人造子宮技朮新突破? 在實驗室培養出人類!

人造子宫技术新突破? 在实验室培养出人类!

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健康 Health


要点:
人造子宫新技术的突破,给不孕不育、同性恋者带来了更多的生育可能性。但与此同时,人造子宫的出现让人们看到解决人口出生率下降问题的方法,也重新定义了女性在社会中的地位。从“实验成功”到“临床推广”之间还有很长一段路要走,这项技术的背后仍然存在大量伦理、成本方面的问题。

科技正以前所未有的速度和规模发展,引发多个领域的变革,塑造了新的商业模式,甚至重塑了全新社会结构。我们一起,从科技创新中洞察社会转型和升级的机遇。

狂呼科技研究所聚焦科技创新对当今世界的影响,以独特、前瞻的科技视角,洞察科技时代下涌现的“创新革命”。

狂呼,以最具突破性的技术塑造我们的未来,为大众捕捉科技商业先机,探索当今人类社会面临的重大挑战。

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一个受精卵需要九个月的时间才能发育成一个大约7磅重的婴儿。在此期间,怀有婴儿的人会感受到生命在他们体内生长的过程,他们可能会经历一系列令人不快的副作用,从恶心和呕吐到呼吸困难和背痛,都“无处可逃”。

在美国,大约8%的女性在怀孕期间,发生包括威胁婴儿或胎儿健康的并发症。与此同时,分娩过程也是痛苦的,最坏的情况甚至能夺走怀孕者和婴儿的性命。即使怀孕和分娩并不复杂,怀孕者的身心健康也往往会发生终生的变化。

但是,如果技术可以消除任何人为了生孩子而经历怀孕和分娩的痛苦和副作用,那情况又会变得如何?

“人造子宫”的诞生<br>虽然典型的健康妊娠会在40周左右结束,但在子宫内仅21周后出生的婴儿就可以存活下来,这要归功于“保育箱”。这些设备可以让早产婴儿保持温暖和安全,直到他们的身体发育到足以在医院的新生儿重症监护室之外生活。

另一方面,用于体外受精/IVF的胚胎通常在植入前,要在实验室中培养几天。一些科学家认为我们可以更进一步,创造一个成熟的“人造子宫”,从受孕到妊娠,提供理想的环境而无需在体内实际携带婴儿。

这种在体外发育胎儿的假设过程被称为“体外发生”,它不仅可以消除与怀孕和分娩相关的许多健康风险,还可以使目前难以或不可能进行生物繁殖的人获得新生命的诞生。

人造子宫将填补体外受精和孵化器之间的关键空白。它们不存在于科幻小说之外,已经越来越接近现实。

2017年,美国费城儿童医院的研究人员推出了“ Biobag ”,这是他们为早产婴儿开发的人造子宫的一部分,称为EXTEND/新生儿发育的宫外环境。与目前在医院新生儿重症监护病房中发现的保育箱不同,Biobag充满了实验室制造的羊水,与子宫内婴儿周围的液体相同,氧气通过连接到脐带的装置添加到胎儿血流中。

“胎儿肺被设计成在液体中发挥作用,我们在这里模拟这种环境,让肺和其他器官发育,同时提供营养和生长因子,” EXTEND研究人员说。

研究人员解释大多数在24周或更早出生的人类婴儿无法存活,还很可能会有终生健康问题。为了演示Biobag,研究人员在模拟人类怀孕23至24周时,从羔羊的子宫中取出羔羊胎儿然后让羔羊婴儿在生物袋中继续发育长达四个星期,变得越来越大,长出毛,并睁开了眼睛,让羔羊在早产后能够继续成长避免死亡。

EXTEND团队的成员此后成立了一家初创公司Vitara Biomedical,该公司已从Google Ventures等公司筹集了1 亿美元,以进一步开发该设备支持其首次临床试验。 2022年9月,共同发明人Alan Flake在Philly Builds Bio+ 研讨会上介绍了Vitara的一些最新成就,并指出该公司已获得FDA的突破性治疗地位,有助于加速开发。

然而,EXTEND并不是唯一开发类似子宫设备的公司。欧洲的一个小组正在研究围产期生命支持/PLS系统,这是另一种人造子宫,旨在为极端早产儿提供更好的生存机会。与此同时,来自澳大利亚和日本的一个团队正在开发一种名为体外子宫环境/EVE疗法的平台,该疗法已经在早产羔羊身上进行了测试。

所有这些系统都旨在充当“自然子宫”与外界之间的桥梁。

100年前人造子宫设想初现
其实,人造子宫的概念并不是最近几年才出现。事实上早在1923年,印度一位生物学家就已经提出了人造子宫的设想。当然,当时只不过是一种设想,并没有付诸于实际行动。一直到1955年,一位科学家参考了女性子宫的环境,专门设计出仿照人类子宫的模型,这也是目前所有关于人造子宫设备的最初雏形。 1954年7月22日,Emanuel M. Greenberg申请了人造子宫设计专利。该专利包括两张人造子宫设计图。该设计本身包括一个用于放置充满羊水的胎儿的水箱、一台连接脐带的机器、血泵、一个人造肾脏和一个热水器。他于1955年11月15日获得专利。

他所设计的人造子宫图纸包含了子宫中的羊水以及人工脐带等相匹配的生育环境。 1969年,科学家们根据这张设计图纸制造出了人造子宫,随后便开展了实验。科学家们将一只尚未完全发育的羔羊放到人造子宫当中。而遗憾的是,由于当时的技术还远远达不到成熟的标准,这只羔羊仅仅存活两天,就不幸去世。

1992年一位日本科学家在总结了之前的实验失败经验后,在之前人造子宫的图纸上又增添了人造心肺系统和人工心脏,之后人造子宫实验再次投入使用。这次的效果比之前的好很多,小羔羊在脱离母体之后,存活的时间要比之前长得多,虽然最终还是没有活到分娩期。

直到2017年,世界上关于人造子宫的科研迎来了井喷式发展。技术方面的提升,让人造子宫的相关设备也愈加成熟,这一年美国费城一家儿童医院,就利用最先进的人造子宫设备,成功培育出了八只健康的小羊。

人造子宫的背后挑战<br>很难观察子宫内发生的事情,部分是因为长期禁止超过14天的人类胚胎在子宫外发育的研究。过去,科学家们被要求处理胚胎,如果你不能让胚胎生长到它仍然是一团未分化的细胞的程度,你肯定无法开发出一个让胎儿存活九个月的系统。

在2021年,科学监管机构放宽了14天的规定,称可以根据具体情况考虑延长人类胚胎在子宫外的发育时间, 这消除了人造子宫发育的一个障碍。但是,让人类胚胎在体外发育成可存活婴儿的科学挑战仍然存在,科学家们仍在努力弄清楚如何在实验室中孕育小鼠胚胎,使其发育到一半点,仅约11 或12 天。


生长在罐子里的小鼠胚胎。图片来源:魏茨曼科学研究

即使科学家们能够克服科学障碍并创造出能够支持人类度过整整九个月发育的人造子宫,社会也可能会拒绝他们。

而在不久前,国外一位科普网红Hashem Al-Ghaili ,制作了一个长达8分钟的视频来介绍人造子宫技术。视频中他向大众解释了自己项目的最初设想,在人造子宫技术彻底成熟之后,他会专门打造相对应的实验室,预计一年可以生产出将近3万名婴儿。他还表示未来的父母可以根据自己的喜好,利用基因编程工具,对自己的孩子进行基因序列编程,并且能够简单地定制眼球的颜色、肤色,以及其他人类已知的基因片段。

这是一个虚构的工厂,数百名婴儿可以在人造子宫中成长。许多人将这个概念误认为是现实,并将其猛烈抨击为“可怕”和“反乌托邦”。我们离“婴儿工厂”还有很长的路要走,但如果人造子宫真的实现了,社会对它们的强烈反对可能只是暂时的,因为体外受精曾经也被认为是可怕和不道德的,但今天,它在很大程度上已经被接受。

最终,需要将对在人造子宫中培育婴儿的伦理问题与当今人类生殖所造成的身心创伤以及不孕不育的挑战进行权衡。一旦成功,人造子宫的新技术可以迅速推动各个方面的发展。对于体外配子发生技术来说,最直接的受益者就是那些不孕不育患者,从而大大提高了此类人群的生育率。

与此同时,有一些伦理学家担心,这项技术虽然帮人类解决了不孕不育的问题,但也可能走到另一个极端。比如,可能会有人想要设计婴儿,“优生优育”的概念就会被改写,还有法律上面临的一些困境等等。伦理学家们觉得,就目前的全球社会现状来讲,人类可能还没准备好面对这些难题的应对方案。

人类道德观念与科技之间的碰撞,将伴随着科技的发展自始至终存在,只有这门科技真正改变了人们的生活方式,所谓的伦理才会被修改。未来,或许胎儿的“住”的人造子宫也有精装,比如可以刺激其脑部生长发育,甚至可以选个良辰吉日才诞生。不久前,中国也发表了一篇社论“生娃是家事也是国事,鼓励政策不能画饼充饥”,广大群众议论纷纷。大部分人认为,子宫长在身,我爱生不生。当人造子宫开始规模化出现时,或许我们的想法会发生翻天覆地的改变。

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