Útero artificial: antecedentes de investigación para mejorar la supervivencia y los resultados de los recién nacidos con peso extremadamente bajo

Introducción

Se estima que 15 millones de bebés al año, nacen prematuros, antes de las 37 semanas completas de gestación; un millón mueren por complicaciones y tienen una importante contribución a la morbilidad infantil, ambas relacionadas con esta condición; lamentablemente, estos datos están destinados a aumentar. El nacimiento prematuro es la causa más común de muerte entre los bebés en todo el mundo, se define, por la Organización Mundial de la Salud (OMS) como el parto antes de las 37 semanas de gestación se completan y es la segunda causa de muerte a nivel mundial para los niños menores de cinco años, después de la neumonía .

Hay tres subcategorías de bebés prematuros, basadas en la edad gestacional: extremadamente prematuro (menos de 28 semanas) (Figura 1) , muy prematuro (28 a 32 semanas), prematuro moderado a tardío (32 a 37 semanas); ésta es la definición más utilizada de nacimiento prematuro . La evolución de los cuidados en las unidades de cuidados intensivos neonatales, destinados a mejorar el manejo del embarazo de alto riesgo, la medicina fetal/perinatal, ha mejorado significativamente el resultado del recién nacido prematuro y extremadamente prematuro, incluyendo nuevos enfoques para la vieja némesis de la displasia broncopulmonar , que todavía afecta hasta el 50% de los bebés nacidos antes de las 28 semanas de gestación; además la prematuridad tiene profundas consecuencias en el curso de las enfermedades cardiovasculares, metabólicas, neurológicas y pulmonares a lo largo de la vida . Los estudios de una tecnología médica artificial se centrarán en emular las condiciones del interior del útero materno, capaz de incubar fetos humanos nacidos prematuramente, y en prevenir la grave morbilidad que se produce en los bebés extremadamente prematuros, recreando un útero artificial. En los últimos años se han producido importantes avances en la fabricación de un útero artificial que podría facilitar la supervivencia y el crecimiento de los fetos animales nacidos prematuramente a partir de las 23-24 semanas de gestación; además, según consideraciones éticas, esta edad gestacional es el objetivo actual de la «viabilidad fetal», el punto en el que un feto tiene posibilidades de sobrevivir fuera del útero, aunque la morbilidad y la mortalidad de los bebés prematuros nacidos antes de las 28 semanas de gestación, aproximadamente, siguen siendo elevadas. Elizabeth Chloe Romanis, abogada de la Universidad de Manchester, que ha estudiado la bioética de los vientres artificiales, advirtió que la tecnología plantearía cuestiones, como en qué bebés debería probarse, así como las implicaciones a largo plazo de ser gestado en un vientre artificial ( la ley abordaría los fetos y los bebés de forma diferente ), y añadió que también hay preguntas sobre cómo podría ser vista esa gestación por la sociedad, sobre todo si se convierte en una alternativa a un embarazo «natural». Está claro que hay que hablar de las cuestiones legales y éticas que surgen de la tecnología ahora, antes de que el útero artificial sea una realidad. El útero artificial, como dispositivo de asistencia médica, que debería estar listo para los ensayos en humanos en los próximos cinco años, según el objetivo actual de los científicos en los Países Bajos, es un proyecto innovador en el sentido de que, en lugar de ser un soporte vital de emergencia, trata al bebé prematuro como un feto no nacido . Este increíble plan, ciencia ficción para alguien, pretende construir un entorno similar a la fisiología del útero, rodeando al bebé extremadamente prematuro de líquido amniótico artificial que permita que los órganos inmaduros se desarrollen como si permanecieran dentro del cuerpo de la madre. Si tiene éxito, esta tecnología podría mejorar significativamente los resultados de salud de los bebés y tal vez, en última instancia, comprometerse a apoyar la salud de las personas embarazadas que tienen complicaciones importantes por condiciones médicas anteriores o asociadas al propio embarazo. Esta tecnología también podría integrarse mediante más evaluaciones ecográficas, con futuros protocolos personalizados basados en las nuevas resistencias vasculares, ya conocidas y aplicadas desde hace décadas , que podrían ayudar a los clínicos en el control de los bebés dentro del útero artificial, tanto en el crecimiento como en la hemodinámica, en los distintos distritos que se suelen vigilar, durante la estancia del feto, que requiere una vigilancia intensiva, en el útero de la madre.

Figura 1 Peso extremadamente bajo al nacer (ELBW) ; copyright Prof. Stefano Enrico Martinelli , Niguarda Hospital Milano, Italy.

Estudio del feto en el útero por Leonardo da Vinci

Desde los «Cuadernos de anatomía» , creados gracias a los estudios de autopsia, en Milán de 1509 a 1512, Leonardo da Vinci comenzó a examinar (desde 1507, con la colaboración de Marcantonio della Torre ) «el feto en el útero» dando una aportación innovadora fundamental, inédita durante más de dos siglos : en particular, en 18 láminas (Figura 2), la posición correcta del feto en el útero, la arteria uterina y el sistema vascular de la cérvix-vagina, fueron dibujados con increíble precisión, por primera vez en la historia de la medicina y la fisiología fetal ( el feto inmerso en el líquido amniótico que no respira porque se ahogaría ), se tocan las notas . Por primera vez, el útero tenía una sola cavidad, en contra de sus siete cámaras como ilustró Guido da Vigevano y en contra de la teoría de Hipócrates que predecía sus dos cavidades; en cambio, la placenta era de vaca . Además, Leonardo planteó la hipótesis de que el cordón umbilical transportaba la orina del feto fuera del útero, y llevaba al feto la sangre materna.

Figura 2 Hoja n.18 Leonardo da Vinci. Cuadernos de anatomía.

Ectogénesis

Los científicos creen que la ectogénesis ( crear vida fuera del cuerpo ) no está lejos y muchos de ellos sostienen que es una tecnología inevitable. En 1924, John Burdon Sanderson Haldane, un científico británico conocido por sus trabajos en fisiología, biología y genética, ideó la ectogénesis ( del griego ecto, «exterior», y génesis, «generación» ), pensando en el crecimiento de un organismo fuera del cuerpo a través de un útero artificial. El científico evolucionista imaginó que el útero artificial podría popularizarse en 2074 ( que sólo una pequeña minoría -menos del 30% de los recién nacidos- nacerían de mujer) . La idea de la ectogénesis ya había comenzado en 1880, de la mano del obstetra francés Etienne Stephane Tarnier, que construyó una caja de madera, con un compartimento para una caja de agua caliente, para reducir la mortalidad de los bebés prematuros; su diseño no se tecnificó mucho más hasta los años 50. En 1960 se inauguró la primera unidad de cuidados intensivos para recién nacidos de Amenican, diseñada por Louis Gluck; se empezó a experimentar con incubadoras (que proporcionan calor y humedad, pero ninguno de los nutrientes necesarios para el crecimiento de los recién nacidos) y también se intentó la creación de una placenta artificial, un órgano especializado y complejo que debe proporcionar soporte vital hasta que el feto se desarrolle hasta una fase en la que sea capaz de realizar estas funciones por sí mismo. Un útero artificial debe replicar todas las funciones de la placenta, los fluidos, las bacterias y otros equipos esenciales para la creación de vida. El crecimiento de los fetos humanos requiere un útero artificial, como órgano de reemplazo, que dé nutrientes y oxígeno y, también, una interfaz como la placenta; en cambio, por supuesto, en la incubadora, un bebé prematuro debe tener tubos insertados en su cuerpo para suministrar nutrición a través de catéteres en forma de aguja insertados directamente en las venas; también estarán sedados, al menos una parte del tiempo, para evitar que se saquen los tubos insertados, y para disminuir o prevenir cualquier molestia o dolor.

Parto prematuro

El parto prematuro se define comúnmente como cualquier nacimiento antes de las 37 semanas completas de gestación; se estima que 15 millones de bebés nacen prematuros, a nivel mundial . Se calcula que cada año nacen 15 millones de bebés prematuros; es decir, más de 1 de cada 10 bebés. Aproximadamente 1 millón de niños mueren cada año debido a complicaciones del nacimiento prematuro, que es la causa más común de muerte entre los bebés en todo el mundo; el Día Mundial del Prematuro 17 de noviembre, iniciado en 2011, es un esfuerzo global para aumentar la conciencia sobre la prematuridad . El mayor reto al que se enfrentan los expertos en medicina perinatal son los bebés que nacen antes de completar la semana 37 de gestación, por el aumento de complicaciones graves tanto a corto como a largo plazo, debido a una combinación de inmadurez de órganos y lesiones iatrogénicas. Se observaron complicaciones neonatales a corto plazo en neonatos de partos prematuros electivos (tanto por indicación materna como fetal), sin daños cerebrales o incluso mortalidad, con hipertensión materna grave o proteinuria severa y retraso del crecimiento intrauterino por el mecanismo de protección en los fetos . Para el parto prematuro, son factores de riesgo conocidos : un parto prematuro anterior; embarazo múltiple; un intervalo de menos de seis meses entre embarazos; fecundación in vitro; problemas con la placenta, el útero o el cuello uterino; tabaquismo y drogas; infecciones del tracto genital inferior o del líquido amniótico; afecciones crónicas como hipertensión arterial o diabetes; hipertensión gestacional; diabetes gestacional; rotura prematura de membranas; sobrepeso o bajo peso antes de la gestación; acontecimientos vitales estresantes; aborto; lesiones o traumatismos ( de la Clínica Mayo ); fetos pequeños para la edad gestacional y con crecimiento intrauterino restringido. Un estudio estadounidense evaluó a 34.636 bebés prematuros nacidos con una edad gestacional de 22 a 28 semanas de gestación, con un peso al nacer de 401 a 1500 gr, y nacidos en 26 centros de la red entre 1993 y 2012; este estudio de bebés extremadamente prematuros nacidos en centros de la red es la primera revisión exhaustiva que conocemos para evaluar cómo han evolucionado las prácticas de atención, las principales morbilidades y la mortalidad en un período de 20 años. Los hallazgos demostraron que se estaban haciendo progresos y que los resultados de los bebés más inmaduros están mejorando, se observó una modesta reducción de las morbilidades graves, pero la displasia broncopulmonar aumentó; los bebés prematuros sufren mortalidad y morbilidad, lo que lleva a la investigación a crear nuevas formas de abordar a estos pacientes .

Útero artificial

La primera patente , para una ilustración de un útero artificial, fue expedida, en 1955, a Greenberg que había comenzado a estudiar y escribir sobre su posible uso en el futuro. El diseño de Greenberg (Figura 3) incluía un tanque para colocar el feto lleno de líquido amniótico, una máquina que se conectaba al cordón umbilical, bombas de sangre, un riñón artificial y un calentador de agua. Cooper William también patentó en 1993 otro sistema de soporte vital para un bebé prematuro que permanece unido a su placenta a través del cordón umbilical: el sistema incluye cámaras superior e inferior separadas por un tabique en forma de cúpula. La cámara inferior contiene un líquido fisiológico en el que está suspendido el bebé, y la superior contiene una atmósfera que contiene oxígeno y un suministro de nutrientes para el contacto con la placenta, que descansa en la parte superior del tabique en forma de cúpula. Ya antes, en 1987, Kuwabara Y, de la Universidad Juntendo de Tokio, y su equipo, fueron los primeros científicos en mantener en un útero artificial durante tanto tiempo; se ha desarrollado un nuevo sistema de incubación extrauterina con 14 fetos de cabra. El feto de cabra está rodeado de líquido amniótico artificial y está conectado a un oxigenador de membrana extracorpóreo . La sangre se drena de las arterias umbilicales y se devuelve a la vena umbilical. Desarrollaron una técnica llamada Incubación Fetal Extra Uterina (EUFI), que mantuvo con éxito a un feto de cabra de 17 semanas, durante tres semanas; la EUFI se describe como una caja rectangular de plástico transparente, llena de líquido amniótico artificial a temperatura corporal, conectada a dispositivos para las funciones vitales ; la sangre se limpió con una máquina de diálisis conectada al cordón umbilical; se sugirió el siguiente paso para la monitorización del feto después de extraerlo de la EUFI. En 2017, los científicos estadounidenses del Centro de Investigación Fetal de Filadelfia , desarrollaron un dispositivo artificial, también llamado sistema de soporte vital extrauterino, reproduce de cerca el entorno del útero; El director Flake, y su grupo, que mantuvo con vida a fetos de cordero extremadamente prematuros (Figura 4), con una edad biológica equivalente a la de un feto humano de 24 semanas de gestación, durante cuatro semanas, creando un entorno fluido a partir de una bolsa de polietileno, Biobag, que incorporaba un circuito sin bomba de oxígeno, en el que el flujo sanguíneo es impulsado exclusivamente por el corazón del feto con una resistencia muy baja, imitando estrechamente la circulación feto-placentaria normal, en la que los corderos mantenían una circulación estable de sangre y gases. Este estudio se limitó a cuatro semanas, con el objetivo de mantener las condiciones estables entre las 23 y 28 semanas de gestación ( periodo de barrera para los prematuros ) e indicó una mayor supervivencia de los corderos prematuros, gracias a un sistema de puente entre el útero materno y la vida extrauterina. Los animales pudieron desarrollar el cerebro y los pulmones durante cuatro semanas; durante este tiempo fueron capaces de moverse, abrir los ojos y tragar. Sin embargo, hubo dificultades técnicas relacionadas con la conexión a través del cordón umbilical y la creación de un líquido amniótico adecuado. El objetivo de los investigadores será, por tanto, mejorar el sistema y adaptarlo a un recién nacido humano, incluso, dijo el director Flake, «amigable con los padres» .

Figura 3 De Greenberg E M . Útero artificial. Patente de Estados Unidos (ilustración 1).

Figura 4 De un artículo de 2017 de Nature Communications que describe un sistema de soporte vital extrauterino, o «biobolsa», utilizado para cultivar fetos de cordero.

En 2018, Church J. T. , Mychaliska G. B. et al, en la Universidad de Michigan, también evaluaron si el desarrollo del cerebro y los pulmones continúa y se previenen las lesiones durante el soporte vital extracorpóreo, también con una placenta artificial, en corderos prematuros , mediante el drenaje yugular y la reinfusión de la vena umbilical durante siete días . Encontraron que la maduración de los pulmones y el cerebro parece continuar normalmente, y las lesiones, observadas con la ventilación mecánica, se evitaron gracias a la placenta artificial. En la Dutch Design Week 2018 (Figura 5), se presentó una propuesta de diseño especulativo para un útero artificial , » un segundo útero» para los bebés prematuros, en estrecha colaboración con los investigadores del Centro Médico Maxima y la Universidad Tecnológica de Eindhoven, que tenían el encargo, en 2019, de desarrollar un útero artificial en la próxima década . El dispositivo, denominado Sistema de Soporte Vital Perinatal (PLS), de traducción clínica, comenzó su planificación en octubre de 2019, proporcionaría a los bebés prematuros respiración artificial y un entorno natural para el recién nacido para la transición a la nueva vida, por una condición biológica similar a la del embarazo humano; los bebés recibirán oxígeno a través del cordón umbilical. La nueva tecnología podrá aumentar las posibilidades de supervivencia, actualmente muy bajas (el 61% muere con 24 semanas y el 43% con 25 semanas), de los bebés extremadamente prematuros en el periodo de 24-28 semanas de gestación; además, los bebés que sobreviven suelen sufrir daños cerebrales, problemas respiratorios y de retina y riesgo de ceguera. El equipo tiene previsto construir un prototipo, listo para su uso en clínicas, en un plazo de cinco años y que podría ser el primero del mundo; en opinión de los coordinadores del proyecto, F. van de Vosse y G. Odei ( con otros grupos ) , requerirá la aportación de diferentes tecnologías. Su objetivo será ayudar a los bebés extremadamente prematuros a superar el periodo crítico de 24 a 28 semanas.

Figura 5 Copyright Bram Saeys Concept & diseño: Hendrik-Jan Grievink & Lisa Mandemaker (Next Nature Network).
Investigación médica: Dr. Guid Oei (Centro Médico Máxima).

Conclusiones

En el campo de la vigilancia fetal, perinatal y postnatal humana, el estudio de un útero artificial mejorará los resultados y las posibilidades de supervivencia de los fetos de peso extremadamente bajo nacidos antes de las 28 semanas de gestación; si tiene éxito, podría ser un gran avance. Actualmente, desde hace décadas, los científicos de todo el mundo, disponen de sistemas de control clínico e instrumental, para comprobar el embarazo normal y de riesgo para comprobar el bienestar fetal; en particular, los estudios ecográficos fetales y maternos, ayudan también en la gestión del momento del parto llegando a ser sofisticados y con alto valor diagnóstico y, probablemente, podrían integrarse en el seguimiento del bebé prematuro incubado en un sistema PLS (probablemente). Ese dispositivo podría salvar a millones de bebés que mueren debido a nacimientos prematuros; con la solución PLS, el suministro de oxígeno y nutrientes, conectado por una placenta artificial, apoyará la fisiología cardiorrespiratoria del feto y evitará los efectos negativos de la ventilación basada en el aire. El útero artificial y la placenta artificial serán similares a las condiciones biológicas.