中国团队的实验中，“人造子宫”中的胎羊成功存活90分钟。 |
近日，郑州大学第一附属医院宣布完成了一项“去ECMO（体外肺膜氧合）化人造子宫动物实验”，一只4月龄的胎羊通过被放进一个“特殊装置”和母体连接，靠母体维持生命体征的情况下，成功存活了90分钟。该实验负责人、郑大一附院肺移植外科主任赵高峰在接受媒体采访时提到，在人造子宫技术中，这种去ECMO的思路是“我国首创”。这意味着，在血型相同的情况下，无论父亲还是母亲，都可以充当孕育胎儿的角色。“任何人都能生孩子”的概念一下子给人带来了无限的想象空间。在社交媒体上，“流水线上的婴儿工厂”“男性怀孕生子”的讨论声量一度超过了技术本身。人造子宫的应用前景，是否真的会成为科幻小说中的“美丽新世界”？
初衷：拯救极端早产儿，而非让男人怀孕1920年代，英国生物学家霍尔丹首次提出“外生（ectogenesis）”概念，为人类带来有关人造子宫的第一次全面讨论。在其畅想中，21世纪将不再是一个利用传统本能生育的时代，一种更“理性、开明、完全在体外进行”的妊娠过程将取而代之；等到2074年，经“自然怀孕、出生的婴儿比例将不足30%”。当今，这类想法在某些维度表现得更加激进。马斯克等“科技狂人”曾公开称，全球人口下降趋势下，应该投资人造子宫技术，“更快、容易、便宜地制造孩子”。在国内的社交媒体上，郑大一附院团队的研究公布后，有关“男性生育”占据了大多数。美国、澳大利亚、日本、以色列等国家均有科研团队在做人造子宫技术布局。但从最早的硅胶膜血氧合器、人工羊水培养箱，到21世纪后开始应用的ECMO技术、如今中国团队推出的“去ECMO”方案，实际上，全球的科研团队都没把它当成一种替代妊娠、实现子宫功能的设备来研究，而是作为一种可以“为新生儿重症监护提供可行替代方案”的方法。
人造子宫中的胎羊示意图（图源：E. A. Partridge et al./Nature Commun. (CC BY 4.0)）
美国密歇根大学人造子宫研究团队的负责人甚至在一篇论文中公开表示，让“婴儿完全在子宫外生长的想法是‘对科技的无知和思想上的白日梦’”。赵高峰也曾纠正称：人造子宫并不是为了“批量生产婴儿，而是为了让没办法留在子宫的胎儿继续生存”。科学界之所以强调这个问题，是因为无论在海内外，早产儿的救治都还面临许多困难。在医学上，小于37周胎龄就是早产儿，其中胎龄小于28周则被视为超早产儿，时至今日，其医学救治仍然是公认的难题；且随着近些年国内高龄产妇增多、辅助生殖等技术应用，早产率或将上升。对于个体家庭来说，这也意味着沉重的经济负担。按照北京春苗慈善基金会的调研数据，超过85%的早产儿家庭出现“灾难性卫生支出”，救治费用超过了家庭支付能力比例的40%。一位从事生殖相关工作数十年的医生对36氪解释，呼吸、感染等是较为主要的问题。以呼吸为例，胎儿在宫内时，胎肺中为羊水，所需氧气通过脐带从胎盘中获得，脐带剪短后开始靠自己呼吸；如果是身体器官未发育完全的早产儿，自主呼吸不稳定，哪怕是使用呼吸机辅助，也容易出现肺部感染、支气管肺发育不良等问题。而越小的孩子依赖吸氧的时间也就越长。但如果能在人造子宫中继续发育，理论上“其肺发育会更好一些”。在现有人工子宫技术的实验中，这也成为各团队着重论述的一点。比如，2017年，美国费城儿童医院团队公布的实验结果就提到，在他们设计的生物袋（包含一个透明塑料袋和一套体外循环装置）模拟的子宫环境中，8只相当于人类胎龄23-24周大的早产胎羊在存活的4周里，“正常发育、甚至长出了羊毛”；密歇根大学团队的方案则是向实验动物肺部注入特制液体，再用系统通过颈静脉排出心脏血液，经体外充氧后输回。研究结果也提到，实验胎羊“存活116天，肺、大脑和其他器官发育良好”。“如果说传统的早产儿抢救是给孩子更高级的生命支持，人造子宫技术则能为其提供一个模拟母体的环境让他/她继续发育，提高早产儿存活、健康发育的可能性。”前述医生认为。
中国团队创下世界首例：“去ECMO”意味着什么目前，全球进展快的人造子宫技术团队已经早早走上了办公司、拉风投之路；2023年9月，美国FDA甚至已经在开会讨论人体试验的问题。相较之下，刚做完一次动物实验的郑大一附院团队，为何会引起如此强烈的关注？“去ECMO”的概念是实验最大的亮点。在一些媒体表述中，这也被称为“世界首例成功案例”。过去数十年间，突破血氧问题是人造子宫技术取得核心进展的重要节点，其关键就在于ECMO的应用。因为，ECMO能为脱离母体的胎儿供氧，这种方法允许血液“绕过”心脏和肺部，让器官得到休息和愈合。尽管也有海外科学家认为ECMO不适用于极度早产儿，但改进思路大多仍围绕设备而进行；实际上，就连郑大一附院团队自己最早做实验时，也在使用ECMO。那时，他们还把ECMO比作“人造子宫系统中至关重要，扮演着早产儿的肺”的角色。36氪了解到，这是因为使用ECMO不涉及“任何其他附加的血液循环”，能够将血循环“圈定”在胎儿自身内部。近期披露的成果中，团队虽未解释为什么会放弃这个成熟路径，但提到了活体替代的“去ECMO”思路，是将羊的脐动脉、脐静脉“与母体颈部的动脉和静脉相连，建立一个类似于ECMO的并体循环”。在该团队看来，“去ECMO”的方案有助于规避血栓、感染等风险，也不必再付出高昂的设备维护成本。上海某三甲医院医生傅士博（知乎医学科普作者“菲利普医生”）对36氪表示，“去ECMO”的表述虽未阐明具体的连接方式，但应该也“采用了一种转换器，比如类似于透析的膜结构，将母/父与胎儿的血流建立某种联系”，从而避免母/父的免疫系统将胎儿识别为异物进行攻击的同时，确保血液中的气体、营养物质以及代谢废物等进行跨膜交换。首先在于成本下降。赵高峰在接受《健康时报》采访时提到，ECMO的“启动成本和每天的运营成本分别为6-7万元和1-2万元”。对于一个尚在起步阶段的科研团队来说，费用负担较重。“‘去ECMO’方案有助于降低对海外高端设备及其配套膜耗材的依赖，尤其是在相关耗材产品尚无国产替代的情况下。此外，虽未对外公布，‘去ECMO’方案中使用的某种膜结构装置，大概率是有自主知识产权的自研设备，意味着整体装备成本会更低。”傅士博医生认为。另外，从实验结构设计上来说，海外团队方案中的ECMO只负责氧合功能，“其他营养还要通过注射方式加入进胎儿的血液中”；而中国团队的方案同时解决了气体和营养的问题，更加简单。不过，这位医生也提到，“去ECMO”方案中使用的膜结构设备在阻绝血型抗体等功能上，仍然无法和天然胎盘相比，可能会造成新生儿溶血等问题，因此限制因素就会很多，比如该团队自己也提到，“胎儿血型需与父/母保持一致”。“整体来讲，我认为两类方案各有优势。从临床医生角度，我们希望郑大一附院的研究能通过论文发表，让大家更早、更详细地进行了解。当然也更希望中国方案能够领跑这个领域的研究。”
期待一只“活着出生”的小羊当前，人造子宫技术不断走向现实的一个突破点在于，实验动物存活时间持续延长。2017年，费城儿童医院团队的实验羔羊最长存活时间已经达到了4周；2023年，日本科学家们公布的另一项数据则称，利用人造子宫技术成功分娩了6只活下来的灯笼鲨，存活最久的一只撑到了7个月。在国内，郑大一附院团队此前的使用ECMO方案中，实验胎羊存活时间曾达7天；本次“去ECMO”方案中，胎羊在人造子宫中的存活时间为90分钟。“国内团队确实提供了一种全新的、降低对设备依赖的技术路径。但人造子宫最早的报道是2017年，国内学者起步比较晚，而且从实验观察时间长度上看也是较短的。”傅士博医生认为，这也是郑大一附院团队的实验令人遗憾的一点。不过，无论是国内、海外团队，当前都没能回答的问题在于：虽宣称胎羊在人造子宫内发育正常，但最终基本都被安乐死，并没有“成功的、活着的小羊被分娩出来，甚至生活一段时间”。“这其实有点让我困惑，”该医生提到：“如果按照实验结果，胎羊的各系统发育正常，为什么不做更长时间，尤其是“出生”后的观察？或许还是有些固有的缺陷无法解决，比如当胎羊被从羊水中取出时，如何诱发它的第一次自主呼吸；如果采用了类似剖腹产方式在取出后刺激它，到底有没有成功？这些都还没有被公布出来。”另一方面，当前所有研究进展均停留在动物实验的阶段。而从临床一线出发，医生们提到，最关注的问题仍然是“它能在多大程度上服务有相关需求的人类早产儿”。2023年9月，美国FDA已召开独立顾问会议，讨论如何更好评估人造子宫技术的安全性和有效性，比如动物数据的局限行、人体试验的伦理困难等。但这次讨论并未对外公布具体的人体试验方案。据外媒报道，费城儿童医院团队已经在向FDA递交相关设备的人体试验申请；而密歇根大学团队也提到，希望在3-4年内推进人体临床。但他们也提到，科学界对人类胎儿如何在人造子宫中生长的认识“存在根本性空白，在正式试验前，这需要重点研究”。伦理也是科学家们在思考的问题。有海外学者提到，涉及极端早产儿的移植手术往往处在孕妇妊娠的早期阶段，子宫切口比足月妊娠时相对更大，存在子宫破裂、胎盘植入异常等风险，这就涉及到知情同意的问题。“我们会担忧，父母被告知胎儿的糟糕情况后会不顾一切地做任何事，即便这些技术完全是未经测试、存在风险的。”
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