今天小編分享的科技經驗：“人造子宮”是怎麼回事？，歡迎閲讀。
一只蒼白無毛的小羊羔正側躺在一只裝滿半透明液體、好像大号三明治包裝的袋子裏面。它緊閉着雙眼，鼻子和四肢還時不時抽動一下，彷佛正沉浸于夢鄉，不過按照孕期來算的話，它其實僅度過了總孕期的四分之三。
美國費城兒童醫院（CHOP）的研究人員曾于 2017 年開展了一項人造子宮實驗，這只小羊羔就是 8 只實驗小羊之一。當年 4 月，該團隊在發表研究 [ 1 ] 的同時發布了一段實驗視頻，該視頻得到了廣泛傳播并激起了人們的想象——有些人想到了科幻小説中描述的那些完全在實驗室中受孕與成長的人類。
目前 CHOP 的研究人員正在尋求許可，對其測試的 " 宮外新生兒發育環境 "（EXTEND）的設備系統進行首批人體臨床試驗。該團隊強調，該技術不被計劃用于（而且也不足以）支持從受孕到出生的發育全過程。相反，科學家們所希望的是通過模拟自然子宮的某些部分，來提高極早早產兒的存活率并改善其預後。人類的極早早產對應的孕期不滿 28 周，這一時長還不到足月孕期（通常在 37 到 40 周左右）的 70%。
CHOP 的研究團隊大膽預測了這項技術的潛力。2017 年另一段描述該項目的視頻中，在 CHOP 一直領導這項工作的胎兒外科醫生 Alan Flake 説：" 如果它最終能取得我們所預料的成功，那麼大多數被預測有極早產風險的胎兒将在出生後被接入到我們這個系統中，而不是過早地接上呼吸機。" 2019 年，CHOP 團隊的幾名成員加入了美國費城的一家初創公司 Vitara Biomedical，該公司于此後籌集了 1 億美元開發 EXTEND（Flake 拒絕對為本文提出評論，稱有 " 利益衝突 " 和 " 專有信息限制 "。2017 年那篇論文中 Flake 的合著者們也未回應《自然》置評請求）。
根據公開發表的數據，早產羊羔已經可以在人造子宮中存活 4 周。圖源：E. A. Partridge et al./Nature Commun. ( CC BY 4.0 )
美國食品和藥物管理局（FDA）于 9 月 19 日至 20 日召開獨立顧問會議，會議讨論了監管和倫理方面的問題，并探讨該技術相關人體試驗的可能形式。該委員會的讨論将受到來自全球各地數個正在開發類似設備的研究團體，以及研究健康公平、生殖權利等領網域的生物倫理學家的審查。
" 這絕對是令人興奮的一步，而且人們為這一天已經等了很久。" 美國哥倫比亞大學醫學中心的生物倫理學家和新生兒學家 Kelly Werner 説，她不屬于研發人造子宮技術的團隊。" 從事早產兒診治工作的臨床醫生将密切關注這次會議。" 她説。
早期嘗試
根據世界衞生組織的定義，早產指的是孕期不滿 37 周時的分娩，有可能自然發生，也可能因某些狀況（例如感染、激素失衡、高血壓或糖尿病）使宮内環境變得不适宜胎兒生存所致。
早產構成一項嚴重的全球性健康問題，它是導致五歲以下兒童死亡和殘疾的最主要原因。2020 年全球約有 1340 萬例早產，而且早產相關的并發症在 2019 年導致了約 90 萬例死亡。
嬰兒死亡率與嬰兒出生時的胎齡密切相關。在 22 周（被認為是胎兒可存活的臨界點）或不滿 22 周時，幾乎沒有胎兒能在子宮外存活。到 28 周時，大多數胎兒可以在宮外存活，但通常需要大量的生命支持。人造子宮技術旨在改善 22 至 28 周出生的早產兒的預後，其存活率雖然近年來有所提高，但其中常有長期健康問題。
瑞典一項對 250 萬人所開展的研究 [ 2 ] 顯示，孕 28 周之前出生的人中有 78% 的人會在成年時罹患哮喘、高血壓、腦癱和癫痫等疾病。在足月出生的人群中，比例為 37%。
因為肺和大腦在人類發育過程中屬于最後完全成熟的器官之列，在尤其是胎齡較小時出生的嬰兒中，因而經常發生死亡和殘疾。這就是產科醫生為何要盡可能預防早產——胎兒在子宮内安全停留的時間越長，他們出生後長期存活和身體健康的幾率就越高。
在自然狀态下的子宮中，胎兒血液與母體血液通過胎盤這一臨時器官互動，胎兒通過胎盤獲取氧氣、營養物質、抗體和激素信号，也通過胎盤清除廢物。在上述多種功能中，人造子宮技術最為側重于提供氧氣和去除二氧化碳的功能，從而取代通常新生兒常用的機械通氣裝置。這些裝置會損害新生兒尚處于發育階段的脆弱肺髒，它們本應充滿羊水。
Werner 説，人造子宮 " 将幫助極早早產兒度過他們發生肺損傷和腦損傷風險最大的那段時間 "。CHOP 的研究小組表示，他們會讓嬰兒在接入該系統的數周後便脱離系統，屆時嬰兒的器官将發育得更完全，其後續的健康生存概率也将更高。
該研究小組的系統在工作時會将極早早產兒放入他們所説的 " 生物袋 "（Biobag）中，其中填充了一種模拟羊水的富含電解質的液體。外科醫生會将臍帶中的血管連接到一個在體外為血液充氧的系統上。胎兒心髒仍然會像在自然子宮中一樣泵血。
與臍帶中的血管建立連接頗為困難，因為這些動脈十分細小，一旦嬰兒分娩就開始收縮。因此，外科醫生需要在幾分鍾内将血管連接到系統。整個手術過程 " 必須非常流暢 "，依賴于高超的手術技巧和快速的操作過渡，英國倫敦大學學院的母胎醫學專家 Anna David 説。
Flake 及其同事們一直以來都在小羊羔身上測試該系統，羊羔因其在發育上與人類的相似性而常被用于胎兒研究。綿羊的妊娠期一般約為 5 個月，研究人員所使用的羊羔相當于人類妊娠 23 周時的胎兒。該團隊于 2017 年報告稱，他們使用人造子宮讓 8 只羊羔存活長達四周 [ 1 ] 。期間這些羊羔長出了羊毛，其肺和大腦也得以發育至成熟。四周後，研究人員們對這些羊羔實施安樂死，以便研究人員們研究該系統如何影響器官的發育。
自 2017 年以來，研究人員一直在測試能将動物連接到氧合機上的各種方法，而且一直在與 FDA 探讨啓動相關臨床試驗的事宜。
多種辦法
接受《自然》采訪的研究人員表示，CHOP 小組所研發的系統可能是最接近人體試驗階段的。但來自西班牙、日本、澳大利亞、新加坡和荷蘭等國的各研究團隊也正在研發人造子宮技術。美國密歇根大學安娜堡分校的胎兒外科醫生 George Mychaliska 領導的一個團隊提到了他們稱為人造胎盤的設備。盡管實踐上它與 EXTEND 系統目的相同，但兩個團隊所采用的方法卻是截然不同的（見 " 生命支持 "）。
圖源：Adapted from F. R. De Bie et al. Prenat. Diagn. 41， 145 – 158 ( 2021 )
密歇根大學團隊的裝置不将嬰兒浸泡于液體中，而僅通過氣管插管将液體填滿其肺部。該裝置利用一個泵來從頸靜脈中抽取血液，在胎兒體外對血液充氧，然後再通過臍靜脈把血液送回胎體；而 CHOP 研究組則是将其裝置連接到了胎兒的臍動脈和臍靜脈。
每種方法都有其優缺點，這些研究小組在 7 月發表的兩篇評論中也都強調了這一點 [ 3，4 ] 。目前 CHOP 裝置需要的分娩方式必須為剖腹產，因為臍動脈在自然分娩過程中就會開始快速閉合，而且自然分娩耗時很久。但是選擇性剖宮產對所造成孕婦的風險不小，必須考慮在内，David 説。在 7 月發表的那篇文章 [ 3 ] 中，CHOP 研究小組承認了這種風險的存在，但也指出高達 55% 的極早產兒已經通過剖腹產出生。
相比之下，采用密歇根大學研究方法的臨床醫生可以對早產兒實施自然分娩，并有機會判斷嬰兒是否能自主呼吸。如果沒有，他們仍可以選擇将嬰兒連接到人造胎盤系統，這是因為臍靜脈不會像臍動脈那樣快速閉合，與 Mychaliska 合作的密歇根大學外科醫生 Robert Bartlett 説。但利用外部泵來驅動血流可能會增加心髒損傷或腦出血的風險。根據已發表的數據，目前密歇根大學研究小組已經在體外維持了羊羔大約兩周的生命 [ 5 ] ，CHOP 組則維持了大約四周（Mychaliska 未回復請求置評的電子郵件）。
盡管各研究團隊在最佳方法上不一致，但 Bartlett 表示他希望 CHOP 小組能夠成功獲得 FDA 對其開展人體試驗的批準。他補充説，他和密歇根大學的同事計劃在近一年内尋求 FDA 的批準。
西班牙巴塞羅那大學的胎兒醫學專家 Eduard Gratacós 也在研發人造子宮，承認他的研究團隊比 CHOP 團隊落後數年。但如果能在臨床試驗的結果中看到希望，他説 " 世界上将需要多個這樣的系統 "。
從羊羔向人類的跨越
盡管人們對這種技術越來越興奮，但依然存在的問題是：究竟需要什麼數據才能給人類試驗開綠燈。" 從羊羔到人類是一個很大的跨越。"Gratacós 説。
羊羔在同等發育階段上是人類極早早產兒的兩三倍，這意味着研究人員需要對體積已經很小的設備做進一步的必要調整。Bartlett 説，胎豬的大小與人類胎兒更接近，但它們比羊羔更難處理。非人類靈長類動物因其與人類的生理相似性而成為開展臨床試驗之前的動物模型 " 金标準 "，但它們的胎兒甚至比人類的胎兒還要小，而且開展此類實驗的倫理問題也很復雜。
荷蘭埃因霍温理工大學的產科醫生 Guid Oei 和同事一直在開發他們自己的人造子宮系統，他們同時還在研發仿真娃娃以供臨床醫生練習轉移胎兒。" 你只有一次機會做對，而學習的過程不能用真人。" 他説。
然而在新加坡國立大學產科醫生 Matthew Kemp 看來，" 現有實驗數據沒有從倫理的角度出發 "，因而無法説明啓動人體試驗的合理性，除非 " 有人掌握了大量未發表數據 "。Kemp 本人也在研發一種人造子宮系統，他希望在 CHOP 的臨床試驗開始之前能先看到與實驗動物長期表現有關的數據，以及來自非人類靈長類動物的數據。（CHOP 研究小組在其 7 月份的評論中暗示其 " 為監管部門批準準備了大量未發表數據 " [ 3 ] ）。" 這是一種全新的治療方式。"Kemp 説，" 底線是他們必須有力地提出，無論從短期還是長期來看都（比現有救治方案）更好、更安全 "。
道德問題和其他
安全問題并非唯一的倫理顧慮。David 説，人造子宮的發展代表了 " 巨大的轉型式飛躍 "，" 解決許多問題 "。但她補充説 " 這也帶來了一系列全新的問題 "。在 2017 年的研究 [ 1 ] 引起媒體的廣泛報道後，人造子宮有朝一日可能會取代懷孕的擔憂不胫而走。
但研究者們不在意這些擔憂。Werner 説，這個想法 " 目前還遙不可及，當下不值得和當前技術關聯起來讨論影響。"
在美國研發人造子宮的人，還不得不面對一個對生殖權利高度政治敏感的環境。Flake 和 Mychaliska 一直小心翼翼，避免表達出人造子宮可能改變胎兒生存能力定義的意思。自美國最高法院于去年 6 月推翻在堕胎問題上具有裏程碑意義的 1973 年羅伊訴韋德案後，這一概念帶來了巨大影響。在此之前，1973 年的裁決一直保護着人們的堕胎權利，直至胎兒于宮外能存活的時間。
英國達勒姆法學院的生物律師 Chloe Romanis 説，甚至如何稱呼這些設備中的生命體也是個難事。她説，他們不是傳統意義上的 " 胎兒 "（fetus），因為他們不再呆在子宮内。有些人認為他們也不是 " 新生兒 "（neonate），因為該單詞的拉丁語詞根帶有 " 已經出生 " 的含義。" 我們賦予這些前所未有的新患者的名稱，将產生法律和社會賦予其權利上的影響。" Werner 説。CHOP 小組提出了一個全新的名稱：新生胎兒（fetal neonates 或 fetonates）。
一些研究人員還擔心，人造子宮是用更昂貴的技術方案去解決一種更深層次的問題。美國加州大學舊金山分校的胎兒外科醫生 Michael Harrison（有時被稱為 " 胎兒手術之父 "）説，他目前看到的數據确實有希望。但他質疑是否值得将 " 所有金錢和技術都投入到 " 後續存活可能性很低的嬰兒身上，而不是去尋找方法來改進妊娠期支持或早產重症監護的标準化技術。從長遠來看，後者也許能夠減少人們對人造子宮技術的需求。
David 對此表示贊同，并補充道，目前缺乏足夠的有關研究和研究資金來探究女性早產的病因以及如何預防早產等問題。" 這需要認真對待。" 她説，" 人造子宮只能解決其中一小部分問題。"
Bartlett 認為針對早產的系統性措施确實重要，但他認為，極早產兒迫切需要更好的治療方法。" 預防早產發生的萬能之策是不存在的，我們的有生之年都不太可能出現。" 他説。" 系統性措施無效的時候，我們就需要這些技術。"
