Техноматка и эктогенез

Во времена аграрного общества деторождение было в крайней степени экономически выгодно. С началом индустриализации выгоды поубавились, а в постиндустриальный век дети приносят одни убытки. Это стало одной из основных причин падения рождаемости по всему миру, особенно в развитых странах. Продвижение традиционных ценностей и соцпрограммы — лишь полумеры, полностью проблему они не решают.

Похоже человечество оказалось на распутье с двумя вариантами: возвращаться в средневековье и плодиться или шагать в ногу с научно-техническим прогрессом и вымирать. Однако, есть еще третий: техноматка (искусственная утроба), то есть устройство, предназначенное для вынашивания плода без участия живого существа. Эктогенез, то есть созревание плода в искусственной утробе, спасет мир?

Суть проблемы

По данным доклада ВОЗ за 2023 год, по всему земному шару бесплодием страдают 17,5% взрослого населения, то есть примерно каждый шестой землянин. За последние 70 лет коэффициент рождаемости в мире снизился вдвое. Помимо всего прочего, причинами этого являются: высокий уровень образования у женщин, рост занятости, дороговизна воспитания детей и уменьшение количества сперматозоидов у мужчин. Хуже всего с рождаемостью обстоят дела у следующих стран (в порядке возрастания коэффициента рождаемости): Южная Корея, Тайвань, Китай, Украина, Италия, Испания, Япония, Португалия, Таиланд, Польша, Германия и Россия. Во всех этих странах на каждую женщину приходится примерно один ребенок (коэффициент рождаемости от 0,7 до 1,4).

Каждый год около 300 000 женщин умирают из-за осложнений во время беременности и после родов. Однако есть проблема похуже, а именно сдерживание энцефализации габаритами женского таза. «Мы знаем, что женская матка и таз ограничивают рост мозга и черепа плода. Освободившись от необходимости естественных родов, мы зададим новую траекторию эволюции», — отметила в одном из интервью доктор Анна Смайдор (Anna Smajdor), доцент кафедры практической философии Университета Осло.

Перспективы

Основной целью изобретения искусственной матки является дать плоду возможность расти безопасно и вне женского тела, не подвергая жизнь и здоровье матери опасности. Давайте рассмотрим подробнее остальные преимущества, которые предоставит это изобретение:

1 — Преодоление демографического кризиса. Об актуальности этой проблемы мы уже говорили во вступительной части, здесь лишь заметим, что демография улучшится не только благодаря возможности производить столько потомства, сколько будет необходимо, но и за счет увеличения продолжительности жизни женщин. Кроме того, проблема бесплодия будет решена окончательно, так что любая семья, бесплодная она или нетрадиционная, сможет завести детей.

2 — Биоинженерия. Это направление медицины занимается созданием тканей и органов для трансплантации. За последнее десятилетие биоинженерия достигла хороших результатов в производстве таких органов, как печень, почка, поджелудочная железа и сердце. А эктогенез ускорит развитие в данном направлении еще больше, так что потребность в человеческих донорах скоро исчезнет вместе с соответствующим черным рынком.

3 — Генетическое совершенствование. Прежде всего стоит отметить, что на сегодня генетические факторы уже занимают второе место среди причин младенческой смертности. До 5% новорожденных страдают наследственными патологиями, поэтому в современном мире важно чтобы молодые пары перед зачатием ребенка проходили генетическую экспертизу.

С появлением искусственной утробы и развитием генной инженерии эта проблема исчезнет. Ведь посредством технологии CRISPR-Cas9 родители смогут конструировать геном своего будущего ребенка еще до имплантации эмбриона в искусственную матку. Вот несколько преимуществ такого подхода:

3.1 — Устранение любых генетических заболеваний и генетически-обусловленных нежелательных склонностей (алкоголизм, психические заболевания, ожирение, онкология и т.д.).

3.2 — Добавление полезных свойств. Например, ген укороченного сна (потребность в сне не превышает 4 часа в сутки), сломанный ген миостатина (мышечная масса не разрушается, жировая — не накапливается, спортзал больше не нужен) и многое другое, вроде повышенной выносливости, усиленных когнитивных способностей или врожденной склонности к искусствам и наукам.

3.3 — Выбор внешности ребенка. То есть пластическая хирургия отправляется на свалку истории, в будущем все будут рождаться максимально красивыми.

Технология CRISPR-Cas9 находится на стадии разработки, предполагается, что с ее помощью можно будет корректировать гены и взрослых особей. Кроме того она уже использовалась для устранения мутации в человеческих эмбрионах, вызывающей гипертрофическую кардиомиопатию, из-за которой утолщается сердечная мышца.

4 — Интересные перспективы в энцефализации. Если размер черепа больше не ограничен габаритами женского тела, почему бы не увеличить мозг потомства? Таким образом можно ускорить эволюцию в полезном направлении и решить многие проблемы. То есть их решат те, кто будет обладать интеллектом, превосходящим наш настолько, насколько наш превосходит обезьяний. А может и больше. Представьте какие преимущества получит та страна, которая быстрее всех создаст поколение энцефализированных постлюдей.

5 — Устранение любых врожденных патологий. Имеются в виду патологии, возникшие вследствие нарушений во время внутриутробного развития или родовой травмы (не связаны с генами). Среди причин выделяют неблагоприятные влияния внешней среды или проблемы со здоровьем у матери. К таким патологиям относятся, например, тестикулярная феминизация (генетический мальчик фенотипически развивается как девочка), поглощение одним близнецом другого, инфекционные заболевания и прочее. Есть теория, согласно которой, гомосексуализм и гендерная дисфория — это следствия нарушений во время внутриутробного развития.

6 — Возрождение вымерших животных. Посредством возрождения некоторых видов можно предотвратить глобальное потепление, получать доход от охоты и туризма, а также поспособствовать дальнейшему развитию науки. Кроме того, ученые, исследовавшие влияние мамонтятины на человеческий организм, утверждают, что именно эту разновидность мяса наш желудок усваивает лучше любой другой.

Вечная мерзлота покрывает 24% поверхности Земли и 60% территории России, из-за глобального потепления она тает и это приводит к многочисленным проблемам, например, вспышка сибирской язвы была вызвана тем, что древние бациллы-возбудители этого заболевания оказались размороженными.

Согласно прогнозам, к 2100 году уровень моря повысится на 6 метров, а средняя температура — на 4 градуса Цельсия вследствие таяния 70% вечной мерзлоты, тогда большая часть суши превратится в необитаемые пустыни, а некоторые города уйдут под воду.

В древности мегафауна, питаясь растительностью и вытаптывая землю, предотвращала распространение лесов, а большие пространства вроде тундростепи способствовали охлаждению планеты. Такой метод борьбы с глобальным потеплением, конечно, вызывает сомнения, но может быть эффективным при комплексном подходе.

Вот вымершие виды, ДНК которых сохранилось достаточно хорошо для возрождения: неандерталец, сибирский единорог, гигантский ленивец, мамонт, смилодон (саблезубый тигр), великорогий олень, тур, додо, реобатрахус (австралийская лягушка), стеллерова корова, шерстистый носорог, тилацин (сумчатый волк), квагга (подвид зебры), букардо (пиренейских козел), моа (гигантские нелетающие птицы), бескрылая гагарка и китайский речной дельфин.

7 — Создание новых видов. Особи, состоящие из клеток с разными генотипами называются химерами. В природе известны разные случаи химер, правда не межвидовых. Случаются они в виде аномалии или нормы (желтые безумные муравьи). Что до аномальных природных химер, то они возникают когда разнояйцевые близнецы на ранней стадии соединяются и развиваются в одну особь (например, лошади, состоящие из кусков разных мастей). Что до желтых безумных муравьев, то у них химеризация необходима для избегания негативных последствий инбридинга, но это уже совсем другая тема.

Помимо всего прочего, искусственная химеризация открывает интересные перспективы в развитии медицины. Недавно была получена межвидовая химера козы и овцы. Ведется работа по вживлению части человеческого генома в организм свиньи ради выращивания человеческих органов для трансплантации. Одной из проблем в выращивании химер являются ограничения материнского организма. С появлением искусственной матки можно будет выращивать что угодно, хоть тушканчиков размером со слона, хоть помесь кашалота и бегемота.

Опасности и препятствия

1 — Сдерживающие факторы. К наибольшим препятствиям в создании искусственной матки относятся этические, культурные и религиозные взгляды. Некоторые страны полностью запрещают эксперименты над человеческими эмбрионами, в других введены ограничения вроде «правила 14 дней», а в третьих допускаются более широкие исследования.

«Правило 14 дней» гласит, что ученые должны уничтожать человеческие эмбрионы, выращенные in vitro, на 14 день после оплодотворения. Это правило было принято по этическим соображениям, из-за того, что на этом сроке начинается гаструляция, вследствие чего возникают преднейронные клетки. Считается, что с этого момента эмбрион может испытывать болезненные ощущения.

Страны, где действует «правило 14 дней»: Великобритания, Австралия, Канада, Нидерланды и Япония.

Страны с полным запретом: Германия, Италия, Австрия, Польша, Саудовская Аравия и ОАЭ.

Страны, где ограничений нет или они менее жесткие: Китай, Россия, Сингапур и США.

2 — Коммерциализация деторождения. Если каждый человек, обладающий достаточными средствами, сможет заказать ребенка, не приведет ли это к росту случаев нарушения прав ребенка? Не станет ли это благодатной почвой для педофилии, детской порнографии и прочих извращений? Будут ли матери, получившие детей посредством эктогенеза, относиться к ним с такой же любовью и заботой, как и те, кто родил и пережил рефлекс Фергюсона? Что если человек закажет ребенка, а потом передумает?

Одним из вариантов решения данной проблемы, является строгий контроль со стороны государства. Другими словами все желающие получить ребенка посредством эктогенеза должны будут проходить тщательное тестирование, чтобы доказать свою пригодность к родительству, то есть получить своего рода лицензию. На этой стадии должны отсеиваться все педофилы и прочие сомнительные личности.

3 — Злоупотребления государствами. Искусственная утроба — это инструмент, дающий невероятную власть, особенно в комплексе с генной инженерией. Все ли страны сумеют правильно воспользоваться этой мощью? Что если кто-то захочет выращивать расу рабов или идеальных солдат?

Хронология

1955 — американский изобретатель Эмануэль М. Гринберг (Emanuel M. Greenberg) подал заявку и в 1957 получил патент на искусственную утробу. Номер патента US2795488A. Это было одним из первых описаний искусственной утробы, хотя в то время уровень развития науки не позволял реализовать его на практике.

1958 — первая попытка создания искусственной матки. Вестин и коллеги (Westin, Nyberg и Enhörning) извлекали эмбрионы кроликов, овец и других животных из маток и поддерживали их развитие в пластиковых камерах с искусственной амниотической жидкостью.

1995 — японский профессор Ёсинори Кувабара (Yoshinori Kuwabara) из Университета Дзюнтэндо (Juntendo University), сделал значительный прорыв в разработке искусственной утробы. Был проведен первый успешный эксперимент, в ходе которого плод животного развивался вне материнского организма на протяжении нескольких недель.

Профессор Кувабара изобрел «мультиматку», то есть крохотное устройство (2 мм в диаметре), в котором могли находиться до 20 яйцеклеток или эмбрионов мышей. Там же их оплодотворяли, после чего эмбрионы развивались пока их не забирали для имплантации в матку суррогатной матери.

После экспериментов над мышами профессор Кувабара извлекал плоды коз на поздних стадиях беременности (60 дней) и помещал их в техноутробы собственного производства. Они представляли собой стерильные пластиковые емкости, заполненные искусственной амниотической жидкостью, в которых поддерживалась температура тела. Также инкубатор Кувабары включал в себя искусственную плаценту и систему кровоснабжения. В нем плод козы развивался на протяжении 3 недель.

2017 — группа ученых из Института медицины Ваканс в Детской Больнице Филадельфии (Children's Hospital of Philadelphia) создали еще один вариант искусственной матки, которую назвали «биомешок» («BioBag»). В эти биомешки были помещены недоношенные четырехмесячные ягнята и сохраняли там жизнеспособность максимум 4 недели.

2021 — ученые из Института Вейцмана в Израиле (Weizmann Institute of Science) смогли вырастить в инкубаторе эмбрионы мышей с 5 по 11 день развития (вынашивание у мышей занимает около 20 дней). Статья об этом была опубликована в журнале Nature. В ходе этого эксперимента внутренние органы эмбриона впервые сформировались, когда эмбрион находился в искусственной среде.

К сожалению после 11 дня зародыши становились слишком крупными, чтобы существовать без плаценты и погибали. После публикации статьи в Nature руководитель группы ученых, профессор Якуб Ханна, сообщил, что они смогли продвинуться дальше и довести до 11 дня эмбрионы, помещенные в искусственную матку в первый день после зачатия. Следующей целью этих ученых является воссоздание полноценной искусственной плаценты, благодаря которой плод сможет дожить до конца «беременности».

2022 — команда исследователей из Нидерландов представила проект EVE Therapy, суть которого в создании искусственной матки для недоношенных младенцев. Система EVE включает в себя резервуар с амниотической жидкостью и систему кровообращения. Проект находится на стадии разработки и тестирования на животных, но уже продемонстрировал способность поддерживать жизнеспособность плодов овец на поздних сроках беременности.

В том же году Хашем Аль-Гайли (Hashem Al-Ghaili), популярный научный коммуникатор и продюсер, представил концепцию EctoLife — футуристического инкубатора для выращивания детей в искусственных матках. Видеопрезентация данной концепции доступна на YouTube (см.раздел «Использованные источники» в конце этой статьи).

2023 — японская группа ученых разработала прототип системы Эксавомб (Exawomb), предназначенной для поддержки роста эмбрионов на поздних стадиях. Этот вариант искусственной утробы оснащен датчиками и системами мониторинга для контроля развития плода в режиме реального времени.

На сегодняшний день (2024), несмотря на все успехи, ученые так и не сумели получить жизнеспособное существо, выращенное в искусственной утробе.

Сопутствующие технологии

Ученым не обязательно нарушать беременность или оплодотворять яйцеклетки, чтобы получить эмбрионы. Теперь можно создавать эмбрионы из фибробластов, то есть из клеток соединительной ткани. Возможно для эмбрионов, созданных из фибробластов, ограничения на исследования будут сняты.

Также в последние годы ученые изучают возможности создания органоидов, то есть миниатюрных копий органов человека, выращенных из стволовых клеток. Некоторые исследования показывают, что можно создать структуры, напоминающие плаценту и амниотическую оболочку. Теоретически это будет использоваться для полноценной искусственной матки.

Пока такие эксперименты находятся на ранней стадии и ограничиваются лабораторными исследованиями, но они могут стать важным шагом на пути к эктогенезу человека.

Искусственный Интеллект

Функционирование полноценного инкубатора с большим количеством искусственных утроб невозможно без специализированного искусственного интеллекта, который будет пристально следить за развитием каждого плода и принимать меры в случае выявления отклонений от нормы.

Ученые из города Сучжоу на востоке Китая сообщили, что разработали систему искусственного интеллекта, которая способна отслеживать рост эмбрионов внутри искусственной матки. Предполагается, что в будущем эту нейросеть можно будет использовать и для выращивания людей.

Прогноз

На сегодняшний день в мире среди биотехнологических лабораторий развернулась настоящая гонка за первенство в создании технологии искусственного выращивания детей. Свои проекты эктогенеза есть у самых разных стран. Пока что максимальный срок, на протяжении которого человеческий плод сохранял жизнеспособность в искусственной матке, составляет примерно 4 недели. Но наука развивается в данном направлении так быстро, что возможно мы увидим первую версию техноутробы уже на протяжении десятилетия. Изобретение искусственной матки приведет к кардинальным изменениям в юридических, социальных и этических оценках всего репродуктивного процесса. Нравится нам это или нет, но скоро дивный новый мир настигнет всех.

Послесловие

Данная статья подготовлена в ходе сбора материала для моей следующей научно-фантастической повести «Никаких шансов на победу». Тема техноматки и эктогенеза также вскользь затрагивалась в моих предыдущих произведениях: «Шалава» и «Многомерная плесень». Всем спасибо за внимание.