Incubadoras e respiradores são inestimáveis ao tratar crianças extremamente prematuras, mas eles são algo bem distante do conforto do útero materno. Em um esforço para criar um ambiente que se aproxime mais da coisa de verdade, pesquisadores agora desenvolveram um útero artificial que pode reduzir dramaticamente a mortalidade e a doença em prematuros.

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O time de pesquisa, liderado por Alan Flake, do Hospital Infantil da Filadélfia, mostrou que é possível sustentar cordeiros extremamente prematuros em um útero artificial externo e recriar as condições necessárias para o desenvolvimento gestacional normal. Os cordeiros conseguiram crescer dentro do dispositivo cheio de fluido, que os sustentou por um período recorde de quatro semanas. Testes subsequentes nos cordeiros indicaram desenvolvimento normal do cérebro, pulmões e outros órgãos. Pode levar mais uma década até essa tecnologia poder ser usada em bebês humanos prematuros, mas é um passo importante nessa direção. Os detalhes do novo estudo podem ser encontrados na Nature Communications.

Todo ano nos Estados Unidos, aproximadamente 30 mil nascimentos são criticamente prematuros, o que quer dizer bebês que nascem antes de 26 semanas de gestação (uma gestação normal é de 37 semanas). Prematuridade extrema é a principal causa de mortalidade e enfermidade infantil, causando um terço de todas as mortes infantis e metade dos diagnósticos de paralisia cerebral. Mas as práticas médicas estão melhorando claramente, empurrando os limites da viabilidade fora do útero para a gestação de 22 a 23 semanas de gestação. Esses pequenos bebês, que geralmente não pesam mais do que 600 gramas, têm cerca de 30% a 50% de chances de sobrevivência. Cerca de 90% dos que sobrevivem costumam ter complicações relacionadas à saúde, como doenças crônicas nos pulmões e complicações surgindo do fraco desenvolvimento de órgãos.

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A abordagem convencional para o tratamento de prematuros. (Imagem: The Hudson Family/Flickr)

Atualmente, o melhor que podemos fazer por esses prematuros é colocá-los em uma incubadora e ajudá-los com suas funções corporais ainda em desenvolvimento. “O tratamento convencional envolve apoiar as funções dos órgãos, entubação, respiração mecânica e ventilação dos pulmões baseada em gases”, apontou o coautor do estudo Emily Partridge, na coletiva de imprensa. “Normalmente, pulmões são submersos em fluido [no útero], mas métodos de tratamento com gases prejudicam o desenvolvimento pulmonar, causando complicações de saúde pelo resto da vida.” Além de serem duros para os pulmões dos prematuros e para o desenvolvimento dos órgãos, esses tratamentos padrão podem expor os bebês a patógenos infecciosos.

O novo sistema é um esforço para nos afastarmos da abordagem desajeitada e simular as condições do útero materno o máximo possível. Em experimentos, Flake e seus colegas usaram um ambiente semi-fechado e coberto de líquido consistindo de um “saco biológico” de polietileno que usa o cordão umbilical do bebê para criar um circuito de oxigênio.

Depois de uma cesariana, seis fetos de cordeiro prematuros foram colocados em seus próprios sacos de plástico (os cordeiros foram usados pois o desenvolvimento pré-natal dos cordeiros é bem similar ao dos humanos). Os cordeiros cresceram no dispositivo como cresceriam normalmente, desenvolvendo em um ambiente de temperatura controlada quase estéril. Eles respiraram no fluido amniótico, enquanto seus corações bombeavam sangue através dos cordões umbilicais até um sistema de troca de gases fora do saco. Monitores eletrônicos mediram seus sinais vitais, fluxo sanguíneo e outras funções importantes.

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Imagem: Children’s Hospital of Philadelphia.

Os cordeiros, que estavam no equivalente biológico de uma gestação de 23 a 24 semanas do estágio prematuro humano quando o experimento começou, se desenvolveram normalmente, marcando a primeira vez que os cientistas conseguiram isso fora do útero. “Nós ficamos impressionados com o quão bem isso funcionou”, Flake comentou na entrevista coletiva.

Diferentemente de esforços anteriores, o novo sistema não usa uma bomba externa para incentivar a circulação; o feto faz todo o esforço. Isso é importante porque até a pressão artificial mais gentil pode sobrecarregar fatalmente um coração em desenvolvimento. Outro bônus foi que o novo sistema não precisa de um respirador artificial. Em vez disso, o coração do bebê bombeia o sangue através do cordão umbilical até o sistema externo de oxigenação de baixa resistência que substitui a placenta da mãe. O fluido amniótico artificial, uma solução eletrolítica fabricada em laboratório, simula as condições dentro do saco coberto de fluido da mãe, permitindo que os pulmões e outros órgãos se desenvolvam mais naturalmente enquanto o protege do mundo exterior.

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O sistema “saco biológico” em uso. A imagem à esquerda mostra um cordeiro no dia 107 de gestação e no dia 4 do suporte externo. A imagem à direita mostra o mesmo cordeiro no dia 28 do suporte externo. (Imagem: E. A. Partridge et al., 2017/Nature Communications)

Antes do novo estudo, a duração máxima que um feto de cordeiro foi sustentado em um sistema artificial foi de 60 horas, mas os animais usados nesses experimentos sofreram dano cerebral. O novo sistema tem demonstrado funcionar por pelo menos 670 horas, ou 28 dias, deixando os prematuros de 23 semanas mais próximos ao estágio de 28 semanas. Testes posteriores nos cordeiros, incluindo alguns eutanasiados logo após serem removidos dos sacos, mostraram que eles se desenvolveram normalmente. Como Flake disse, “nos testes, o desenvolvimento dos cordeiros alcançou o desenvolvimento de fetos normais”. Os cordeiros mostraram pressão sanguínea normal, circulação, parâmetros metabólicos, crescimento, desenvolvimento dos pulmões e desenvolvimento do cérebro. O cordeiro mais velho agora tem um ano e está indo muito bem.

É importante notar que o sistema não foi feito para aumentar a viabilidade fora do útero antes das 23 semanas. E também não é feito para desenvolver o bebê até o final da gestação. Ele é, na verdade, uma ponte entre o útero da mãe e o mundo exterior, suportando o bebê da semana 23 até a semana 28 da gestação. Depois desse tempo, os efeitos da prematuridade são mínimos. Alguns cientistas especulam que eventualmente nós consigamos sustentar um feto fora do útero do momento da concepção até a hora certa do nascimento, mas Flake reiterou que seu sistema não tem nada a ver com essa visão futurista. “Não existe tecnologia, nem no horizonte futuro, que possa suportar os fetos desde o estágio embrionário”, ele disse. “Eu me preocuparia muitos se outras pessoas quisessem usar esse dispositivo para estender a viabilidade [fora do útero].”

Os pesquisadores disseram que mais trabalho precisa ser feito antes que seu sistema possa ser testado em bebês humanos. Primeiro, o sistema precisa ser diminuído. Cordeiros são aproximações razoáveis dos humanos, mas fetos humanos têm cerca de um terço do tamanho dos cordeiros. Flake disse que seu time precisa ter certeza de que as bombas auto-funcionais ainda funcionem com corpos menores.

Como uma nota final, os pesquisadores enfatizaram que seu sistema não implica em sacos transparentes de fetos pendurados nas paredes de UTIs. Quando estiver pronto para o uso humano, o sistema consistiria de uma câmara cheia de fluido amniótico. Como um útero normal, ele seria fechado do mundo externo. Uma câmera especial de visão noturna seria instalada dentro do local, permitindo que a equipe médica e os pais monitorem o bebê com o tempo. Outros instrumentos seriam usados para monitorar os sinais vitais e outras medidas importantes para a saúde.

Pode soar como um afastamento radical do atual modelo de incubadora, e ele é, mas o time tem a ideia correta. Quanto mais nos aproximarmos das condições do útero, melhor, e uma forma completamente nova de tratarmos os prematuros é provavelmente só o começo.

[Nature Communications]

Imagem do topo: Karen Abeyaseker / Creative Commons