玻璃瓶里育嬰兒——聊聊人造子宮

當(dāng)你看到此題目，一定會(huì)立即想到試管嬰兒吧。如今人們對試管嬰兒已不陌生了，在你身邊或許就有通過此技術(shù)誕生的朋友、同學(xué)或同事。

通俗地說，試管嬰兒技術(shù)就是體外受精+胚胎移植，也就是輔助生殖技術(shù)。這一技術(shù)是通過人工干預(yù)的方式，用來治療不孕不育夫婦達(dá)到生育的目的。將精子和卵子在體外的培養(yǎng)皿中受精、分裂和發(fā)育，形成早期胚胎，隨后把胚胎移植到子宮，繼續(xù)發(fā)育直至分娩。實(shí)際上，試管嬰兒的早期胚胎只在體外培養(yǎng)6-7天，就移入母體了。

世界首例試管嬰兒誕生于1978年7月25日。臺(tái)灣首例試管嬰兒誕生于1985年4月26日，香港和大陸首例試管嬰兒分別誕生于1986年12月和1988年3月10日。截止2018年，40年間，全世界試管嬰兒總數(shù)約有800萬例。中國生物網(wǎng)站等報(bào)道,我國每年出生的試管嬰兒30萬例。

自古以來，人類通過戀愛結(jié)婚，生兒育女是自然現(xiàn)象和規(guī)律。未來，有些女性或許出于某種原因，可能不愿或不能生育，于是“人造子宮”技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。

完整和精準(zhǔn)的人造子宮，應(yīng)該是精卵結(jié)合、分裂和發(fā)育形成胚胎，最終發(fā)育成嬰兒的全過程，都是在體外的“玻璃”瓶里完成。但是，科學(xué)家的初衷是利用人造子宮挽救早產(chǎn)兒的生命。

正常情況下，女性的妊娠期為40周左右。少于37周孕期誕生的嬰兒叫早產(chǎn)兒或未成熟兒。由于早產(chǎn)兒的器官未發(fā)育成熟，難于適應(yīng)子宮外環(huán)境的驟然變化，易發(fā)生多種疾病，甚至死亡。因此有些人不愿意哺養(yǎng)有缺陷的早產(chǎn)兒而棄之，讓其自生自滅，未免太殘忍了?；蛘哂捎诟鞣N原因沒有自然誕生而夭折。在北京自然博物館就保存了一些令人心酸的早產(chǎn)嬰兒在玻璃標(biāo)本箱的標(biāo)本。

于是人們就想，能不能人工制造類似母體子宮的工具來挽救早產(chǎn)兒的生命。德國猶太人馬丁·康尼的老師受到巴黎動(dòng)物園家禽保溫室的啟發(fā)，創(chuàng)造出世界第一個(gè)早產(chǎn)兒保溫箱?？的岚驯叵鋷У矫绹?，冒著千夫所指的罵名，在某小島游樂園舉辦了早產(chǎn)兒展覽，展覽館外面寫著“全世界都愛寶寶”。

把早產(chǎn)兒拿來展覽是否太缺德了？誰知康尼良心好苦。背著千夫罵名，表面看是一個(gè)展覽場所，但其內(nèi)部仿佛是個(gè)診所，有醫(yī)生和護(hù)士。這個(gè)保溫箱是經(jīng)過改造的，溫度、濕度和空氣等都可調(diào)節(jié)。不愿撫養(yǎng)早產(chǎn)兒的婦女,可以把早產(chǎn)兒送到這兒,免費(fèi)撫養(yǎng)。

人們要問，經(jīng)費(fèi)從何而來？答案是展覽館門票。從1903到1943年間，康尼挽救了約6500個(gè)早產(chǎn)兒。

這就是對生命的熱愛,值得點(diǎn)贊！

百年探索

新生兒的孕育和誕生是一條漫漫長路，而子宮是胚胎成長的溫床，胎兒在這里形成、生長和發(fā)育至誕生。子宮一旦有損傷或功能失常，胚胎就不能正常發(fā)育，也就無新生兒了。

人造子宮不是空穴來風(fēng)。早在1924年，英國人約翰·思維德·霍爾丹就預(yù)言，今后將有七成胚胎在體外發(fā)育來到世界。

1969年，法國科學(xué)家最先利用人造子宮孕育小羊胎兒，雖然胚胎在人造子宮僅活了兩天，但這是世界首例。

1987年，日本科學(xué)家桑原義典，開發(fā)出一種稱為EUFI(宮外胎兒孵化器)。此孵化器創(chuàng)造與山羊體內(nèi)相似的人造羊水環(huán)境。他們將發(fā)育17周的山羊胚胎放置在孵化器內(nèi)培養(yǎng)三周，足月生產(chǎn)。

2002年，美籍華裔科學(xué)家康內(nèi)爾大學(xué)的劉洪清指出，確實(shí)有一些病人需要人造子宮技術(shù)來幫助解決不孕等問題。傳統(tǒng)上胎兒在母體子宮內(nèi)發(fā)育，研究起來極其困難，而人造子宮技術(shù)可以為解決這一難題提供理想模型，這就是他們研究的初衷。他們從婦女子宮內(nèi)膜采集了子宮內(nèi)膜細(xì)胞，將細(xì)胞置于由生物可降解材料制成的模擬子宮內(nèi)部形狀的支架上，當(dāng)支架分解后形成類似于人體子宮內(nèi)膜的三維組織。他們將早期胚胎與人造子宮結(jié)合后，觀察到胚胎的著床現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到第六天止步，因?yàn)槊绹?guī)定用于體外發(fā)育研究的胚胎不允許超過14天。

2003年，劉洪清等把老鼠受精卵放入子宮后，證實(shí)受精卵可以著床，但不能正常發(fā)育。

2017年美國費(fèi)城兒童醫(yī)院的阿南弗雷克團(tuán)隊(duì)制造的人造子宮是一種生物袋，看起來像一個(gè)塑料膠袋，其中充滿羊水，含有鹽和其它電解質(zhì)溫水，袋外配置了一個(gè)機(jī)器胎盤，其血管與早產(chǎn)小羊的臍帶相連。人造子宮有管道，可注入羊水。研究者從懷孕105-120天的母羊體內(nèi)取出8只羊胚，其中5只相當(dāng)于23周人類胎兒(1)，另外3只孕期略長。把這些羊羔植入“人造子宮”，培養(yǎng)4周后，有健康小羊羔出生。這是羊羔在人造子宮首次孕育成功的實(shí)驗(yàn)。

人造子宮迎來大突破

2021年，以色列科學(xué)家雅克布漢納團(tuán)隊(duì)在《自然》雜志發(fā)表了他們的研究結(jié)果。他們從母鼠體內(nèi)取出懷孕5天，由250個(gè)細(xì)胞組成的胚胎，此期胚胎已經(jīng)出現(xiàn)內(nèi)外層之別，其中的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)分化為外胚層和原始內(nèi)胚層。隨后，將胚胎置入“人造子宮”里培養(yǎng)，6天后小鼠胚胎發(fā)育出心臟、胃、頭部和四肢。為了搞清楚這些胚胎與正常發(fā)育的胚胎的區(qū)別，他們在培養(yǎng)過程中加了熒光基團(tuán)，用以標(biāo)記不同器官。結(jié)果顯示，在“人造子宮”發(fā)育的胚胎與子宮發(fā)育的胚胎，基本一致。小鼠看來是健康的，但在第11天（即培養(yǎng)了6天）后死去。他們認(rèn)為，這可能是胚胎生長了10多倍，體積和重量大，無法從人造子宮獲得足夠的營養(yǎng)。也就是說，靠這臺(tái)“人造子宮”系統(tǒng),老鼠胚胎正常生活6天，即完成妊娠期的三分之一（老鼠妊娠期是20-21天），說明這個(gè)“人造子宮”無法把鼠胚培養(yǎng)到出生。不過, 結(jié)果說明人為干預(yù)的妊娠從“孕后期”拓展到“孕前期”,很有意義。漢納團(tuán)隊(duì)的下一個(gè)目標(biāo)，不是從小鼠體內(nèi)取出胚胎再培養(yǎng)，而是直接通過干細(xì)胞制造“人工胚胎”，然后, 將人工胚胎移到人造子宮進(jìn)行培養(yǎng)，即實(shí)現(xiàn)用“玻璃”瓶培育胎兒的夢想。

突破·世界第一例人工合成胚胎問世

2022年8月1日的《細(xì)胞》雜志報(bào)道，漢納制備了一個(gè)透明的《人造子宮 》器皿,內(nèi)含生命所需的營養(yǎng)物質(zhì)，并將此器皿置于可旋轉(zhuǎn)的圓筒里，并裝了小鼠胚胎在正常子宮的氣壓環(huán)境。他們在沒有卵子、精子和子宮的情況下，將經(jīng)過處理過的小鼠干細(xì)胞置入“人造子宮”培養(yǎng)。這些干細(xì)胞聚集在一起形成團(tuán)塊，在一萬塊細(xì)胞團(tuán)中，只有50塊向著胚胎樣的結(jié)構(gòu)發(fā)育，它們在“人造子宮”存活了8.5天。在培養(yǎng)的第8天時(shí)，已經(jīng)發(fā)育出大腦、心臟、血管和腸道，甚至出現(xiàn)血液循環(huán)的現(xiàn)象。不過，構(gòu)造出來的人工胚胎的和正常的胚胎還是不一樣的。

與此同時(shí)，2022年8月25曰《自然》雜志報(bào)道，英國馬格達(dá)萊納˙澤爾尼克˙戈茨和其他單位合作，也獲得同樣的創(chuàng)舉。他們將小鼠干細(xì)胞、滋養(yǎng)層干細(xì)胞和誘導(dǎo)胚外內(nèi)胚層干細(xì)胞結(jié)合在一起，結(jié)果獲得了一種能發(fā)育到形成神經(jīng)胚之后的胚狀體模型，相當(dāng)于小鼠自然發(fā)育的8.5天，并形成了所有腦區(qū)域、一個(gè)神經(jīng)管、一個(gè)搏動(dòng)的心臟和一個(gè)腸管。

中國人造子宮的研究

我國每年新生兒約2000多萬，其中200多萬是早產(chǎn)兒，約100萬死于早產(chǎn)，這個(gè)數(shù)字還在不斷增加。當(dāng)下，早產(chǎn)兒是新生兒死亡的主要原因。

2020年，鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院等團(tuán)隊(duì)，成功實(shí)施了我國首例人造子宮體外培養(yǎng)胎羊試驗(yàn)，為早產(chǎn)兒在體外完成最后階段的發(fā)育帶來希望。

“子宮”由誰來掌控

子宮這個(gè)最初生命的繁衍地，在人類生活中起著非常重要的作用。自古以來，女性結(jié)婚生子，相夫教子，天經(jīng)地義。大凡女性都想戀愛，渴望有家庭，母性和愛孩子是天性。但是，天性與事業(yè)有矛盾時(shí)，有人選擇事業(yè)，放棄家庭和生兒育女，因?yàn)樯鷥河ㄈヌ鄷r(shí)間和精力，影響事業(yè)；有人選擇家庭和生兒育女，放棄事業(yè)；還有女性千方百計(jì)想要生育。各有所求，無可厚非。有的因傳宗接代的世俗觀念根深蒂固，認(rèn)為斷了香火，是不可饒恕的！

但是，女性并非是生育工具，是否生育是她們的權(quán)利和自由。其他人甚至親人也不能對此說三道四，橫加干涉，要尊重她們的選擇。

科學(xué)家創(chuàng)造人造子宮的初衷是為了拯救早產(chǎn)兒的生命，幫助無法生育的家庭也能有自己的孩子，擺脫婦女不能生育的痛苦。

科學(xué)技術(shù)是人類進(jìn)步的搖籃，將不可能變成可能，將夢想變成現(xiàn)實(shí)。起初，人們認(rèn)為人造子宮是奇談怪論，但現(xiàn)在已經(jīng)橫空出世，未來的嬰兒或?qū)⒃隗w外的“玻璃”瓶內(nèi)培育而誕生，女性再不必為了生娃而犯愁，可以掌控自身的“子宮”。

人造子宮是福兮禍兮

生孩子需要女人嗎？原本是是一句玩笑話，當(dāng)下，卻成了生物學(xué)界和倫理界的嚴(yán)肅話題。

人造子宮技術(shù)將從根本上改變?nèi)祟悅鹘y(tǒng)的繁殖觀念，徹底解決解放女性生育過程難題的技術(shù)瓶頸。沒有十月懷胎的大腹便便的負(fù)擔(dān)，沒有分娩時(shí)的痛苦，還有助于解決生育難題對家庭帶來的困擾。一舉多得，喜不勝收！

人造子宮技術(shù)的出現(xiàn)讓人浮想聯(lián)翩，雖然目前技術(shù)還停留在胚胎后期階段，還不具備從受精卵開始到成熟胎兒全過程，但是有朝一日，一旦實(shí)現(xiàn)，那就是從根本上改變?nèi)祟惖姆毖苓^程。這樣一來，性與生殖可以分開，男女性結(jié)合的目的是什么？家庭的基礎(chǔ)能否動(dòng)搖？人造子宮出生的孩子是否會(huì)減弱母子感情？沒有孩子是母體身上掉下來的肉的親情會(huì)怎樣？孩子由誰來撫養(yǎng)？更可怕的是，不負(fù)責(zé)任的父母會(huì)否拋棄孩子？孩子的健康和疾病如何處置？再者，如果孩子來自單克隆或干細(xì)胞又會(huì)怎樣？如果與最新的基因編輯相結(jié)合，會(huì)不會(huì)產(chǎn)生奇形怪狀的人？凡此種種，均需認(rèn)真思考和對待。

繁衍從一種自然規(guī)律變成工廠化所發(fā)生的一系列問題，需要更多時(shí)間來研究，需要更多的思索和討論。

未來的未來

技術(shù)永遠(yuǎn)是一把雙刃劍。雖然人造子宮研究難度很大，不小于當(dāng)初的登月，但科技總會(huì)按照人們的理想發(fā)展。

未來的人類，不需要卵子、精子和子宮，只要幾小團(tuán)干細(xì)胞，在體外裝置的“人造子宮”中生長發(fā)育，就可制造出“人類”即合成胚胎+人造子宮。

當(dāng)下，社會(huì)節(jié)奏飛快，孕育嬰兒開支高，同時(shí)，女性分娩時(shí)的巨大疼痛、有人甚至難產(chǎn)，流血過多帶來潛在的死亡風(fēng)險(xiǎn)、還有不愿意結(jié)婚或生育等，在這種背景下“人造子宮”技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

科學(xué)家可以利用在宮外培養(yǎng)的胚胎，觀察過去未能見到的胚胎發(fā)育狀況，比如為何有人過早發(fā)生流產(chǎn)、為何胎兒發(fā)生缺陷等等。

雖然人造子宮在小鼠的實(shí)驗(yàn)中取得很大進(jìn)展，但是，用“人造子宮”獲得人類胚胎，除了倫理問題，技術(shù)上還是有很大的障礙，如人類滋養(yǎng)層細(xì)胞的提取尚未解決等。

國際干細(xì)胞研究協(xié)會(huì)規(guī)定，在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)人類胚胎不能超過兩周。2021年5月，協(xié)會(huì)放寬了不能超過兩周的規(guī)定，不過，對于兩周以上的研究項(xiàng)目建議要嚴(yán)格審核，在此基礎(chǔ)上，決定是繼續(xù)或停止實(shí)驗(yàn)，并在保證安全前，不要輕于編輯基因，避免發(fā)生道德問題。放寬規(guī)定是否可認(rèn)為“人造子宮”研究將不再受限制，預(yù)示“工業(yè)化”生育時(shí)代正向人類走來， “人造子宮”能從科幻走向現(xiàn)實(shí)嗎?

思考問題：您是否支持不需要卵子、精子和子宮、而用合成胚胎+人造子宮來代替女性生孩子？

注釋：

(1)22-23周是人類最早可以出生并在宮外存活的胎兒。

(2)干細(xì)胞是一類具有自我更新、高度増殖、和多向分化潛能的細(xì)胞群體,可以進(jìn)一步分化為各種不同的組織細(xì)胞,從而構(gòu)成機(jī)體各種組織器官。

文章由科普中國-星空計(jì)劃（創(chuàng)作培育）出品，轉(zhuǎn)載請注明來源。

作者：嘮科開腦洞 科普團(tuán)隊(duì)

審核：王姝 博士 北京協(xié)和醫(yī)院婦產(chǎn)科副主任醫(yī)師、碩士生導(dǎo)師