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人类生殖的美丽新世界

探索体外孕育和人工子宫,彻底改变科技驱动的未来中家庭的形成方式。

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(图片来源:Shutterstock)生殖技术的进步可能会彻底改变我们组建家庭的选择。我们离从根本上重新定义组建家庭的意义已经不远了。你想拥有孩子,但没有伴侣?你想和伴侣拥有孩子,但你们是同性关系?或者,你是一位女性,想要孩子,但不想经历长达9个月的妊娠期。你可能会选择体外孕育,即将妊娠过程转移到人工子宫中。让我们一窥这个全新的婴儿制造世界。

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体外孕育和人工子宫

1924年,英国生理学家和遗传学家约翰·伯登·桑德森·霍尔丹创造了体外孕育(ectogenesis)一词。霍尔丹设想了一种人造过程,即从受精到出生,整个发育过程都可以在女性体外进行。他在《代达罗斯》一书中描述了体外孕育,并预测到2074年,约70%的人类婴儿将通过这种方式出生。如今,距离《代达罗斯》出版已过去92年,从新生儿学、遗传学和其他生物医学领域的发展速度来看,我们似乎有望在霍尔丹预测的时间范围内拥有某种形式的人工子宫-胎盘。迄今为止,最年轻存活的早产儿分别于1987年和2006年出生,孕周为21周5天(体重624克)和21周6天(283克)。近年来,越来越多的婴儿在仅22至23周的孕周后得以存活,但尽管在新生儿重症监护方面取得了巨大的技术进步,但没有人打破年龄记录。早产的极限很大程度上与肺部有关——它们过于脆弱,无法承受即使是最温和的通气技术——研究人员正在开发一种设备,可以将胎儿/早产儿的血液从肺部转移出来并进行氧合。他们称之为人工胎盘,因为将胎儿血液输送到母亲体内(在那里血液得到氧合)基本上就是天然胎盘的作用。4月份,密歇根大学的研究人员使用一种无需通气的气体交换设备,成功让五只极早产的羔羊存活了一周。

在5月份发表于《自然》杂志上的一项研究中,研究人员表明,受精卵在未植入子宫的情况下也能发育。研究人员在孕13天时终止了实验,并非由于技术问题;而是因为一项禁止对两周以上人类胚胎进行实验的国际协议而停止了发育。根据未来几年伦理讨论的发展情况,某人、某地很可能会推动人类胚胎的发育,以延长在子宫外的妊娠时间。如果肺部辅助技术和其他设备也能将存活率推向越来越小的孕周,这两个极限最终将会相遇。从卵子到成熟婴儿的发育将有可能在自然子宫外完成。我们可以想象一个未来,将胎儿怀在体内将成为过去式,就像现在很少有人开车一样——这是一种复古的做法。身体原因无法怀孕的女性和男性同性伴侣也可以从中受益。生殖性克隆治疗性克隆是指创造一个与单个个体基因组相匹配的胚胎。胚胎不会被植入子宫发育成婴儿;相反,它的发育被阻断在早期阶段,此时它是一个由相同细胞组成的球体,即囊胚。这些细胞是干细胞,可以在创造胚胎的个体身上用作再生医学治疗。总的来说,社会似乎更倾向于接受治疗性克隆。但迄今为止,生殖性克隆——即将胚胎植入并足月生产——的情况并非如此。有人可能纯粹出于自恋而选择生殖性克隆,但对于标准治疗无效的不育症患者来说,它也可能有用。最广泛使用的克隆策略称为体细胞核转移(SCNT)。这个词虽然拗口,但名字准确地描述了发生的事情:体细胞是身体中除配子细胞(卵子或精子)以外的任何细胞,它们经过分化以在特定组织中发挥功能,并包含你的整个基因组。在SCNT中,体细胞的细胞核被转移到一个已移除自身细胞核的捐献卵细胞中。新的卵细胞可以被触发,表现得像受精卵一样,产生一个由细胞核供体克隆而成的囊胚。因此,例如,如果女性的卵细胞因放射治疗而损坏,或者她已绝经且没有卵子,理论上可以利用她的一个体细胞(例如来自皮肤或胃部的细胞)为她制造一个孩子。我们也可以设想一对同性男性伴侣通过SCNT选择生殖性克隆,或者仅仅是一个单身男性,或者任何你想象中没有女性父母参与的场景。SCNT是苏格兰爱丁堡罗斯林研究所研究人员在20世纪90年代从一只与母体基因相同的母羊克隆出多莉羊的方式,但将同样的克隆方式应用于人类存在安全隐患。多莉羊因患上一种使其衰弱的关节炎而过早死亡,但罗斯林的研究人员认为这与克隆无关。事实上,最近的一项研究表明,多莉羊的后代在所有外观上都是健康的绵羊

2007年7月出生的四只8岁的芬兰多塞特绵羊克隆羊,它们来源于产生多莉羊的乳腺细胞系。(图片来源:Sinclair et. al/ University of Nottingham)SCNT可以通过触发表观遗传学改变来“重编程”体细胞——引导它们走向胚胎发育的路径。表观遗传学是细胞DNA的修饰,会影响基因表达,而不改变底层的遗传内容。通过SCNT创造的动物会在一生中保留改变的表观遗传模式,许多在子宫内死亡,或出生时就有发育缺陷。人们担心,通过生殖性克隆产生的人类,即使出生时健康,日后也可能容易出现健康问题——正如在流行的BBC America科幻电视剧《黑色孤儿》中所描绘的那样。我们可以让不同动物(包括大型哺乳动物)的克隆成功,但我们对克隆过程的了解还不足以确定它对人类是否安全。但有一些令人兴奋的新策略正在研究中。现在预测它们中的任何一种是否比SCNT更安全还为时过早,但多种方法的存在增加了成功几率。可能实现生殖性克隆的新技术在一项最近发表于《自然-通讯》的文章中,巴斯大学的研究人员证明,即将从单细胞阶段分裂成两细胞阶段的小鼠卵子保留了重编程精子DNA的能力。通常情况下,这是在受精过程中发生的,也是导致胚胎发育的原因。受精阶段之后的卵子会变成有丝分裂细胞,它们通过分裂而不是像配子那样与其他细胞融合来繁殖。皮肤细胞、胃细胞以及所有体细胞都是有丝分裂细胞。如果一种有丝分裂细胞——在此情况下是受精后的卵子——可以重编程另一种类型的细胞——在此情况下是精子——那么各种细胞重编程场景都应该是可能的。代替SCNT特有的体细胞/卵细胞组合,克隆可能通过结合体细胞和精子、两种不同的体细胞类型、两种不同的精子来实现,即通过重编程体细胞而不借助卵子或精子。这里有一个重要的注意事项:在巴斯大学的实验中,受精后卵子重编程精子的机制是表观遗传学的;DNA链的缠绕从包裹一种蛋白质改为包裹另一种蛋白质。与SCNT一样,任何类型的克隆都将涉及以某种方式操纵所需细胞的表观遗传学以及由此产生的孩子。这意味着我们仍然有很多东西需要学习。但如果我们有一天解决了这些问题,由此可能出现的各种精子-精子、卵细胞-细胞,甚至卵细胞-卵细胞策略,对于寻求新的家庭计划范式的社会来说,都可能具有解放意义。

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