當你看到此題目,一定會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誕生的朋友、同學或同事。

通俗地說,試管嬰兒技術就是體外受精+胚胎移植,也就是輔助生殖技術。這一技術是通過人工干預的方式,用來治療不孕不育夫婦達到生育的目的。將精子和卵子在體外的培養皿中受精、分裂和發育,形成早期胚胎,隨后把胚胎移植到子宮,繼續發育直至分娩。實際上,試管嬰兒的早期胚胎只在體外培養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約有800萬例。中國生物網站等報道,我國每年出生的試管嬰兒30萬例。

自古以來,人類通過戀愛結婚,生兒育女是自然現象和規律。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”技術便應運而生。

完整和精準的人造子宮,應該是精卵結合、分裂和發育形成胚胎,最終發育成嬰兒的全過程,都是在體外的“玻璃”瓶里完成。但是,科學家的初衷是利用人造子宮挽救早產兒的生命。

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兒或未成熟兒。由于早產兒的器官未發育成熟,難于適應子宮外環境的驟然變化,易發生多種疾病,甚至死亡。因此有些人不愿意哺養有缺陷的早產兒而棄之,讓其自生自滅,未免太殘忍了。或者由于各種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嬰兒在玻璃標本箱的標本。

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兒的生命。德國猶太人馬丁·康尼的老師受到巴黎動物園家禽保溫室的啟發,創造出世界第一個早產兒保溫箱。康尼把保溫箱帶到美國,冒著千夫所指的罵名,在某小島游樂園舉辦了早產兒展覽,展覽館外面寫著“全世界都愛寶寶”。

把早產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,表面看是一個展覽場所,但其內部仿佛是個診所,有醫生和護士。這個保溫箱是經過改造的,溫度、濕度和空氣等都可調節。不愿撫養早產兒的婦女,可以把早產兒送到這兒,免費撫養。

人們要問,經費從何而來?答案是展覽館門票。從1903到1943年間,康尼挽救了約6500個早產兒。

這就是對生命的熱愛,值得點贊!

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、生長和發育至誕生。子宮一旦有損傷或功能失常,胚胎就不能正常發育,也就無新生兒了。

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

1969年,法國科學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,日本科學家桑原義典,開發出一種稱為EUFI(宮外胎兒孵化器)。此孵化器創造與山羊體內相似的人造羊水環境。他們將發育17周的山羊胚胎放置在孵化器內培養三周,足月生產。

2002年,美籍華裔科學家康內爾大學的劉洪清指出,確實有一些病人需要人造子宮技術來幫助解決不孕等問題。傳統上胎兒在母體子宮內發育,研究起來極其困難,而人造子宮技術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。他們從婦女子宮內膜采集了子宮內膜細胞,將細胞置于由生物可降解材料制成的模擬子宮內部形狀的支架上,當支架分解后形成類似于人體子宮內膜的三維組織。他們將早期胚胎與人造子宮結合后,觀察到胚胎的著床現象。實驗進行到第六天止步,因為美國規定用于體外發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,證實受精卵可以著床,但不能正常發育。

2017年美國費城兒童醫院的阿南弗雷克團隊制造的人造子宮是一種生物袋,看起來像一個塑料膠袋,其中充滿羊水,含有鹽和其它電解質溫水,袋外配置了一個機器胎盤,其血管與早產小羊的臍帶相連。人造子宮有管道,可注入羊水。研究者從懷孕105-120天的母羊體內取出8只羊胚,其中5只相當于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驗。

人造子宮迎來大突破

2021年,以色列科學家雅克布漢納團隊在《自然》雜志發表了他們的研究結果。他們從母鼠體內取出懷孕5天,由250個細胞組成的胚胎,此期胚胎已經出現內外層之別,其中的內細胞團分化為外胚層和原始內胚層。隨后,將胚胎置入“人造子宮”里培養,6天后小鼠胚胎發育出心臟、胃、頭部和四肢。為了搞清楚這些胚胎與正常發育的胚胎的區別,他們在培養過程中加了熒光基團,用以標記不同器官。結果顯示,在“人造子宮”發育的胚胎與子宮發育的胚胎,基本一致。小鼠看來是健康的,但在第11天(即培養了6天)后死去。他們認為,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。也就是說,靠這臺“人造子宮”系統,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“人造子宮”無法把鼠胚培養到出生。不過, 結果說明人為干預的妊娠從“孕后期”拓展到“孕前期”,很有意義。漢納團隊的下一個目標,不是從小鼠體內取出胚胎再培養,而是直接通過干細胞制造“人工胚胎”,然后, 將人工胚胎移到人造子宮進行培養,即實現用“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《細胞》雜志報道,漢納制備了一個透明的《人造子宮 》器皿,內含生命所需的營養物質,并將此器皿置于可旋轉的圓筒里,并裝了小鼠胚胎在正常子宮的氣壓環境。他們在沒有卵子、精子和子宮的情況下,將經過處理過的小鼠干細胞置入“人造子宮”培養。這些干細胞聚集在一起形成團塊,在一萬塊細胞團中,只有50塊向著胚胎樣的結構發育,它們在“人造子宮”存活了8.5天。在培養的第8天時,已經發育出大腦、心臟、血管和腸道,甚至出現血液循環的現象。不過,構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,2022年8月25曰《自然》雜志報道,英國馬格達萊納˙澤爾尼克˙戈茨和其他單位合作,也獲得同樣的創舉。他們將小鼠干細胞、滋養層干細胞和誘導胚外內胚層干細胞結合在一起,結果獲得了一種能發育到形成神經胚之后的胚狀體模型,相當于小鼠自然發育的8.5天,并形成了所有腦區域、一個神經管、一個搏動的心臟和一個腸管。

中國人造子宮的研究

我國每年新生兒約2000多萬,其中200多萬是早產兒,約100萬死于早產,這個數字還在不斷增加。當下,早產兒是新生兒死亡的主要原因。

2020年,鄭州大學第一附屬醫院等團隊,成功實施了我國首例人造子宮體外培養胎羊試驗,為早產兒在體外完成最后階段的發育帶來希望。

“子宮”由誰來掌控

子宮這個最初生命的繁衍地,在人類生活中起著非常重要的作用。自古以來,女性結婚生子,相夫教子,天經地義。大凡女性都想戀愛,渴望有家庭,母性和愛孩子是天性。但是,天性與事業有矛盾時,有人選擇事業,放棄家庭和生兒育女,因為生兒育女要花去太多時間和精力,影響事業;有人選擇家庭和生兒育女,放棄事業;還有女性千方百計想要生育。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。

科學家創造人造子宮的初衷是為了拯救早產兒的生命,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。

科學技術是人類進步的搖籃,將不可能變成可能,將夢想變成現實。起初,人們認為人造子宮是奇談怪論,但現在已經橫空出世,未來的嬰兒或將在體外的“玻璃”瓶內培育而誕生,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,當下,卻成了生物學界和倫理界的嚴肅話題。

人造子宮技術將從根本上改變人類傳統的繁殖觀念,徹底解決解放女性生育過程難題的技術瓶頸。沒有十月懷胎的大腹便便的負擔,沒有分娩時的痛苦,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!

人造子宮技術的出現讓人浮想聯翩,雖然目前技術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,一旦實現,那就是從根本上改變人類的繁衍過程。這樣一來,性與生殖可以分開,男女性結合的目的是什么?家庭的基礎能否動搖?人造子宮出生的孩子是否會減弱母子感情?沒有孩子是母體身上掉下來的肉的親情會怎樣?孩子由誰來撫養?更可怕的是,不負責任的父母會否拋棄孩子?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胞又會怎樣?如果與最新的基因編輯相結合,會不會產生奇形怪狀的人?凡此種種,均需認真思考和對待。

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

未來的未來

技術永遠是一把雙刃劍。雖然人造子宮研究難度很大,不小于當初的登月,但科技總會按照人們的理想發展。

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

當下,社會節奏飛快,孕育嬰兒開支高,同時,女性分娩時的巨大疼痛、有人甚至難產,流血過多帶來潛在的死亡風險、還有不愿意結婚或生育等,在這種背景下“人造子宮”技術應運而生。

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

雖然人造子宮在小鼠的實驗中取得很大進展,但是,用“人造子宮”獲得人類胚胎,除了倫理問題,技術上還是有很大的障礙,如人類滋養層細胞的提取尚未解決等。

國際干細胞研究協會規定,在實驗室培養人類胚胎不能超過兩周。2021年5月,協會放寬了不能超過兩周的規定,不過,對于兩周以上的研究項目建議要嚴格審核,在此基礎上,決定是繼續或停止實驗,并在保證安全前,不要輕于編輯基因,避免發生道德問題。放寬規定是否可認為“人造子宮”研究將不再受限制,預示“工業化”生育時代正向人類走來, “人造子宮”能從科幻走向現實嗎?

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)干細胞是一類具有自我更新、高度増殖、和多向分化潛能的細胞群體,可以進一步分化為各種不同的組織細胞,從而構成機體各種組織器官。

文章由科普中國-星空計劃(創作培育)出品,轉載請注明來源。

作者:嘮科開腦洞 科普團隊

審核:王姝 博士 北京協和醫院婦產科副主任醫師、碩士生導師

來源: 星空計劃

內容資源由項目單位提供