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人造子宫:科幻何时能(最终)走进新生儿重症监护室

从罐中的小鼠胚胎到塑料袋中的胎儿羊,科学家们正在进行动物试验,这些试验有一天可能会帮助人类。

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图片来源:OndroM/Shutterstock

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这听起来像是科幻小说中的情节:胎儿悬浮在充满液体的透明袋子里,血液通过连接机器的管道网络流动。但这并非对黑暗未来的臆测——人造子宫的研究已经如火如荼地进行着,希望能有一天拯救早产的婴儿。

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人造子宫的想法可能会让人联想到《黑客帝国》等电影中的场景,但实际上,人类已经对此思考了一个世纪——英国生物学家 J. B. S. 霍尔丹在1923年创造了“体外受精”(ectogenesis,源自希腊语的“外部”和“起源”)一词,而这个概念也出现在1932年的小说《美丽新世界》中。瑞典卡罗林斯卡学院的科学家在1958年发表了人造子宫的图表,而在接下来的几十年里,日本和韩国的研究人员取得了重大进展。

跨越门槛

科幻小说常常描绘婴儿从头到尾都在人造子宫中发育,但实际上,大部分研究都集中在发育的后期阶段,当胎儿濒临能够在子宫外生存的边缘。随着新生儿医学的进步,越来越小的早产儿得以存活,这个门槛也随之推移。

澳大利亚妇女与婴儿研究所围产期研究实验室负责人马特·坎普(Matt Kemp)说:“过去那些被包裹在毯子里、放在壁橱里等死的婴儿,现在只需要2-3周就能和妈妈一起回家了。目前胎儿存活的最新极限大约在22周左右,此时胎儿的肺部正在发育。大约20%的23周早产儿能够存活,但通常伴有严重的并发症;到25周时,这一数字跃升至近80%。”

坎普和他在日本东北大学的同事们合作研究胎儿羊,因为它们的发育与人类相似。研究人员已经构建了人造子宫,能够支持发育水平相当于24周人类胎儿的羊。 (目前还没有涉及人类胎儿的人造子宫研究。)

据坎普介绍,人造子宫“有点像一个酒袋”——也就是盒装葡萄酒内衬的塑料袋。但这些袋子装的不是仙粉黛混酿,而是模拟羊水的液体,里面还装着一个只有智能手机一半大小、粉红色的无毛羊胎儿,脐带连接着导管。

(图片来源:妇女与婴儿研究所)

妇女与婴儿研究所

坎普表示,尽管这套装置看起来奇怪而未来感十足,“本质上你只是在为非常小的胎儿充氧。” 在子宫内,胎儿的心脏通过脐带将缺氧的血液泵入胎盘。当胎儿的血液在胎盘中时,它会从母血中吸收氧气。然后,含氧的胎儿血液通过脐带流回胎儿体内。

如果胎儿过早出生,它尚未发育成熟、僵硬的肺部无法从空气中吸收氧气。这就是人造子宫可能发挥作用的地方。在羊的试验中,胎儿的心脏通过脐带中的一根导管将缺氧的血液泵入一台机器,进行氧合。然后,富氧血液通过脐带中的另一根导管流回胎儿体内。在羊身上,这项技术已经能够让胎儿度过肺部尚未强壮到可以使用呼吸机(人类的23-24周)的危险发育阶段。

目前,对于比这个阶段更小的胎儿,这项技术几乎没有希望。“21周是这项技术的硬性底线,”坎普说。“它的基本原理是,你必须将导管插入某物中,并产生压力,使血液通过该导管流过氧合器。胎儿越小,需要的导管就越小,这会增加阻力,而胎儿则越来越不成熟,无法承受增加的阻力。”

坎普和他的研究同事们并不认为这个限制是个问题,因为他们的目标并不是找到一种从头到尾在人造子宫中培育婴儿的方法。“这是一个非常重要的一点,我们无意挑战目前公认的胎儿存活标准。我们试图克服的挑战是那个面临着适应出生后、陆地生活巨大挑战的23-24周的婴儿,”费城儿童医院的研究员艾米莉·帕特里奇(Emily Partridge)在一段关于她和同事们在羊胎儿人造子宫方面工作的视频中说道。

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跨越学科

其他研究人员则致力于发育的另一端,例如以色列魏茨曼研究所的雅各布·汉纳(Jacob Hanna)团队。他们专注于胚胎发育的早期阶段,即器官形成之时。同样,这项研究也不涉及人类胚胎——汉纳和他的团队使用的是小鼠。2021年3月,汉纳及其同事宣布他们将小鼠胚胎在子宫外培育到了妊娠期的大约三分之一。他谈到他的研究与那些研究晚期胎儿的同事之间的时间差距时说:“问题是,这两类研究都处于两端,它们会相遇吗?”

坎普怀疑这两个学科很快就能融合——他说,从头到尾完全实现体外受精(ectogenesis)的挑战,与仅仅帮助一个已经基本发育成熟的胎儿,其难度“就好比说,‘嗯,你已经造出了一架飞机,那还有什么能阻止你造一艘火星火箭呢?’” 他表示,除非有研究人员“坐拥一个数据金矿”,否则他看不到在未来十年内,体外受精能够临床应用于人类。

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即使科学家们有一天能够找到一种从头到尾在人造子宫中培育婴儿的方法,仍然存在一个挥之不去的问题:我们*应该*这样做吗?这一概念有一些支持者,他们希望人造妊娠可以帮助没有子宫的人生育孩子,或者可能消除一些与母性相关的不平等。但杜伦大学生物法学教授克洛伊·罗曼尼斯(Chloe Romanis)则更为谨慎,她并不一定出于科幻小说警告的那些反乌托邦的理由。她指出,胎儿存活界限的模糊可能会让堕胎权受到质疑,而且人造子宫可能无法惠及最需要它们的人。

罗曼尼斯说:“我们知道早产与怀孕期间的压力有关。我们也知道它在结构上与贫困有关,并且是结构性歧视的结果。” 坎普等研究人员表示,人造子宫很可能价格昂贵,罗曼尼斯强调确保穷人和有色人种能够受益于这些技术的重要性。另一方面,她担心社会可能会选择性地决定谁是合格的妊娠载体。

她沉思道:“这项技术可能会做出惊人的事情,我认为我们应该欢迎它,但同时,我们如何才能以一种真正缩小差距的方式来做这件事,而不是扩大不同女性群体之间的不平等呢?”

罗曼尼斯还指出,性别不平等的问题并不会因为一种新的生殖技术出现而消失。“我们有各种各样的奇迹技术。我们有吸尘器——但这并不能改变主要是那些被性别化为女性的人在使用吸尘器。”

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坎普同意,虽然人造子宫可能有一天会挽救早产婴儿的生命,但它们并非解决分娩和育儿不平等的灵丹妙药:“残酷的现实是,如果你想改善生殖和性别平等,很简单——你需要资助公共健康教育项目。这些项目的投资回报率远高于花哨的技术。”

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