La nascita prematura estrema rappresenta ancora oggi una sfida nella neonatologia. Le tecnologie attualmente disponibili spesso non riescono a compensare l’immaturità degli organi dei neonati nè prevenirne gravi conseguenze a lungo termine. In questo contesto, l’utero artificiale emerge come possibile soluzione, permettendo di guadagnare tempo prezioso per completare lo sviluppo del piccolo. Con i primi studi clinici che potrebbero non essere lontani, è interessante capire lo stato attuale dei dispositivi e i limiti etici fino a cui possiamo spingerci.
I rischi della nascita prematura estrema e come ripensare il supporto vitale
Nonostante i notevoli progressi raggiunti negli ultimi decenni nella cura neonatale, la nascita prematura estrema (definita tale alla 22esima settimana di gestazione) rimane una delle principali cause di mortalità e morbidità infantili. Per i pochi bambini che fortunatamente riescono a sopravvivere, la strada poi non è affatto semplice: solo il 6,2% di loro non sviluppa disabilità significative nel corso della vita. Basterebbero però appena 4 settimane in più nel grembo materno per cambiare radicalmente questa prognosi: a 26 settimane la sopravvivenza raggiunge infatti il 99,8% e l’assenza di patologie sale intorno al 41%.
Approfondimento sui rischi della nascita prematura estrema
Il problema principale della nascita prematura è che gli organi non sono ancora sufficientemente sviluppati per sostenere la vita extrauterina. Uno dei fattori più critici è l’insufficienza polmonare: la superficie alveolare ridotta e l’assenza di produzione di surfattante richiedono una ventilazione meccanica per garantire un adeguato scambio di ossigeno. Tuttavia, proprio a causa delle dimensioni ridotte dell’organo, tale supporto spesso risulta inefficace se non addirittura dannoso.
A ciò si aggiunge una forte vulnerabilità alle infezioni, dovuta all’immaturità dei sistemi gastrointestinale e immunitario. Un altro rischio frequente è la retinopatia, che può spesso evolvere fino alla cecità. E poi ci sono anche le complicanze neurologiche, tra cui le emorragie intraventricolari, spesso associate a epilessia, deficit sensoriali e ritardi nello sviluppo cognitivo e motorio. Perfino disturbi del neurosviluppo come l’ADHD mostrano una prevalenza aumentata nei nati estremamente pretermine: circa il 12%, contro il 5% nella popolazione generale.
Di fronte ai limiti degli approcci tradizionali, la comunità scientifica discute da oltre mezzo secolo di una soluzione alternativa: l’ectogenesi parziale, ossia il prolungamento dello sviluppo fetale al di fuori dell’utero materno – ma in un ambiente che ne replichi la fisiologia naturale. Negli ultimi anni questa idea si è tradotta nello sviluppo di due tecnologie: la placenta artificiale e l’utero artificiale. Entrambi hanno l’obiettivo di preservare la respirazione liquida fetale al fine di consentire il completo sviluppo degli organi. E sebbene spesso i due termini vengano confusi, il principio di funzionamento è assai diverso.
La placenta artificiale
La placenta artificiale é più simile ad una ECMO neonatale che tramite una pompa permette di fornire sangue ossigenato e nutrienti al feto attraverso la vena obelicale o giugolare (Figura 1). I polmoni vengono riempiti di liquido (spesso perfluorocarbonato per la sua biocompatibilità e inerzia chimica e biologica), ma il bambino non è completamente immerso in un ambiente che simuli l’utero materno.
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Abbiamo parlato della placenta artificiale anche in questo articolo: Placenta Artificiale: la nuova era delle incubatrici per neonati prematuri
Approfondimento sulla ECMO
L’ECMO (dall’inglese: ExtraCorporeal Membrane Oxygenation) o ECLS (ExtraCorporeal Life Support) è una tecnica di supporto vitale extracorporeo utilizzata temporaneamente nei pazienti con insufficienza cardiaca e/o respiratoria grave potenzialmente reversibile.
Il sistema funziona attraverso una circolazione extracorporea: il sangue venoso viene drenato dal paziente tramite una cannula, convogliato in un ossigenatore a membrana (il cosiddetto “polmone artificiale”), dove avvengono la rimozione dell’anidride carbonica e l’arricchimento in ossigeno. Successivamente, il sangue viene riscaldato e reinfuso nel circolo sanguigno attraverso una linea venosa o arteriosa.
A seconda della configurazione, si distinguono due principali modalità:
- ECMO veno-venosa (VV): fornisce supporto respiratorio, lasciando invariata la funzione cardiaca;
- ECMO veno-arteriosa (VA): supporta sia la funzione respiratoria sia quella cardiaca.
È importante sottolineare che l’ECMO non rappresenta una terapia risolutiva, ma un supporto temporaneo: il suo obiettivo è garantire un’adeguata ossigenazione e perfusione degli organi, offrendo il tempo necessario affinché la condizione patologica sottostante possa risolversi o essere trattata.1
L’utero artificiale
L’utero artificiale, invece, mira proprio a ricreare fedelmente l’ambiente intrauterino naturale, integrando al suo interno anche la stessa placenta artificiale. Il neonato è immerso all’interno di una sacca (biobag) in un liquido sterile artificiale e la circolazione rimane uguale a quella fisiologica dato che entrambe le arterie e la vena ombelicali sono collegate ad un ossigenatore esterno, preservando la dinamica cardiovascolare (Figura 2).
La problematica più complessa di questa tecnologia riguarda in realtà la fase di passaggio dal grembo al dispositivo. Essendo i polmoni dei prematuri non sufficientemente sviluppati per sostenere la respirazione al momento della nascita, una minima inspirazione potrebbe provocarne il collasso irreversibile. Il trasferimento deve quindi avvenire senza alcuno scambio gassoso attraverso procedure precise ed estremamente rapide.
Il sistema Extend e i risultati preclinici
Il sistema più avanzato oggi è EXTEND (EXTrauterine Environment for Neonatal Development). Si tratta di un utero artificiale sviluppato dal team di ricerca del Children’s Hospital di Philadelphia (CHOP) e ora seguito dalla startup Vitara Biomedical2 (Figura 3).
Sono già stati condotti studi preclinici su 300 cuccioli di agnelli con risultati estremamente promettenti. I cuccioli, infatti, sopravvivono nella sacca fino a tre o quattro settimane, mostrando uno sviluppo polmonare e neurologico molto simile a quello naturale – come confermato anche dalle analisi trascrittomiche (RNA) e dall’assenza di lesioni da ventilazione, tipiche invece in caso di utilizzo di sistemi meccanici esterni. Confrontando il cervello degli animali cresciuti nel dispositivo EXTEND con feti della stessa età gestazionale, si nota una somiglianza notevole – a conferma del fatto che lo sviluppo cerebrale non viene alterato. Tuttavia, sebbene gli agnelli possano essere considerati rappresentativi del sistema polmonare, sono anche decisamente più grandi degli umani prematuri e presentano differenze non trascurabili anche in termini di vascolarizzazione cerebrale e ombelicale. La FDA ancora non ha concesso l’approvazione agli studi clinici umani, richiedendo ulteriori evidenze del rapporto rischio-beneficio. Tuttavia, nel 2024 la startup ha ottenuto finanziamenti per quasi 50 milioni di dollari, destinati proprio alla preparazione dei futuri trials
La domanda più complessa a cui rispondere è sapere quanta incertezza siamo pronti ad accettare
Dr An N Massaro, neonatologa della FDA americana
L’alternativa europea: AquaWomb
In Europa, il progetto “Perinatal Life Support“3 ha seguito un approccio diverso, lavorando per anni sull’ottimizzazione di manichini iper-realistici e su protocolli che permettano un passaggio rapido e sicuro del bambino dalla mamma al sistema artificiale, che viene considerata come la fase più critica.
Da questo progetto è nata la start up AquaWomb4, il cui utero artificiale viene spesso descritto come un piccolo acquario – con un fluido amniotico artificiale. Il liquido viene regolarmente sostituito per assicurarne la sterilità e viene mantenuto a una temperatura confortevole (intorno ai 37,6 °C), proteggendo il bambino anche da eventuali urti.
Il dispositivo si compone di un sacco amniotico flessibile, in cui il bambino viene posizionato, circondato da una struttura di silicone assimilabile alla parete uterina. La flessibilità della sacca consente di adattarsi alla crescita del bambino, che può arrivare quasi a raddoppiare il suo peso dalle 24 alle 28 settimane di gestazione. Il fatto che invece la struttura esterna sia più rigida è fondamentale per stimolare il sistema muscolare e osseo del feto, offrendo una resistenza adeguata ai suoi movimenti. Infine, la placenta artificiale consente di apportare i nutrienti e l’ossigeno adeguati, eliminando i prodotti di scarto (Video 1).
Ma la start up non si ferma qui: riprendendo il progetto originale, grande attenzione viene infatti posta anche nella procedura di trasferimento. L’approccio più promettente consiste in un parto cesareo seguito dall’immediato inserimento in un sistema temporaneo chiuso e riempito di liquido amniotico, senza che il bambino nemmeno si accorga di essere nato. Il cordone ombelicale viene poi collegato alla placenta artificiale nel più breve tempo possibile, per assicurare un corretto apporto di ossigeno. L’operazione si stima possa durare al massimo 2 minuti: un tempo veramente ridotto per i medici, soprattutto se si considerano anche le eventuali complicazioni.
La pratica viene testata su un prototipo umanoide, utilizzando direttamente cordoni ombelicali e placente umani al fine di rendere la simulazione più realistica. E questo non è il solo prototipo utilizzato: dato che al momento gli studi clinici non sono ancora possibili, anche i test dell’utero artificiale vengono effettivamente eseguiti con piccoli robot in grado di simulare movimenti, respirazione e condizioni patologiche, dotati di tutti i sensori necessari alle misurazioni.
Infine, il gruppo di ricerca si è anche posto l’obiettivo di migliorare l’estetica del dispositivo (un aspetto che per ora EXTEND non presenta), integrando schermi, aperture per il contatto fisico e una forma che richiami una culla, per favorire il coinvolgimento dei genitori e ridurre lo stress emotivo.
Verso una nuova frontiera della nascita: conclusioni e implicazioni etiche
Attualmente, per nessuno di questi prototipi sono stati autorizzati degli studi clinici umani. Tuttavia, visto il loro stato di avanzamento, questa fase non sarà lontana. E allora ci si comincia a porre anche degli interrogativi etici: l’utero artificiale rappresenta un potenziale cambiamento su come la nostra società percepisce la nascita stessa e sui concetti di “feto” e “stato morale”.
L’organizzazione mondiale della sanità definisce la nascita come “la completa espulsione o estrazione del prodotto del concepimento dal corpo materno”.
WHO5
Si tratta di una definizione molto tecnica e poco umana, ma con importanti implicazioni legali, che definisce il piccolo come un vero e proprio paziente, avente quindi anche specifici diritti. L’utero artificiale mette in discussione questa dicotomia tradizionale, introducendo una fase inedita dello sviluppo umano, che non è più intrauterina ma non può ancora essere considerata pienamente neonatale, da cui deriva una significativa complessità nella definizione del perimetro giuridico e dello status morale.
Sarà inoltre fondamentale stabilire i criteri di utilizzo della tecnologia, definendo in quali casi potrebbe essere proposta in alternativa agli approcci tradizionali. E, almeno inizialmente, i costi elevati potrebbero limitarne l’accesso ai paesi (e alle famiglie) con maggiori risorse, ponendo ulteriori questioni di equità.
Sebbene siamo ancora ben lontani dall’immaginare una gravidanza interamente extracorporea, i dispositivi come EXTEND e AquaWomb hanno dimostrato che la gestazione artificiale è tecnicamente possibile. Restiamo in attesa dei primi studi clinici, ma è chiaro che siamo di fronte ad un sistema che potrebbe rivoluzionare la cura neonatale.
- Ospedale Pediatrico Bambin Gesù ↩︎
- Vitara Biomedical – Company Website ↩︎
- Perinatal Life Support – Project Website ↩︎
- AquaWomb – Company Website ↩︎
- WHO – How can infant and perinatal mortality rates be compared internationally? ↩︎
