用机器“孵小孩”,能实现吗?

作者: 一只哈代

来源: 我是科学家iScientist

发布日期: 2021-07-06

本文探讨了人造子宫技术的发展及其在辅助生殖和提高早产儿生存率方面的应用前景,同时提出了技术进步带来的伦理和社会问题。

人类生育力下降,已经成为越来越严重的社会问题。不孕不育症影响着全球数以百万计的育龄人,据世界卫生组织估算,全球共有4800万对夫妇和1.86亿人患不孕不育症。辅助生殖技术、人工授精和体外受精-胚胎移植无疑能帮助很多家庭迎来盼望已久的新成员,但辅助生殖技术并不能解决所有问题,对于那些没有合适的生理条件去孕育胎儿的人群,无疑需要新的医疗技术来给他们希望。

你或许已经想到了科幻设定中的人造子宫,没错,如果有了成熟的体外孕育生命的技术,就能帮助更多的家庭拥有自己的孩子。

其实“人造子宫”并不是一个新鲜的词汇,早在百年前,它就作为一个超越了时代纲常的前卫概念诞生在剑桥大学的校园里。那是1923年2月4日,“异教徒讨论俱乐部”的活跃成员、英国生理学家和哲学家约翰·斯科特·霍尔丹做了一场令人印象深刻的演讲《代达罗斯,或科学与未来》。

他虚构了一封150年后一名本科生写给导师的信,描述了1951年的两位科学家杜邦和施瓦茨从一名死去的女子体内取出卵巢,并在液体中保存了长达二十年。在这期间,这颗卵巢每个月都会产生新鲜的卵子,其中90%都可以受精并以“体外发育”的方式成长为足月的婴儿。不仅如此,通过这封来自未来的信,霍尔丹还大胆预测了在2073年,仅有30%的孩子来自母亲的子宫。

格林伯格的设计包括一个用来放置充满羊水的胎儿的水箱、一个连接到脐带的机器、血泵、一个人造肾脏和一个热水器。人造子宫作为一个颇具争议的话题在二十世纪中晚期被反复提及与讨论,其支持者们的终极目标虽然考虑的是实现在体外将受精卵培养至发育成熟,但从医学角度出发,利用人造子宫提高早产儿的生存率更加容易实现。

早期数据表明,不到23周的早产儿生存的可能性几乎为零,虽然24周的存活率为55%,但是对于23周的宝宝们来说,存活率仅有23%。

1987年,关注早产儿生存问题的日本顺天堂大学教授桑原义典开发了一种称为EUFI的系统,即宫外胎儿孵化。通过创造与母山羊体内相似的人造羊水环境,桑原义典的团队让发育到17周的山羊胎儿在体外成活了165小时零五分钟。

在后续的实验中,桑原的团队将培养时间成功延长至三周直到山羊足月,但因为山羊胎儿在扭动和踢腿时往往会夹住或拉出导管,因此桑原用肌肉松弛剂使它们瘫痪。松弛剂的弊端是让胎儿无法在没有帮助的情况下站立或呼吸,因此,当研究人员在4周后移除呼吸机时,山羊就在数小时内死亡。

到了2017年,费城儿童医院的阿南·弗雷克成功将发育到中期(115至120天,相当于人类妊娠周期22-24周)的山羊胎儿在“人造子宫”中维持了4周,让小羊幸运的长到了能离开羊水环境使用普通呼吸机生存的月龄,对于胎龄更小的羊(105至108天),弗雷克同样将其在体外成功培育了4周(最终因动物协议的限制而停止)。

顺带一提,虽然人造子宫尚未应用到早产儿的临床看护,但根据2010年的数据,随着医疗水平的提高,低于23周的早产儿生存率已升高至15%,相信未来这一数字还将继续上升。

在众多科学家出于伦理考虑倾向于仅用人造子宫帮助早产儿时,少数人依旧相信可以完全依托人造子宫孕育生命,其中就有美国康奈尔大学生殖医学和不育症研究中心的负责人刘洪清博士。

与之前依托机械的模式完全不同,刘洪清所做的是在体外重新构建出“子宫”这个器官。自2001年起,她就开始在实验室培养组织子宫内膜。她在植入前将受精的人类卵子与子宫内膜细胞一起培养,使子宫内膜细胞首先在不到1厘米宽的塑料井中的胶原蛋白基质中生长,让细胞形成类似于子宫内膜组织的多层栓塞。

最终筑造出一个由胶原质和软骨素构成可以被生物分解的子宫形状的支架,然后在上面“播种”子宫内膜细胞,当稳定后将用作支架的物质分解掉,就顺利的构建了三维的“人造子宫”。2003年,刘洪清的团队让小鼠胚胎顺利地在人造子宫中着床并且几乎走完了发育全程。

虽然刘洪清并未公布她的数据,但在今年3月17日,以色列魏茨曼科学研究所的雅各布·汉纳团队在自然杂志上发表了他们的研究,汉纳的团队将5天大的原肠胚前的小鼠胚胎在体外机械胚胎中成功培育到了第11天(超过小鼠胚胎发育周期的一半),使其顺利地长出了心脏、头部和四肢。

就在2021年的5月26日,国际干细胞研究学会表示将放宽科学家培养人类胚胎的时间,但这未必意味着“机器生娃”时代来临,更可能是为了理解人类胚胎的发育,而在伦理允许的范围内给出更大的研究空间。人造子宫如果使用得当,可以拯救无数早产儿,让他们健康成长。但技术的使用不当,也可能引发种种不可预期的社会问题。技术的进步,应当始终服务于人类的福祉。我们还需要更多的时间进行伦理学上的思考及辩论。

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