utero artificiale - Artificial womb

utero artificiale

Figura da un documento di Nature Communications del 2017 che descrive un sistema di supporto vitale extra-uterino, o "biobag", utilizzato per coltivare feti di agnello.

Un utero artificiale o un utero artificiale è un dispositivo che consentirebbe una gravidanza extracorporea facendo crescere un feto al di fuori del corpo di un organismo che normalmente porterebbe il feto a termine.

Un utero artificiale , come organo sostitutivo, avrebbe molte applicazioni. Potrebbe essere utilizzato per assistere le coppie maschili o femminili nello sviluppo del feto. Questo può potenzialmente essere eseguito come un passaggio da un utero naturale a un utero artificiale, spostando così la soglia della vitalità fetale a una fase molto più precoce della gravidanza. In questo senso può essere considerata come un'incubatrice neonatale con funzioni molto estese. Potrebbe anche essere usato per l'inizio dello sviluppo fetale. Un utero artificiale potrebbe anche aiutare a rendere le procedure di chirurgia fetale in una fase iniziale un'opzione invece di doverle rimandare fino al termine della gravidanza.

Nel 2016, gli scienziati hanno pubblicato due studi sugli embrioni umani che si sviluppano per tredici giorni in un ambiente ecto-uterino. Attualmente, una regola dei 14 giorni impedisce che gli embrioni umani vengano tenuti in uteri artificiali per più di 14 giorni. Questa norma è stata codificata in legge in dodici paesi.

Nel 2017, i ricercatori fetali del Children's Hospital di Filadelfia hanno pubblicato uno studio che mostrava di aver cresciuto feti di agnello prematuri per quattro settimane in un sistema di supporto vitale extrauterino.

Componenti

Un utero artificiale, a volte indicato come "exowomb", dovrebbe fornire sostanze nutritive e ossigeno per nutrire un feto, oltre a smaltire il materiale di scarto. L'ambito di un utero artificiale (o "sistema di utero artificiale" per enfatizzare un ambito più ampio) può includere anche l'interfaccia che serve la funzione altrimenti fornita dalla placenta , un serbatoio amniotico che funge da sacco amniotico e un cordone ombelicale .

Alimentazione, apporto di ossigeno e smaltimento dei rifiuti

Una donna può ancora fornire sostanze nutritive e smaltire i prodotti di scarto se l'utero artificiale è collegato a lei. Può anche fornire protezione immunitaria contro le malattie trasmettendo anticorpi IgG all'embrione o al feto.

La fornitura e lo smaltimento artificiali hanno il potenziale vantaggio di consentire al feto di svilupparsi in un ambiente che non è influenzato dalla presenza di malattie, inquinanti ambientali, alcol o droghe che un essere umano può avere nel sistema circolatorio. Non vi è alcun rischio di reazione immunitaria nei confronti dell'embrione o del feto che potrebbe altrimenti derivare da un'insufficiente tolleranza immunitaria gestazionale . Alcune funzioni individuali di un fornitore e smaltitore artificiale includono:

  • Lo smaltimento dei rifiuti può essere effettuato tramite dialisi .
  • Per l'ossigenazione dell'embrione o del feto e la rimozione dell'anidride carbonica , l' ossigenazione extracorporea a membrana (ECMO) è una tecnica funzionante, avendo mantenuto in vita con successo i feti di capra fino a 237 ore in vasche amniotiche. L'ECMO è attualmente una tecnica utilizzata in unità di terapia intensiva neonatale selezionate per il trattamento di neonati a termine con problemi medici selezionati che comportano l'incapacità del neonato di sopravvivere attraverso lo scambio di gas attraverso i polmoni. Tuttavia, la vascolarizzazione cerebrale e la matrice germinale sono poco sviluppate nei feti e, di conseguenza, vi è un rischio inaccettabilmente elevato di emorragia intraventricolare (IVH) se si somministra ECMO a un'età gestazionale inferiore a 32 settimane. La ventilazione liquida è stata suggerita come metodo alternativo di ossigenazione, o almeno come tappa intermedia tra l'utero e la respirazione all'aria aperta.
  • Per la nutrizione artificiale, le tecniche attuali sono problematiche. La nutrizione parenterale totale , come studiata sui neonati con sindrome dell'intestino corto grave , ha una sopravvivenza a 5 anni di circa il 20%.
  • Restano da affrontare anche le questioni relative alla stabilità ormonale .

In teoria, possono essere utilizzati fornitori e smaltitori di animali , ma quando si tratta dell'utero di un animale la tecnica potrebbe piuttosto rientrare nell'ambito della gravidanza interspecifica .

parete uterina

In un utero normale, il miometrio della parete uterina funziona per espellere il feto alla fine di una gravidanza e l' endometrio svolge un ruolo nella formazione della placenta. Un utero artificiale può includere componenti di funzione equivalente. Sono stati considerati metodi per collegare una placenta artificiale e altri componenti "interni" direttamente a una circolazione esterna.

Interfaccia (placenta artificiale)

Un'interfaccia tra il fornitore e l'embrione o il feto può essere interamente artificiale, ad esempio utilizzando una o più membrane semipermeabili come quelle utilizzate nell'ossigenazione extracorporea a membrana (ECMO).

Esiste anche la possibilità di far crescere una placenta utilizzando cellule endometriali umane . Nel 2002, è stato annunciato che i campioni di tessuto di cellule endometriali in coltura prelevate da un donatore umano erano cresciuti con successo. Il campione di tessuto è stato quindi ingegnerizzato per formare la forma di un utero naturale e gli embrioni umani sono stati quindi impiantati nel tessuto. Gli embrioni si sono correttamente impiantati nel rivestimento dell'utero artificiale e hanno iniziato a crescere. Tuttavia, gli esperimenti sono stati interrotti dopo sei giorni per rimanere entro i limiti legali consentiti dalla legislazione sulla fecondazione in vitro (IVF) negli Stati Uniti .

Una placenta umana può teoricamente essere trapiantata all'interno di un utero artificiale, ma il passaggio di sostanze nutritive attraverso questo utero artificiale rimane un problema irrisolto.

Serbatoio amniotico (sacco amniotico artificiale)

La funzione principale di una vasca amniotica sarebbe quella di riempire la funzione del sacco amniotico nel proteggere fisicamente l'embrione o il feto, permettendogli in modo ottimale di muoversi liberamente. Dovrebbe anche essere in grado di mantenere una temperatura ottimale. La soluzione di Ringer lattato può essere utilizzata come sostituto del liquido amniotico .

Cordone ombelicale

In teoria, in caso di rimozione prematura del feto dall'utero naturale, potrebbe essere utilizzato il cordone ombelicale naturale , tenuto aperto sia mediante inibizione medica dell'occlusione fisiologica, sia mediante anticoagulazione , sia mediante stent o creando un bypass per sostenere il flusso sanguigno tra la madre e il feto.

Ricerca e sviluppo

Emanuel M. Greenberg

Emanuel M. Greenberg ha scritto vari articoli sul tema dell'utero artificiale e del suo potenziale utilizzo in futuro.

Il 22 luglio 1954 Emanuel M. Greenberg deposita un brevetto sul disegno di un utero artificiale. Il brevetto includeva due immagini del design per un utero artificiale. Il progetto stesso includeva un serbatoio per posizionare il feto pieno di liquido amniotico, una macchina che si collegava al cordone ombelicale, pompe per il sangue, un rene artificiale e uno scaldabagno. Gli fu concesso il brevetto il 15 novembre 1955.

L'11 maggio 1960, Greenberg scrisse agli editori dell'American Journal of Obstetrics and Gynecology. Greenberg ha affermato che la rivista aveva pubblicato l'articolo "Tentativi di creare un 'utero artificiale'", che non includeva alcuna citazione sul tema dell'utero artificiale. Secondo Greenberg, questo suggeriva che l'idea dell'utero artificiale fosse nuova sebbene lui stesso avesse pubblicato diversi articoli sull'argomento.

Università Juntendo a Tokyo

Nel 1996, la Juntendo University di Tokyo ha sviluppato l'incubazione fetale extrauterina (EUFI). Il progetto è stato guidato da Yoshinori Kuwabara, interessato allo sviluppo dei neonati immaturi. Il sistema è stato sviluppato utilizzando quattordici feti di capra che sono stati poi posti in liquido amniotico artificiale nelle stesse condizioni di una capra madre. Kuwabara e il suo team sono riusciti a mantenere i feti di capra nel sistema per tre settimane. Il sistema, tuttavia, ha riscontrato diversi problemi e non era pronto per i test umani. Kuwabara rimase fiducioso che il sistema sarebbe stato migliorato e in seguito sarebbe stato utilizzato sui feti umani.

Ospedale pediatrico di Filadelfia

Nel 2017, i ricercatori del Children's Hospital di Philadelphia sono stati in grado di sviluppare ulteriormente il sistema extrauterino. Lo studio utilizza agnelli fetali che vengono poi inseriti in un sacchetto di plastica riempito con liquido amniotico artificiale. Il sistema è costituito da 3 componenti principali: un circuito arterovenoso senza pompa, un ambiente fluido sterile chiuso e un accesso vascolare ombelicale. Per quanto riguarda il circuito arterovenoso senza pompa , il flusso sanguigno è guidato esclusivamente dal cuore fetale, combinato con un ossigenatore a bassissima resistenza per imitare al meglio la normale circolazione fetale/placentare. L' ambiente chiuso del fluido sterile è importante per garantire la sterilità. Gli scienziati hanno sviluppato una tecnica per l' incannulazione dei vasi del cordone ombelicale che mantiene una lunghezza del cordone ombelicale nativo (5-10 cm) tra le punte della cannula e la parete addominale, per ridurre al minimo gli eventi di decannulazione e il rischio di ostruzione meccanica. Il cordone ombelicale degli agnelli è attaccato a una macchina fuori dalla borsa progettata per agire come una placenta e fornire ossigeno e sostanze nutritive e anche rimuovere eventuali rifiuti. I ricercatori hanno tenuto la macchina "in una stanza buia e calda dove i ricercatori possono riprodurre i suoni del cuore della madre per il feto di agnello". Il sistema è riuscito ad aiutare i feti prematuri di agnelli a svilupparsi normalmente per un mese. In effetti, gli scienziati hanno eseguito 8 agnelli con il mantenimento di livelli stabili di flusso del circuito equivalente al normale flusso verso la placenta. Nello specifico, hanno eseguito 5 feti da 105 a 108 giorni di gestazione per 25-28 giorni e 3 feti da 115 a 120 giorni di gestazione per 20-28 giorni. Le corse più lunghe sono state terminate a 28 giorni a causa delle limitazioni del protocollo animale piuttosto che di qualsiasi instabilità, suggerendo che il supporto di questi primi animali gestazionali potrebbe essere mantenuto oltre le 4 settimane. Alan Flake, un chirurgo fetale al Children's Hospital di Filadelfia, spera di trasferire i test ai feti umani prematuri, ma questo potrebbe richiedere da tre a cinque anni per diventare realtà. Flake, che ha guidato lo studio, definisce la possibilità della loro tecnologia di ricreare una gravidanza completa un "sogno irrealizzabile a questo punto" e non intende personalmente creare la tecnologia per farlo.

Università della tecnologia di Eindhoven (NL)

Dal 2016, i ricercatori di TU/e ​​e partner mirano a sviluppare un utero artificiale, che sia un sostituto adeguato per l'ambiente protettivo dell'utero materno in caso di parto prematuro, prevenendo complicazioni di salute. L'utero artificiale e la placenta forniranno un ambiente naturale per il bambino con l'obiettivo di facilitare il passaggio alla vita neonatale. Il sistema di supporto vitale perinatale (PLS) sarà sviluppato utilizzando una tecnologia rivoluzionaria: un manichino imiterà il bambino durante i test e l'addestramento, il monitoraggio avanzato e la modellazione computazionale forniranno una guida clinica.

Il consorzio di 3 università europee che lavorano al progetto è composto da Aachen, Milano ed Eindhoven. Nel 2019 a questo consorzio è stato concesso un sussidio di 3 milioni di euro, ed è in corso un secondo contributo di 10 milioni. Insieme, i partner PLS forniscono competenze mediche, ingegneristiche e matematiche congiunte per sviluppare e convalidare il sistema Perinatal Life Support utilizzando tecnologie di simulazione rivoluzionarie. Il consorzio interdisciplinare promuoverà lo sviluppo di queste tecnologie e le combinerà per stabilire il primo sistema di maturazione fetale ex vivo per uso clinico. Questo progetto, coordinato dalla Eindhoven University of Technology, riunisce esperti leader a livello mondiale in ostetricia, neonatologia, design industriale, modellazione matematica, supporto di organi ex vivo e monitoraggio fetale non invasivo. Questo consorzio è guidato dal professor Frans van de Vosse e dal professore e dottore Guid Oei. nel 2020 lo spin off Juno Perinatal Healthcare è stato costituito dagli ingegneri Jasmijn Kok e Lyla Kok, assicurando la valorizzazione della ricerca svolta. Maggiori informazioni sullo spin off possono essere trovate qui;

Maggiori informazioni sul progetto delle università tecniche e dei suoi ricercatori sono disponibili qui:

Considerazioni filosofiche

Bioetica

Lo sviluppo dell'utero artificiale e dell'ectogenesi solleva considerazioni bioetiche e legali, e ha anche importanti implicazioni per i diritti riproduttivi e il dibattito sull'aborto .

L'utero artificiale può ampliare la gamma della vitalità fetale , sollevando interrogativi sul ruolo che la vitalità fetale svolge all'interno della legge sull'aborto . All'interno della teoria della separazione, ad esempio, i diritti all'aborto includono solo il diritto di rimuovere il feto e non si estendono sempre alla fine del feto. Se è possibile trasferire il feto dall'utero di una donna a un utero artificiale, la scelta di interrompere una gravidanza in questo modo potrebbe fornire un'alternativa all'aborto.

Ci sono anche preoccupazioni teoriche che i bambini che si sviluppano in un utero artificiale possano mancare "di qualche legame essenziale con le loro madri che hanno altri bambini".

Parità di genere e LGBT

Nel libro del 1970 La dialettica del sesso , la femminista Shulamith Firestone scrisse che le differenze nei ruoli riproduttivi biologici sono una fonte di disuguaglianza di genere . Firestone ha individuato la gravidanza e il parto, sostenendo che un utero artificiale avrebbe liberato "le donne dalla tirannia della loro biologia riproduttiva".

Arathi Prasad sostiene nella sua rubrica su The Guardian nel suo articolo "Come gli uteri artificiali cambieranno le nostre idee di genere, famiglia e uguaglianza" che "darà agli uomini uno strumento essenziale per avere un figlio completamente senza una donna, dovrebbero scegliere. Ci chiederà di mettere in discussione i concetti di genere e genitorialità". Sostiene inoltre i benefici per le coppie dello stesso sesso: "Potrebbe anche significare che si può fare a meno del divario tra madre e padre: un utero al di fuori del corpo di una donna servirebbe allo stesso modo donne, donne trans e coppie omosessuali maschili senza pregiudizi. ."

Guarda anche

Riferimenti

Ulteriori letture