فناوری رحم مصنوعی نویدبخش بهبود بقای نوزادان بسیار نارس است

تخمین زده می‌شود که سالانه ۱۵ میلیون نوزاد نارس در سراسر جهان متولد می‌شوند که این یک چالش بزرگ بهداشت عمومی است. برای اکثریت قریب به اتفاق این نوزادان، پزشکی مدرن یک شبکه ایمنی قابل اعتماد فراهم می‌کند. با این حال، برای آنهایی که در آستانه حیات‌پذیری متولد می‌شوند—معمولاً بین ۲۲ تا ۲۴ هفته بارداری—انتقال به دنیای خارج ناگهانی و بسیار خطرناک است. در این مرحله شدید از نارس بودن، ریه‌های آنها هنوز برای تنفس هوا آماده نیست، پوستشان ژلاتینی است و اندام‌های داخلی‌شان به شدت نارس هستند. نرخ مرگ و میر بالا است و کسانی که زنده می‌مانند اغلب با عوارض شدید سلامتی مادام‌العمر روبرو هستند.[4]

استاندارد فعلی مراقبت برای این نوزادان بسیار نارس (میکرو-پرمی‌ها) به شدت متکی بر تهویه مکانیکی و انکوباتورهای معمولی است. اگرچه این رویکرد بدون شک جان‌بخش است، اما اساساً برای جنینی که هنوز باید در مایع رشد کند، غیرطبیعی است. فشار مکانیکی مورد نیاز برای وادار کردن هوا به ریه‌های توسعه‌نیافته می‌تواند به بافت‌های شکننده آسیب دائمی وارد کند و منجر به بیماری‌های مزمن تنفسی شود. علاوه بر این، قرار گرفتن ناگهانی در معرض هوا و جاذبه، رشد طبیعی و یکپارچه‌ای را که در داخل رحم رخ می‌داد، متوقف می‌کند. در نتیجه، خطر ناتوانی دائمی در نوزادانی که در حدود ۲۴ هفتگی متولد می‌شوند، با وجود دهه‌ها بهبود تدریجی در مراقبت‌های ویژه نوزادان، همچنان به طور سرسختانه‌ای بالا و در حدود ۶۰ درصد باقی مانده است.

برای حل این مشکل دشوار، دانشمندان در حال توسعه یک جایگزین ریشه‌ای هستند: فناوری رحم مصنوعی (AWT). به جای درمان این نوزادان بسیار نارس به عنوان نوزادانی کوچک و ضعیف که باید مجبور به سازگاری با دنیای خارج شوند، هدف این است که با آنها مانند جنین رفتار شود. محققان امیدوارند با بازآفرینی دقیق محیط پر از مایع و کنترل‌شده از نظر دما در رحم مادر، یک پل فیزیولوژیکی فراهم کنند. این پل به نوزادان بسیار نارس اجازه می‌دهد تا رشد طبیعی خود را برای چند هفته حیاتی ادامه دهند و به طور کامل از تروما و آسیب ناشی از قرار گرفتن زودهنگام در معرض هوا و سیستم‌های حمایتی مکانیکی عبور کنند.[1][5]

مکانیسم پشت AWT نشان‌دهنده یک تغییر پارادایم اساسی در مراقبت‌های نوزادان است. نوزاد نارس به جای دراز کشیدن روی تشک در یک انکوباتور خشک، در داخل یک کیسه زیستی (biobag) مهر و موم شده و استریل قرار می‌گیرد که با مایع آمنیوتیک مصنوعی پر شده و به طور مداوم در دمای دقیق بدن مادر چرخش و نگهداری می‌شود. نکته حیاتی این است که نوزاد از ریه‌های خود برای تنفس هوا استفاده نمی‌کند. در عوض، اکسیژن و مواد مغذی ضروری از طریق یک اکسیژناتور خارجی که مستقیماً به بند ناف نوزاد متصل است، تأمین می‌شود—و دی‌اکسید کربن حذف می‌شود—که کاملاً تبادل گاز را که معمولاً توسط جفت مادر انجام می‌شود، تقلید می‌کند.[2]

یکی از ویژگی‌های بارز پیشرفته‌ترین سیستم‌های AWT این است که کاملاً بدون پمپ هستند. خود قلب جنین، گردش خون را از طریق مدار خارجی با مقاومت کم هدایت می‌کند، درست همانطور که به طور طبیعی خون را به یک جفت بیولوژیکی پمپ می‌کند. این طراحی هوشمندانه از استرس قلبی عروقی عظیمی که یک پمپ مکانیکی مصنوعی بر قلب شکننده و توسعه‌نیافته تحمیل می‌کند، جلوگیری می‌کند. با تکیه بر همودینامیک خود جنین، سیستم یک تعادل طبیعی را حفظ می‌کند و به سیستم قلبی عروقی اجازه می‌دهد تا با سرعت بیولوژیکی از پیش تعیین شده خود و بدون دخالت مکانیکی خارجی بالغ شود.

شواهد پشتیبان اثربخشی این فناوری به سرعت از حدس و گمان نظری به داده‌های تجربی بسیار امیدوارکننده، که توسط مدل‌های حیوانی گسترده و دقیق هدایت می‌شوند، منتقل شده است. بیمارستان کودکان فیلادلفیا (CHOP) با سیستم EXTEND خود، پیشگام عصر مدرن AWT شد. در مطالعات پیش‌بالینی برجسته، تیم CHOP با موفقیت از بره‌های نارس—معادل در مرحله رشد جنین انسان ۲۳ تا ۲۴ هفته‌ای—تا چهار هفته حمایت کردند. در طول این مدت، بره‌ها رشد طبیعی و سالمی را در ریه‌ها، مغز و سایر اندام‌های حیاتی در حالی که در کیسه زیستی غوطه‌ور بودند، نشان دادند.[2][3]

یک سؤال حیاتی و دیرینه برای جامعه علمی این بوده است که آیا رشد در یک محیط مصنوعی و مهندسی‌شده، اساساً رشد ظریف مغز را تغییر می‌دهد یا خیر. شواهد اخیر اطمینان قوی در این زمینه فراهم می‌کند. یک مطالعه جامع در سال ۲۰۲۵ به رهبری محققان دانشگاه دوک (Duke University) از تکنیک‌های پیشرفته توالی‌یابی RNA برای تجزیه و تحلیل بافت مغز از سوژه‌های حیوانی که در مدل EXTEND رشد کرده بودند، استفاده کرد. هدف این بود که هرگونه تغییرات ظریف رونویسی (transcriptomic) یا بیان ژنی را که ممکن است نشان‌دهنده آسیب پنهان رشد عصبی ناشی از محیط مصنوعی باشد، شناسایی کنند.[2]

محققان دریافتند که داده‌های رونویسی از سوژه‌های رحم مصنوعی شباهت نزدیکی به داده‌های سوژه‌های نارس دیررس داشت که به طور ایمن در رحم طبیعی مادر باقی مانده بودند. این یافته بسیار مهم است، زیرا نشان می‌دهد که سیستم EXTEND آسیب یا استرس رشد عصبی اضافی به مغز در حال رشد وارد نمی‌کند. دانشمندان با اثبات اینکه محیط مصنوعی می‌تواند بلوغ عصبی را تقویت کند که بازتاب رشد طبیعی است، یکی از مهم‌ترین موانع ایمنی مورد نیاز قبل از اینکه فناوری برای کاربرد انسانی در نظر گرفته شود، را برطرف کرده‌اند.[2]

رقابت برای آوردن این فناوری متحول‌کننده به کارآزمایی‌های بالینی انسانی دیگر محدود به یک آزمایشگاه نیست؛ بلکه اکنون یک تلاش جهانی بسیار رقابتی و مشارکتی است. چندین مرکز تحقیقاتی در حال تأیید سیستم‌های اختصاصی خود هستند که هر کدام راه‌حل‌های مهندسی منحصربه‌فردی را برای چالش کلی ارائه می‌دهند. در اروپا، پروژه fetaLife—یک کنسرسیوم اسپین‌آف شامل BCNatal و چندین بیمارستان بزرگ در بارسلونا—یک نمونه اولیه «انکوباتور مایع» بسیار کاربردی را توسعه داده است. تیم اسپانیایی با حمایت مالی قابل توجه سازمانی، به سرعت در حال پیشبرد این فناوری به سمت حیات‌پذیری بالینی است.

تیم اروپایی اخیراً نتایج پیشگامانه‌ای را گزارش کرده است که نشان می‌دهد سیستم انکوباتور مایع آنها بقای سالم ۲۱ روزه را در یک مدل گوسفندی آزمایشی حفظ کرده است. مهم‌تر از آن، آنها پس از انتقال موفقیت‌آمیز سوژه‌ها از انکوباتور مایع به مراقبت‌های معمولی، به بقای پس از تولد بیش از ۱۳ ماه با نتایج عالی رشد عصبی دست یافتند. این امر ثابت می‌کند که مرحله انتقال حیاتی—انتقال نوزاد از محیط مایع مصنوعی به تنفس هوای اتاق—می‌تواند با خیال راحت و بدون به خطر انداختن سلامت طولانی‌مدت اجرا شود.

در هلند، محققان دانشگاه صنعتی آیندهوون (Eindhoven University of Technology) در حال توسعه سیستم AquaWomb هستند که تمرکز قوی بر طراحی صنعتی و ادغام بالینی دارد. تحقیقات آنها نه تنها شامل مکانیک پشتیبانی حیات فیزیولوژیکی است، بلکه شامل روش انتقال بسیار ظریفی است که برای انتقال نوزاد از مادر به انکوباتور پر از مایع مورد نیاز است. برای تکمیل این پروتکل جراحی بی‌سابقه، تیم هلندی از مانکن‌های رباتیک بسیار واقع‌بینانه استفاده می‌کند و به تیم‌های پزشکی اجازه می‌دهد تا انتقال پیچیده را در یک محیط بدون ریسک شبیه‌سازی و تمرین کنند، قبل از اینکه هرگز به یک بیمار انسانی دست بزنند.

در همین حال، در منطقه آسیا-اقیانوسیه، بنیاد تحقیقات زنان و نوزادان (WIRF) در استرالیا در حال پیشبرد فناوری جفت مصنوعی خود است. سیستم آنها متکی بر یک دستگاه تبادل گاز بسیار فشرده و کوچک است—تقریباً به اندازه یک مکعب روبیک—که به بند ناف متصل می‌شود. هدف صریح تیم استرالیایی این است که به نوزادان بسیار نارس سه تا چهار هفته رشد محافظت شده اضافی بدهد تا ریه‌ها و سیستم گوارشی آنها قبل از مواجهه با چالش‌های فیزیولوژیکی دلهره‌آور خوردن و تنفس مستقل، بالغ شوند.

با وجود شواهد پیش‌بالینی قوی و رو به رشد، انتقال به کارآزمایی‌های اولیه انسانی (FIH) همچنان با پیچیدگی‌های نظارتی و اخلاقی عمیقی همراه است. سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA) در اواخر سال ۲۰۲۳ یک کمیته مشورتی اختصاصی تشکیل داد تا در مورد آمادگی علمی سیستم‌هایی مانند EXTEND برای آزمایش انسانی بحث کند. این جلسات بر ماهیت بی‌سابقه این مداخله تأکید کرد، به طوری که تنظیم‌کنندگان پروتکل‌های کاملی را برای اطمینان از اینکه اولین سوژه‌های انسانی در طول مرحله آزمایشی در معرض خطرات غیرقابل قبول قرار نمی‌گیرند، خواستار شدند.[3][4]

تنظیم‌کنندگان، حقوق‌دانان و اخلاق‌دانان زیستی تأکید می‌کنند که AWT یک مرحله کاملاً جدید از رشد انسانی ایجاد می‌کند که تعاریف قانونی و پزشکی کنونی را به چالش می‌کشد. سوژه داخل کیسه زیستی دیگر جنین در رحم نیست، با این حال کاملاً هم یک نوزاد تنفس‌کننده در دنیای خارج نیست. ایجاد چارچوب‌های اخلاقی دقیق برای رضایت آگاهانه والدین، تعریف حیات‌پذیری قانونی، و توسعه روش‌های قابل اعتماد برای نظارت بر درک درد در این وضعیت جدید و غوطه‌ور در مایع، چالش‌های مداومی هستند که باید قبل از شروع کارآزمایی‌ها حل شوند.[3][4]

علاوه بر این، محققان با عدم قطعیت‌های فنی قابل توجهی روبرو هستند که مدل‌های حیوانی، هر چقدر هم پیشرفته باشند، نمی‌توانند به طور کامل آنها را حل کنند. خطرات اصلی برای کارآزمایی‌های انسانی شامل جلوگیری از عفونت‌های فاجعه‌بار باکتریایی یا قارچی در محیط گرم و پر از مایع در طول چند هفته است. علاوه بر این، جراحان باید اطمینان حاصل کنند که رگ‌های ظریف بند ناف انسان در طول فرآیند انتقال اولیه دچار اسپاسم، انقباض یا لخته شدن نمی‌شوند. شکست در اتصال بند ناف بلافاصله سیستم حمایتی حیاتی نوزاد را قطع می‌کند و عملاً هیچ حاشیه خطایی باقی نمی‌گذارد.[1][5]

برای مدیریت انتظارات عمومی و نگرانی‌های اخلاقی، دانشمندان به طور جهانی تأکید می‌کنند که AWT چه چیزی نیست: این «اکتوژنز کامل» نیست. این فناوری کاملاً ناتوان از حمایت از جنین از زمان لقاح است و هیچ هدف علمی برای جایگزینی بارداری طبیعی وجود ندارد. این صرفاً یک پل پزشکی نجات‌بخش است که منحصراً برای پنجره باریک نارس بودن شدید، معمولاً بین ۲۲ تا ۲۸ هفته بارداری، طراحی شده است. محققان فعالانه در تلاشند تا روایت‌های علمی-تخیلی را از بین ببرند و این دستگاه را صرفاً به عنوان یک انکوباتور بسیار پیشرفته معرفی کنند.[3]

جدول زمانی برای کاربرد بالینی بالاخره در حال روشن شدن است. در حالی که تیم CHOP در حال مذاکرات پیشرفته و محرمانه با FDA در مورد سیستم EXTEND خود است، گروه‌های اروپایی به طور عمومی نقشه‌های راه خود را ترسیم می‌کنند. کنسرسیوم fetaLife در اسپانیا فعالانه سال‌های ۲۰۲۸ تا ۲۰۲۹ را برای اولین کارآزمایی‌های انسانی خود هدف قرار داده است، در حالی که تیم AquaWomb در هلند نیز انتظار دارد آزمایش‌های بالینی را ظرف پنج سال آینده آغاز کند. دوران رحم مصنوعی دیگر یک مفهوم نظری دوردست نیست؛ بلکه یک واقعیت بالینی قریب‌الوقوع است.[3]

اگر این کارآزمایی‌های بالینی موفقیت‌آمیز باشند، تأثیر آن بر سلامت عمومی جهانی عمیق و فوری خواهد بود. پیش‌بینی‌های محققان نشان می‌دهد که اگر نوزادی که در ۲۴ هفتگی متولد می‌شود، بتواند تنها برای یک ماه اضافی در رحم مصنوعی به رشد خود ادامه دهد، نرخ بقای او می‌تواند به طور چشمگیری از ۶۰ درصد به ۹۰ درصد افزایش یابد. این امر نتایج بسیار ایمن‌تر نوزادانی که در ۲۸ هفتگی متولد می‌شوند را منعکس می‌کند، در حالی که به طور چشمگیری بروز ناتوانی‌های مادام‌العمر را کاهش می‌دهد و مراقبت‌های ویژه نوزادان را از سیستمی برای کنترل آسیب به سیستمی برای ادامه رشد طبیعی تبدیل می‌کند.[5]