Ektogeneza i AWT ne preklapaju se u potpunosti, a istraživanje ektogeneze može, ali ne uključuje nužno tkivo ili bioinženjering
Ektogeneza može imati različite oblike: ektogeneza i AWT ne preklapaju se u potpunosti, a istraživanje ektogeneze može, ali ne uključuje nužno tkivo ili bioinženjering.
Godine 1988. Bulletti i sur. izvijestili su o prvoj in vitro kulturi ljudskog embrija tijekom 52 sata u histerektomiranoj ljudskoj maternici (dobivenoj od pacijenata s karcinomom vrata maternice ili leiomiomima) koja je bila ekstrakorporalno perfundirana oksigeniranim medijem. Postavilo bi se nekoliko etičkih pitanja ako bi se donirane maternice koristile kao alternativa posvojenju ili surogat majčinstvu u slučaju neplodnosti faktora maternice (kao što su nedavno predložili Bulletti i Simon). Takav bi se scenarij minimalno morao uhvatiti u koštac s pitanjima koja se tiču informiranog pristanka za dobivanje maternice, zabrinutosti u vezi s instrumentalizacijom donora i pitanja o tomu tko može donirati (samo pacijentice koje su podvrgnute histerektomiji iz razloga medicinskih ili i zdrave donatorice?). Korištenje živih darivatelja u kontekstu transplantacije maternice (UTx) donijelo je sličnu zabrinutost za dobrobit darivatelja i poštivanje njihove autonomije, no dane su izjave da se može opravdati ako je darivatelj dao valjani i informirani pristanak (nakon detaljnog savjetovanja); ako su razine štete razmjerne dobrobiti i padaju ispod prihvaćenog praga; i ako se pokuša minimizirati korištenje živih darivatelja i bilo kakva šteta koja im se nanosi. Varijanta korištenja doniranih maternica za ektogenezu, je takozvana ksenopregnancija gdje se embrij ili fetus stavlja unutar maternice nosača koji pripada drugoj vrsti. Ovo je isprobano na životinjama koje nisu ljudi. Što se sigurnosti tiče, barem postoje rizici od imunološkog odbacivanja fetusa, neodgovarajuće interakcije između fetalnog trofoblasta i endometrija nositelja i prijenos infekcija između vrsta.
Tkivni inženjering
U drugoj vrsti pothvata, istraživači imaju za cilj razviti maternice kroz tkivni inženjering. Inženjering tkiva organa usmjeren je na stvaranje organa analognih prirodnim biološkim organima. To se može učiniti, na primjer, stvaranjem 3D skela korištenjem biomaterijala ili pomoću 3D bioprintinga. Postignut je određeni napredak u pokušajima proizvodnje organa poput mjehura, pluća, jetre i vagine. Međutim, znanje o razvoju umjetne maternice kroz tkivni inženjering još uvijek počinje uzimati maha i uglavnom je usmjereno na pokuse na životinjama. Važni izazovi su potraga za odgovarajućim in vitro uvjetima i odgovarajućom tehnologijom za regulaciju važnih parametara poput perfuzijskog tlaka i kisika. Međutim, istraživanje koje se trenutno provodi o razvoju tkivno modificiranih maternica trenutno nije usmjereno na omogućavanje ektogeneze. Prednosti ovih studija, kako su spomenuli Hellström i kolege, su primjene in vitro istraživanja (kao što su studije stanica raka endometrija i primjene probira lijekova) i moguća buduća primjena u in vivo studijama transplantacije (sa ciljem izlječenja faktora neplodnosti maternice).
Rade na razvoju umjetne maternice
Slično tomu, krajnji cilj tkivnog inženjeringa maternice koji navode Campo et al. je upotrebljivost u reproduktivnoj medicini, ali ne u obliku ektogeneze, već putem transplantacije bioinženjeringom uterusa. To ne isključuje mogućnost da bi istraživači u budućnosti mogli nastaviti svoje napore na razvoju bioinženjeringa maternice za korištenje u ektogenezi. Bulletti i Simon, na primjer, izjavili su da rezultati iz ovog polja istraživanja “nude nadu” za razvoj umjetne maternice koja se može koristiti ne samo za transplantaciju maternice, već i za ektogenezu. U tom slučaju bit će potreban ključni etički rad na pitanjima koja se tiču sigurnosti i proporcionalnosti, odgovornosti za oštećenje fetusa u slučaju neispravnog bioinženjeringa maternice, opravdanosti testova na životinjama kao dijela predkliničkog razvoja i prihvatljivosti korištenja (ljudskog) biomaterijala kao izvora za umjetne skele, uključujući dobivanje informiranog pristanka ako se koriste donirane stanice. Učinjen je određeni etički rad u vezi s bioinženjeringom i bioprintingom općenito, ali specifična perspektiva bioinženjeringa ili bioprintinga maternice ostaje uglavnom neistražena, osobito kada je u pitanju uporaba u AWT.
Razvoja izoliranih fetusa
Najnoviji uspjesi u ektogenezi, međutim, postignuti su korištenjem relativno jednostavnih sterilnih spremnika za fetus, umjesto korištenja doniranih maternica ili bioinženjeringom maternica. Može se razlikovati između sustava pogonjenih pumpom i sustava bez pumpe. Sustavi koji se pokreću pumpom (venovenski) koriste pumpu za kontrolu drenaže krvi u generator kisika. Modeli bez pumpe (arteriovenski) za oksigenaciju koriste srce fetusa za pumpanje krvi fetusa iz umbilikalnih arterija. Bird opisuje oba sustava kao “izvediva”, a Metelo-Coimbra i Roncon-Albuquerque zaključuju da modeli potpomognuti pumpom “pokazuju mnogo prednosti” u odnosu na modele bez pumpe. U prošlosti su predklinički životinjski modeli koji su koristili krugove pokretane pumpom za perfuziju pokazali uspjeh u podržavanju razvoja izoliranih fetusa, ali ovaj uspjeh se čini ograničenim u usporedbi s nedavnom, iako dobro dokumentiranom izvedivošću dugog preživljavanja s izvantjelesnim sustavom bez pumpe.
Trenutačni napredak, dakle, postiže se dizajnom bez pumpi. Stanje tehnike sugerira da znatna odstupanja od fiziologije maternice nisu optimalna za kliničku primjenu. Zabilježeno je da bi idealni model za AWT po mogućnosti trebao oponašati cirkulaciju kakva se događa u intaktnoj fetalnoj umbilikalno-placentalnoj jedinici, s perfuzijom određenom fetalnim minutnim volumenom. U 2017. primjena protokola EXTEND rezultirala je uspješnom četverotjednom podrškom ekstremno prerano rođene fetalne janjadi, bez vidljivog fiziološkog poremećaja ili zatajenja organa. Nakon što su napravili rez na maternici, janjad u razvoju držana je u zatvorenom ‘Biobagu’ koji je sadržavao sintetičku amnionsku tekućinu koja je kontinuirano cirkulirala. Godine 2019. protokol EVE dao je slična opažanja, pokazujući preživljavanje zdravih fetalnih janjadi tijekom pet dana, što je navodno produljeno na 14 dana u naknadnom nizu neobjavljenih eksperimenata. Nedavno je potonja skupina držala više nezrelih fetusa ovaca tijekom razdoblja od gotovo pet dana u ex vivo okruženju maternice (također koristeći zaštitnu kupku od umjetne amnionske tekućine), pokazujući normalan somatski rast, normalan rad kardiovaskularnog sustava i odsutnost infekcija i upala.
Osim poboljšanja u konfiguraciji izvantjelesnog kruga i napretka u tehnologiji oksigenatora, značajan napredak postignut je i u demonstriranju fizioloških učinaka umjetnog okoliša i izvedivosti izvantjelesne potpore mlađih životinja biološki usporedive s ljudskim fetusom gestacije od 22 do 24 tjedna. Rečeno je da će ovo biti primarna klinička ciljana populacija AWT-a kao platforme za održavanje života za ekstremnu nedonoščad. Ipak, kao što su nagovijestili Sahoo i Gulla, vjerojatno je da, ako se utvrdi da je uspješna, njegova uporaba može u konačnici pokriti šire razdoblje gestacije i moguće također olakšati širi raspon primjena.
