так, как это делали бы лёгкие в человеческом организме.
Кровь нагревается и проходит через датчики, которые контролируют уровень глюкозы и кислорода, а также другие факторы. Она проходит через «почку» для удаления отходов. И наконец кровь достигает матки, подключённой к своим собственным пластиковым «артериям» и «венам». Сам орган находится под наклоном, как в организме, и хранится во влажной среде, чтобы оставаться влажным.
Первая матка мамы
Команда сначала начала тестировать ранний прототип устройства с матками овец около четырёх лет назад. Это означало, что нужно было перевозить машину в исследовательский центр животных в Сарагосе, примерно в 200 милях отсюда. Во время предварительного исследования ветеринарные хирурги удалили матки шести овец и подключили их к машине. Они сохраняли каждую матку живой в течение одного дня, используя кровь тех же животных.
После экспериментов на овцах исследователи перевезли свою машину обратно в Валенсию и модифицировали её, чтобы достичь текущей версии «Мамы». Они начали работать с местной больницей, где проводили гистерэктомии. И в мае прошлого года им предложили их первую человеческую матку.
Команде нужно было быстро действовать. «Вам нужно поместить [матку в машину] в течение пары часов, максимум, после извлечения», — говорит Сантамария. Ему и его коллегам также нужно было осторожно подключить кровеносные сосуды матки к трубкам, стараясь избежать любых закупорок (тромбоз — основная проблема в перфузии органов). Орган был подключен к человеческой крови, полученной из банка крови.
Казалось, это сработало — по крайней мере временно. «Мы сохранили её живой на один день», — говорит Сантамария.
«Как доказательство концепции, это впечатляет», — говорит Керен Ладин, биоэтик, сосредоточивший внимание на трансплантации органов и перфузии в университете Тафтса. «Это ранние дни».
Может быть, это звучит не очень впечатляюще, но 24 часа — это долгое время для органа вне организма. Сохранение пожертвованной матки в течение такого долгого времени может расширить возможности для трансплантации матки, довольно новой процедуры, предлагаемой некоторым людям, которые хотят быть беременными, но не имеют функциональной матки, говорит Джеральд Брандахер, профессор экспериментальной и трансляционной хирургии трансплантации в Медицинском университете Инсбрука в Австрии.
«Это лучше, чем то, что у нас есть сейчас, потому что у нас есть всего пара часов», — говорит он. До сих пор большинство трансплантаций матки были запланированными операциями с органами от живых доноров. Такая технология могла бы позволить использовать больше органов от умерших доноров, говорит он.
Эта работа «не в непосредственном плане» для команды в Испании, говорит Сантамария. «Мы работаем над другими проблемами».
Беременность в лаборатории?
Сантамария, Гонсалес и их коллеги больше заинтересованы в использовании сохранённых человеческих маток для исследований.
Они установили камеру на стену в углу комнаты, направленную на их машину. Это позволяет команде удалённо контролировать «Маму» и проверять, не отсоединяются ли какие-либо клапаны. (Это произошло один раз — скачок давления вызвал отсоединение мешка с кровью, пролив литр крови на пол, говорит Сантамария.)
Они хотели бы иметь возможность сохранять свои матки живыми около 28 дней, чтобы изучать менструальный цикл и расстройства, поражающие матку, такие как эндометриоз и миомы.
Это не будет легко — сохранять матку столь долгое время, предупреждает Брандахер. Насколько он знает, никому не удалось сохранить печень более семи дней. «Никаких исследований там... не показали 30-дневное выживание в схеме машинной перфузии», — говорит он.
Но это стоит усилий. Основной интерес команды — узнать больше о том, как эмбрионы имплантируются в оболочку матки в начале беременности. Они надеются иметь возможность протестировать этот процесс в своих матках вне организма.
Им не будет разрешено использовать человеческие эмбрионы для этого, говорит Гонсалес — это пересекло бы этическую границу. Вместо этого они планируют использовать структуры, похожие на эмбрионы, созданные из стволовых клеток. Эти структуры очень похожи на человеческие эмбрионы, но создаются в лаборатории без сперматозоидов или яйцеклеток.
Сам Симон имеет более амбициозные планы.
Он видит будущее, в котором машина, подобная «Маме», будет способна полностью вынашивать человека, от эмбриона до новорождённого. Это могло бы предложить новый путь к родительству для людей, у которых нет матки, например, или которые не могут забеременеть по другим причинам.
Он ценит, что это звучит очень футуристично. «Я не знаю, закончим ли мы с беременностями внутри матки вне организма, но по крайней мере мы готовы понять все этапы, чтобы это сделать», — говорит он. «Нужно где-то начать».