人造子宮離我們還有多遠？

倪妮

EctoLife將擁有75個實驗室，每個實驗室可容納400個人造子宮，其中設(shè)有可監(jiān)測胎兒心跳、體溫、血壓、呼吸頻率、血氧飽和度等生命體征的傳感器。

EctoLife將擁有75個實驗室，每個實驗室可容納400個人造子宮，其中設(shè)有可監(jiān)測胎兒心跳、體溫、血壓、呼吸頻率、血氧飽和度等生命體征的傳感器。

EctoLife將擁有75個實驗室，每個實驗室可容納400個人造子宮，其中設(shè)有可監(jiān)測胎兒心跳、體溫、血壓、呼吸頻率、血氧飽和度等生命體征的傳感器。

生育率下降已成為包括中國在內(nèi)的越來越多國家正面臨的緊迫問題。根據(jù)《柳葉刀》的研究數(shù)據(jù)，1950年全球女性一生中平均生4.7個孩子，但在如今，全球女性一生平均生孩子的數(shù)量已經(jīng)銳減至2.4個，并繼續(xù)呈下滑趨勢。

盡管這會帶來人口老齡化、勞動力減少等諸多現(xiàn)實問題，不可否認的是，對于女性來說，生育的確是一件充滿挑戰(zhàn)的事。即便是在醫(yī)學(xué)水平和生物技術(shù)已頗為發(fā)達的今天，根據(jù)聯(lián)合國的統(tǒng)計，每年仍有超過30萬女性因為分娩導(dǎo)致死亡。而那些順利分娩的女性，有45%至62%會經(jīng)歷骨盆骨折、肌肉撕裂以及加速衰老等痛苦。

所以，如果有一個“人造子宮”能代替孕產(chǎn)婦“分娩”，免除生產(chǎn)過程中的痛苦，同時還可以大大降低子宮感染、產(chǎn)后抑郁等等疾病風(fēng)險。

它可以模擬人體子宮的環(huán)境，讓胎兒在無菌的環(huán)境里成長，并設(shè)有可以監(jiān)測胎兒心跳、體溫、血壓、呼吸頻率、血氧飽和度等生命體征的傳感器，基于人工智能技術(shù)的系統(tǒng)甚至還可以監(jiān)測胎兒的身體特征，報告潛在的基因異?！銜x擇嗎？

這是2022年年底來自德國柏林的分子學(xué)家哈斯姆·蓋利（Hashem Al-Ghaili）提出的名為“EctoLife”的概念，號稱“全球第一個人造子宮工廠”。按照蓋利的設(shè)想，EctoLife將擁有75個裝備精良的實驗室，每個實驗室可容納400個上述人造子宮，每年將有3萬名新生兒在此誕生。

“這是一個100%以科學(xué)為基礎(chǔ)的概念，其中提到的每一項技術(shù)都經(jīng)過了科學(xué)研究。如果取消針對人類胚胎研究的限制，在10到15年之內(nèi)，EctoLife就可以全面投入使用了?！鄙w利對《第一財經(jīng)》雜志說。

顧名思義，人造子宮即一種模擬人類子宮從而實現(xiàn)體外妊娠的裝置，可以看作胎兒孵化器，它最核心的功能就是提供氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)，并處置胎兒產(chǎn)生的廢物。

根據(jù)蓋利的介紹，EctoLife中的人造子宮可以通過人造臍帶連接兩個中央生物反應(yīng)器，一個生物反應(yīng)器負責向胎兒供應(yīng)氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)，還有富含利于胎兒生長發(fā)育的生長因子、激素和抗體的液體，另一個生物反應(yīng)器則用于收集胎兒產(chǎn)生的廢物，并通過酶工程將其轉(zhuǎn)化為營養(yǎng)物質(zhì)。

人造子宮的發(fā)展歷程與主要研究進展

資料來源：公開資料整理

在微生物組學(xué)和生物信息學(xué)專家SamWestreich看來，蓋利的這一設(shè)想在理論上是可能的，但在實踐中很難做到。他在一篇質(zhì)疑EctoLife的文章中指出，我們知道胎兒在子宮中攝取生長因子、激素、營養(yǎng)物質(zhì)等，但并不清楚胎兒會在什么時候、在哪些特定方面需要哪些特定的激素或營養(yǎng)物質(zhì)。

“就像你知道制作蛋糕需要面粉、黃油、雞蛋和糖，但如果只是給你這些原料，你并不能做出蛋糕，因為你不知道每種原料的添加比例和時間。而胎兒的食譜比你在廚房烘焙的任何食譜都要復(fù)雜得多。”Westreich寫道。

事實上，自1923年英國生物學(xué)家J. B. S .Haldane在一次演講中首次提出“體外發(fā)育”（ectogenesis）的概念以來，許多研究者都開始探索通過人造子宮實現(xiàn)體外妊娠的可能性，但數(shù)百年來技術(shù)突破都較為有限，如何模擬真實子宮的培養(yǎng)環(huán)境是研究者面臨的最大挑戰(zhàn)。

科學(xué)界關(guān)于人造子宮最近的一次重大突破來自于以色列魏茨曼科學(xué)研究所，2021年發(fā)表于科學(xué)期刊《自然》雜志的研究成果顯示，該研究團隊成功在體外培育小鼠胚胎長達6天，并觀察到小鼠發(fā)育出了心臟、胃、后肢等器官，大約已完成小鼠20天妊娠期的1/3。

據(jù)論文的通訊作者、魏茨曼科學(xué)研究所的分子遺傳學(xué)教授Jacob H. Hanna介紹，團隊用了七年多的時間反復(fù)試驗和調(diào)整，最終探索出兩種在體外培養(yǎng)小鼠胚胎的系統(tǒng)，對應(yīng)胚胎發(fā)育的兩個階段。

在第一階段，研究團隊發(fā)明了一種子宮外培養(yǎng)基（ex utero culture medium，EUCM），從懷孕5天的母鼠子宮中取出胚胎植入其中，模擬受精卵在子宮著床的過程。這種培養(yǎng)基混合了25%的DMEM培養(yǎng)基（Dulbecco's ModifiedEagle Medium）、50%的大鼠血清和25%的人臍血血清，同時每24小時向該培養(yǎng)基補充額外的葡萄糖。在為期兩天的培養(yǎng)過程中，小鼠胚胎成功發(fā)育變大，并分化出內(nèi)、中、外三個胚層。經(jīng)過比較，在培養(yǎng)基中發(fā)育的胚胎的胚層、胚外組織衍生物和單細胞RNA測序結(jié)果與在母鼠子宮內(nèi)發(fā)育的胚胎重合度較高。

隨著胚胎發(fā)育進入下一階段，胚胎所需的環(huán)境發(fā)生變化，研究團隊又創(chuàng)造了一種滾輪培養(yǎng)系統(tǒng)，將裝有營養(yǎng)液的培養(yǎng)瓶置于滾輪上，保持營養(yǎng)液呈混合狀態(tài)，且胚胎浸沒于營養(yǎng)液中，不會因碰到瓶壁而變形。同時，該系統(tǒng)與定制的氣體調(diào)節(jié)器相連，可以精確控制瓶中的氧氣、二氧化碳的含量及氣壓水平。在這一階段，小鼠胚胎得以正常發(fā)育至器官形成。

然而，這一培養(yǎng)系統(tǒng)的氧氣和營養(yǎng)供應(yīng)并不能滿足體積日益增大的胚胎的需求，第二階段的培養(yǎng)持續(xù)4天之后，小鼠胚胎開始出現(xiàn)心包積液等發(fā)育異常，并在一夜之間迅速死亡。用人造子宮培養(yǎng)小鼠尚且如此艱難，更不用說體積比小鼠龐大許多的人類胎兒了。

也有研究者曾針對體積更大的羊羔展開研究。2017年，美國費城兒童醫(yī)院的研究團隊在《自然》雜志的子刊《自然通訊》上發(fā)表了一項研究成果，該團隊創(chuàng)建的人造子宮成功讓早產(chǎn)的羊羔胎兒繼續(xù)發(fā)育長達4周，并表現(xiàn)出了正常的體細胞生長、肺成熟、髓鞘的形成等。

這個人造子宮系統(tǒng)由一個密封的液體環(huán)境、無泵動靜脈回路和臍血管通路三個主要部分組成，實際上分別對應(yīng)子宮的主體部分、胎盤和臍帶。作為系統(tǒng)核心的液體環(huán)境其實是一個用聚乙烯材料制成、大小接近母羊子宮、充滿羊水的“生物袋”，“生物袋”完全密封，但可通過無菌管道保持液體循環(huán)從而減少感染，且可以控制溫度和氣壓等條件；無泵回路則發(fā)揮胎盤的功能，為山羊胎兒提供氧氣和營養(yǎng)，排出胎兒血液中的二氧化碳等廢物，但血液循環(huán)要依靠羊羔自身的心臟完成。

研究團隊將8頭早產(chǎn)羊羔放入人造子宮中養(yǎng)育，這些已經(jīng)在母羊子宮中發(fā)育了105至120天的羊羔相當于妊娠23至24周的人類胎兒。它們最終成功在人造子宮中發(fā)育了28天，根據(jù)研究團隊的觀察和評估，這些羊羔的呼吸、吞咽、心臟等功能正常，神經(jīng)功能和肺等器官也逐漸發(fā)育成熟。

這些研究突破為相關(guān)領(lǐng)域帶來了曙光。用人造子宮體外培育小鼠胚胎有助于研究人員觀察小鼠組織和器官的生長和發(fā)育的過程，從而更好地理解胚胎發(fā)育以幫助進一步研究。如果未來能夠借助人造子宮順利培育小鼠，也可以將它們用于各種實驗，降低實驗成本。費城兒童醫(yī)院針對早產(chǎn)羊羔的成功實驗也為早產(chǎn)兒的存活和正常發(fā)育提供了可能，未來或應(yīng)用于挽救極端早產(chǎn)兒的生命、治療胎兒生長遲緩 等。

但是，這些成果與完全依賴人造子宮完成整個妊娠過程的理想還有很大距離。以色列魏茨曼科學(xué)研究所用于實驗的小鼠胚胎是已在母鼠體內(nèi)發(fā)育了5天的胚胎，費城兒童醫(yī)院的實驗對象也是已經(jīng)發(fā)育至中期的早產(chǎn)羊羔，人造子宮在其中只是階段性發(fā)揮了子宮的作用。EctoLife所宣稱的可以幫助切除子宮的女性懷孕生子的設(shè)想，目前顯然還遠遠無法實現(xiàn)。

拋開技術(shù)限制，人造子宮還面臨復(fù)雜的倫理爭議。

首先，人類胚胎的體外研究本身就存在限制。在過去數(shù)十年里，國際干細胞研究協(xié)會（ISSCR）的《干細胞研究與臨床轉(zhuǎn)化指南》明確要求，人類胚胎干細胞的體外培養(yǎng)不得超過14天。中國在2004年發(fā)布的《人胚胎干細胞研究倫理指導(dǎo)原則》也指出，利用體外受精、體細胞核移植、單性復(fù)制技術(shù)或遺傳修飾獲得的囊胚，其體外培養(yǎng)期限自受精或核移植開始不得超過14天。

不過，ISSCR在2021年修訂了上述指南，放寬了14天的限制，但并未提出具體的延長時限。在當?shù)胤煞ㄒ?guī)許可的前提下，研究團隊可以向相關(guān)倫理監(jiān)督機構(gòu)提出申請并接受審查，證明科學(xué)研究的需要并確保只有少量胚胎用于實驗。

人造子宮技術(shù)也將不可避免地牽涉頗具爭議的基因編輯技術(shù)。EctoLife的概念宣傳視頻中甚至提出了一項“精英套餐”，宣稱可以在胚胎植入人造子宮前實行基因工程改造，“定制寶寶眼睛的顏色、頭發(fā)的顏色、膚色、體力、身高、智力水平”，這不免讓人感到毛骨悚然。

此外，如果通過人造子宮孕育人類生命成為現(xiàn)實，人類該如何面對這些“新人類”？“人”的定義是否會改變？女性的角色和地位又將如何變化……更多新的問題會隨之出現(xiàn)。

在蓋利的設(shè)想中，除了人類子宮的基本功能，EctoLife的人造子宮還結(jié)合了人工智能技術(shù)，擁有更多先進的功能。比如，人造子宮內(nèi)將配備屏幕，實時展示關(guān)于胎兒發(fā)育進度和健康狀況的數(shù)據(jù)，并可以發(fā)送至手機；內(nèi)置的揚聲器可以為胎兒播放音樂和單詞，讓胎兒識別并學(xué)習(xí)音樂和語言?！拔覀兊哪繕耸菫槟峁┠芊从衬拿髦沁x擇的聰明的后代?！盓ctoLife的宣傳視頻中介紹。

這倒和其“人造子宮工廠”的稱號頗為相稱，但如此孕育出的嬰兒，恐怕更像是從工廠流水線上“制造”出來的產(chǎn)品。