Будем ли мы выращивать детей вне тела их матерей?
«Несколько бесстрашных исследователей учатся делать детей по-новому: выращивая их в искусственных матках» — говорит Холли Линдем.
Плод живет в мире пузырьков. В первые дни своего развития он имеет форму пузыря. Позже он плавает в одном из них — мягком, обволакивающем амниотическом мешке. И в конце концов, если все идет хорошо, плод выпускает один пузырек жидкости, затем еще и еще, как дымовые сигналы, когда он сжимается, глотает и плавает в утробе матери. Именно пузырьки два года назад впервые убедили Хун-Цзин Лю в том, что ребенок действительно может быть выращен вне матки матери. Лю, директор репродуктивно-эндокринной лаборатории Центра репродуктивной медицины и бесплодия Корнелльского университета на Манхэттене, почти случайно стала ведущим специалистом по созданию матки в стране.
Начиная с 2001 года, ее лаборатория начала выращивать слои человеческой ткани, состоящие из клеток из эндометрий, слизистая оболочка матки. Эта искусственная ткань, в которой использовались исходные клетки, пожертвованные пациентками, страдающими бесплодием, должна была способствовать успеху экстракорпорального оплодотворения в клинике. В конце концов, слой клеток эндометрия — это идеальная платформа для вынашивания эмбриона, среда, почти такая же хорошая, как у мамы.
Но ткань, представляющая собой один слой клеток, растянутых на клеточной культуре в пластиковой чашке Петри, была тонкой, как паутинка. “Мы надеялись, что эмбрионы будут имплантированы в эту ткань, — говорит Лю, — чтобы мы могли больше узнать о механизмах имплантации. Но они не смогли”. Растущие эмбрионы прорывались сквозь ткань, ударялись о чашку Петри и, подобно дереву, корни которого ударяются о камень, погибали.
Поэтому Лю накладывала слои, ткань на ткань, пока у нее не получилась трехмерная модель, по сути, автономная матка. Эмбрионы могли прикрепляться к этой искусственной ткани. Они могли зарываться в нее, посылая отростки кровеносных сосудов. Они могли получать питание и выделять отходы. Они могли бы делиться, дифференцироваться и процветать.
Что в конце концов привело к появлению пузырей. В 2003 году в ходе эксперимента, который не привлек к себе такого большого внимания, как можно было бы ожидать, – возможно, потому, что Лю не опубликовала свои результаты из-за своих опасений по поводу того, как эти результаты будут восприняты политиками, активистами и отчаявшимися будущими родителями, – эмбрион мыши вырос почти до полного срока в одном из Искусственные матки Лю. Оно двигалось. Оно дышало. Оно пузырилось. “И не только один пузырь”, — говорит Лю. “Мы видели пузырь, пузырь, пузырь”.
Возможно, в этот момент она также увидела далекое будущее репродукции человека, в том числе с использованием стекловидного тела и его подвижности. Благодаря ее исследованиям и исследованиям других ученых, искусственные матки мышей могут стать реальностью в течение десятилетия и стать ступенькой к созданию искусственных человеческих маток. В конечном счете, такие инкубаторы могут вытеснить естественные. Зачатие может быть клиническим, а роды — бескровными. Беременность может быть отделена от материнства, и плод может стать жизнеспособным с момента слияния сперматозоида и яйцеклетки.
Или нет. Через несколько дней после появления на свет плода грызуна Лю умер, деформированный и скрюченный, больше похожий на морского конька, чем на мышь, с отклонениями в развитии. То же самое произошло со следующим плодом, который она имплантировала, и с последующими. “Зачинать детей гораздо сложнее, чем мы себе представляли”, — говорит Лю. “И, приступая к этому, мы знали, что зачинать детей очень и очень сложно”.
63-летняя Лю — невысокая женщина с полными щеками, округлой грудью и гладкой кожей без морщин, которая суетится по коридорам своей лаборатории, как мультяшный чайник. Она, по любым меркам, мать, у нее двое взрослых сыновей. Двадцать один год назад Лю, в то время доцент, присоединилась к первой команде в США, которая произвела на свет ребенка из пробирки. Теперь она и ее партнеры могут похвастаться завидным успехом. За последние несколько лет около 40 процентов пар, посещавших ее группу, забеременели, и в 2004 году в центре родился 10 000-й ребенок, рожденный с помощью ЭКО.
Ее работа с искусственной маткой была естественным продолжением усилий по ЭКО, и ею движет та же боль. “Я вижу так много женщин, которые очень хотят иметь собственного ребенка”, — говорит она. Среди них есть женщины, чьи эмбрионы не смогли прижиться и вырасти, и которые могли бы извлечь пользу из ее текущих исследований.
Искусственная матка Лю представляет собой удивительно простую конструкцию. Она создала ее после изучения технологии изготовления искусственной кожи и адаптации этих методов. Сначала она и ее коллеги создали основу — матрицу в форме матки из коллагена и хондроитина, веществ, которые поддаются биологическому разложению. Со временем они рассасываются, оставляя только эндометриальную ткань, которая располагается поверх матрикса. Каждая матка по форме напоминает часть матки млекопитающих, которую она имитирует: Искусственная форма человека имеет форму чаши; искусственная матка мыши представляет собой трубчатую матку мыши в форме пончика.
Вначале Лю использовала клетки эндометрия, пожертвованные некоторыми пациентками клиники, для выращивания человеческих тканей. Затем она добавила человеческие эмбрионы, оставшиеся после процедуры ЭКО, пожертвованные другими пациентками. Эти зиготы имплантировались и начали расти. Но после того, как они вынашивались в течение 10 дней, Лю прекратил эксперименты, так как не был уверен в жизнеспособности. Согласно действующим федеральным правилам, две недели — это предел для роста человеческого плода в лаборатории. “Поэтому мы перешли к экспериментам на животных”, — говорит Лю, пожимая плечами. В 2002 году она и ее коллеги начали изготавливать мышиные матки и выращивать в них мышиные эмбрионы.
В общих чертах процесс вынашивания плода кажется простым. сперматозоид и яйцеклетка встречаются. Эмбрион имплантируется. Между ними мать и ребенок образуют плаценту и амниотический мешок. Жидкость скапливается вокруг растущего эмбриона. Гормоны поступают внутрь и выходят наружу. Питание, кровь и кислород проходят через плаценту. Продукты жизнедеятельности выводятся из организма. Слышно тихое биение сердца матери и процессы пищеварения. Это похоже на хорошо отрегулированный аквариум высокого класса.
За исключением, конечно, того, что это не так. Реальная последовательность событий чрезвычайно запутанна. Пропустите один незначительный шаг, удалите экспрессию гена, добавьте слишком много или слишком мало одного гормона, и в итоге у вас родится мертвый или уродливый ребенок, а может быть, к счастью, и то, и другое.
Искусственная матка на протяжении многих поколений фигурировала в художественной литературе, феминистских теориях, дискуссиях об абортах и даже в мечтательных фантазиях женщин на поздних сроках беременности. В книге Олдоса Хаксли «О дивный новый мир», вышедшей в 1932 году, младенцы росли в трубах. В 1970 году Суламифь Файерстоун написала в книге “Диалектика секса: аргументы в пользу феминистской революции”, что необходимо разработать искусственные матки, чтобы освободить женщин от «тирании их сексуально-репродуктивных ролей». Совсем недавно измученная работой мать-героиня романа «Я не знаю, как она это делает» уверяла молодую коллегу-женщину, что она, по крайней мере, будет избавлена от скуки и разрушительных последствий беременности для карьеры благодаря новой технологии «бэби-ин-бокс». Наука пытается догнать эти фантазии: в 1963 году исследователи поместили эмбрионы с выкидышем в кислородные камеры и добавили водянистую жидкость. Это не сработало.
Самое близкое подобие операционной машины-матки было создано около пяти лет назад. В ходе экспериментов в Токийском университете Дзюнтендо акриловая коробка была заполнена жидкостью, похожей на околоплодные воды. Эмбрион козы, извлеченный путем кесарева сечения после четырех месяцев нормальной беременности, был помещен в камеру, и его пуповина подсоединена к трубкам, соединенным с искусственной плацентой. Большинство малышей умерли, но несколько выжили до трех недель, достигнув положенного для козы срока. Ни у одного из них не было уродств или проблем с легкими. Эксперименты больше не проводятся.
Что оставило поле деятельности Лю. Она и двое ее коллег, оба мужчины, постепенно совершенствовали свою искусственную матку. Они разрабатывают жидкие смеси, которые постепенно приближаются к жидкостям в матке настоящего млекопитающего, хотя создать идеальную смесь крови, гормонов и белков – и точно отрегулировать ее в течение беременности – пока невозможно. В ходе экспериментов, проведенных в других лабораториях, были обнаружены незначительные различия в амниотической жидкости, которые привели к заметным различиям в полученном потомстве.
В последнем эксперименте Лю она хирургическим путем имплантировала одну из своих искусственных маток взрослой мыши, и зародыш внутри нее прожил около 19 дней. (В более ранних экспериментах зародыши выживали во внешних матках до 17 дней. Это примерно соответствует 37 неделям внутриутробного развития человека, хотя в искусственных матках эмбрионы развиваются медленнее, чем в настоящих.) Но каждый мышиный эмбрион, а их на сегодняшний день более 150, неизменно погибал. Одна из причин, по мнению Лю, заключается в том, что извилистые кровеносные сосуды, которые должны соединять крошечные тельца с поверхностью матки, засыхают или вообще не развиваются. Лишенные крови, эмбрионы сморщиваются.
Чтобы исправить это, коллега Лю Вэйдун Ван изучал экспрессию гена, называемого мышиным AGPAT, который, по-видимому, стимулирует образование кровеносных сосудов в утробе матери. Если вы заблокируете этот ген, эмбрион не сможет полностью имплантироваться и расти, что может объяснить, почему у некоторых женщин, у которых этот ген отсутствует или функционирует неправильно, происходит выкидыш. С другой стороны, активируйте экспрессию гена, и вы получите джунгли кровеносных сосудов, обильное скопление вен. Эта работа может иметь значение для лечения рака. Заблокировав экспрессию этого гена, вы можете лишить опухоль способности создавать для себя новые кровеносные сосуды, что приведет к медленному самоудушению. “Исследования в области фертильности и онкологии частично совпадают”, — говорит Ван. “Начало жизни и ее конец. В этой лаборатории мы имеем дело и с тем, и с другим”.
Люди, вложившие больше всего средств в создание искусственной матки, возможно, и не являются учеными. Члены культа Раэлиан, которые также утверждают, что клонировали младенца, объявили в 2003 году, что они разработали Бэбитрон (их название), который может инкубировать человеческие эмбрионы с момента зачатия и далее. Не существует никаких доказательств, подтверждающих ни одно из дерзких заявлений группы.
Что еще более серьезно, некоторые противники абортов, чтобы поддержать свою борьбу, используют возможность внешнего вынашивания ребенка. Как они отмечают, дело «Роу против Уэйда» в значительной степени основывается на нежизнеспособности абортированного плода. В сорока штатах и округе Колумбия аборты запрещены примерно после 24 недель беременности, после чего ребенок может родиться живым. Искусственная матка значительно продлит период жизнеспособности плода. Теоретически эмбрион может выжить вне тела матери с момента зачатия. Некоторые активисты, выступающие против абортов, заявили, что поэтому женщин следует обязать инкубировать абортированные плоды в искусственных матках.
Специалисты по биоэтике опасаются, что другая группа женщин будет использовать искусственные матки для удобства, чтобы избежать растяжек и увеличения веса или продлить карьеру в Голливуде. Некоторые радикальные феминистки видят в искусственных матках способ не только избавить женщин от беременности, но и полностью избавить человечество от женщин. По их словам, при наличии достаточного количества яйцеклеток мужчины могли бы имплантировать искусственную матку хирургическим путем и рожать детей самостоятельно.
Очевидно, что наиболее логичным и достойным использованием искусственной матки было бы помочь парам, которые не могут забеременеть, но хотят иметь генетически родственного ребенка. Но даже в этом случае смысл использования искусственной матки неясен. “У нас есть совершенно безопасная и действенная альтернатива”, — говорит Томас Мюррей, президент Центра Гастингса, аналитического центра по биоэтике в Гаррисоне, штат Нью-Йорк. “У нас есть суррогатные матери”. Бесплодная женщина может испытывать брезгливость по поводу того, что кто-то другой вынашивает ее ребенка, что другой организм обменивается кровью и эмоциями с ее ребенком. “Но, — продолжает Мюррей, — если кто-то настаивает на искусственной матке, если он так сильно хочет создать биологически родственного ребенка, что готов рискнуть, чтобы этот ребенок был серьезно деформирован, мне трудно увидеть в этом моральное благо”.
Джанет Дипьетро — ведущий мировой эксперт по изучению того, каково это — быть эмбрионом. Психолог по развитию из Университета Джона Хопкинса, она одна из немногих ученых, внимательно изучивших матку как экосистему. В ходе недавних экспериментов Дипьетро и ее коллеги прикрепили мониторы к коже и животу беременных женщин. Они ожидали обнаружить, что ребенок внутри них реагирует на настроение матери. Более ранние исследования показали, что зародыши почти мгновенно реагируют на изменения в положении матери или ее эмоциях – оставаясь неподвижными. Дипьетро предполагает, что именно так плод учится понимать свою мать и ее тело, а также то, как она реагирует на шум и другие раздражители.
Но в работе, опубликованной в прошлом году, она обнаружила, что обучение вряд ли носит односторонний характер. Зародыши тоже обучают своих матерей. “Мы обнаружили, что зародыши двигались, когда матери даже не осознавали этого, и давали матери небольшую эмоциональную встряску. По сути, они приучали ее обращать на них внимание. ”Поскольку большая часть этого движения приходится на ночь, они также давали ей почувствовать вкус недосыпания, очевидно, глубоко в своей ДУШЕ понимая, что ей пора бы уже начать привыкать к этому.
“Окружающая среда плода — это нечто большее, чем просто гормоны”, — говорит Дипьетро. “Вы не можете просто добавить титры того или иного гормона или белка и воссоздать матку”. Эмбрион, вынашивающийся вне матери, “в конечном итоге будет отличаться от того же эмбриона, который развивался бы естественным путем”.
Женщины, которые рожали детей, понимают это инстинктивно. Любая женщина, которая лежала в темноте и наблюдала, как по ее животу движется бугорок в форме пятки, знает, что внутри растет чувствительность, что ребенок становится самим собой, хотя и остается частью ее самой. Успех усыновления показывает, что такое взаимодействие не обязательно для создания родительских уз. Но так ли оно существенно для мозга и тела младенца, для его последующей способности прикасаться, привязываться и любить?
Поскольку Лю изучает уровень гормонов и экспрессию генов, она тоже беспокоится о невыразимом. В 2001 году, после того как ее первые эксперименты с человеческими зиготами получили широкую огласку, на нее посыпались звонки от бесплодных женщин, умолявших стать подопытными. Ошеломленная таким откликом и неожиданным осознанием того, что, по ее собственным
словам, “эта работа может оказать огромное социальное воздействие”, она приостановила эксперименты с искусственной маткой на целый год и возобновила их только после принятия определенных решений.
“Я не хочу создавать матку для удобства женщин, которые не хотят беременеть”, — говорит она. И она отказывается обсуждать, как группы, выступающие против абортов, могут использовать ее результаты. “Я хочу создать матку, которая могла бы стать заменяющим органом”, — говорит она. Матку можно было бы имплантировать женщине, у которой была донорская ткань эндометрия, что полностью воссоздало бы богатую, темную природу здоровой женской репродуктивной системы.
Но, как мы все знаем, намерения мало что значат, когда появляется инновация. Лю считает, что она и ее команда должны получить жизнеспособную мышиную матку через 5-10 лет. Создание модели на человеке займет больше времени – “может быть, 10 лет или чуть больше”, — говорит она, предполагая, что ограничения на тестирование плода будут сняты или ослаблены. “Это может занять до 50 лет, но я очень надеюсь, что это возможно”. Ее голос звучит мягко. “Это поможет в жизни, ребенку, родителям. Это хорошие вещи, и это все, о чем я могу думать прямо сейчас”.
Гретхен Рейнольдс живет в Санта-Фе, штат Нью-Мексико, и у нее есть сын Макс.
Это ее первый очерк для журнала Popular Science.
Источник:popsci.com/scitech/article/2005-08/artificial-wombs/