机器孵化生命，“人造子宫”时代来临？

费雪

2022年底，一则由“子宫工厂”EctoLife发布的8分钟短片，曾以惊世骇俗的蓝图“世界首个人造子宫设施”，成为彼时Facebook上极具争议性的话题之一，引发了全球关注。

今年9月19日至20日，美国食品药品监督管理局 （FDA）召开为期2天的独立顾问会议，讨论是否应该批准全球首个涉及人造子宫技术的人体临床试验，这再度在世界范围内备受瞩目。

随后，《自然》杂志首页以《人造子宫的人体试验可能很快就会启动》为题，发表专题报道，更将这种走向人体试验的技术评价为“令人兴奋”。

种种动向看来，机器化孕育生命的时代似将呼之欲出。在可预见的未来，“人造子宫”这一概念，是否真的要从科幻小说走向现实生活？

技术福音不是造人

EctoLife概念片中，也门分子生物学家兼电影制片人Hashem Al-Ghaili如此刻画人造子宫技术：75个最先进的实验室，每个有多达400个人造子宫，每年可以“孵化”3万名婴儿。他宣称，这样的“流水线”，可以帮助女性解决生育的各种问题，避免分娩之痛。

但现实发展却有着截然不同的走向。人造子宫领域的技术先驱费城儿童医院（CHOP），将模拟自然子宫的根本目的指向了超早產儿救治。

根据世界卫生组织（WHO）定义，妊娠37周之前出生为早产，而超早产儿则是指妊娠28周之前未足月出生的胎儿。郑州大学第一附属医院产科临床统计显示，婴儿死亡率与出生胎龄密切相关—胎儿在子宫内安全停留的时间越长，长期存活和健康的概率就越高。

28周以上的未足月儿，在大量的生命支持下，大多数可以存活；但28周以下的超早产儿成活率不足50%；小于24周出生，迄今则没有幸存下来的案例。

EctoLife视频截图

摆脱宫腔束缚后，胎儿的手术位置也会变得灵活，手术时间也将得到延长。

“人体发育就像盖楼，超早产儿虽然已经搭好了骨骼和器官的‘架子，但是心肺功能尚不完善。”郑州大学第一附属医院产科副主任医师杨蕾，如此形容缺少母体支持带来的负面影响。

一方面，虽然现有医疗技术可以通过机械辅助、药物催发等方式提升呼吸功能，但挽救过程长达数月，期间婴儿仍面临呼吸衰竭、心脏骤停等巨大风险。

另一方面，即使产后长期存活，后续并发症也如影随形，且早产儿胎龄越小，并发症越多。据《自然》杂志报道，瑞典一项对250万人的研究证明，78%孕28周前分娩的超早产儿，在成年后患有哮喘、高血压和癫痫等疾病，而足月出生者中，此患病比例仅为37%。

此外，临床还常见早产儿发生视网膜病变、坏死性小肠结肠炎、肺部感染等症；更有甚者，一些认知、行为问题，要到孩子两三岁后才会显现。

模拟人体子宫的一大优势，恰好在于可以促进心肺功能发育，降低并发疾病风险。该技术对超早产儿群体健康发育的潜在裨益，正是FDA专家一致公认的“用武之地”。

在费城儿童医院的纪录片中，早产胎羊的肺泡尚未发育完全，无法自主呼吸以维持生命。进入人造子宫进行体外氧合四周后，实验胎羊的肺泡发育明显。

密歇根大学的“人造胎盘”装置异曲同工，试验胎羊也在成功存活的16天内，发育出了肺和大脑的功能。以体外膜肺氧合器（ECMO）替代呼吸机向肺部提供气压，还可以避免机械通气对早产儿脆弱的肺部造成组织损伤，降低疤痕和炎症风险引发的支气管肺发育不良（BPD）等病症。

给胎儿动手术，可能吗？

在用作新生儿重症监护的一种替代治疗方案之外，人造子宫的另一项应用前景则是胎儿体外手术。

2020年年底，在郑州大学第一附属医院的外科学总论实验室中，胸外科主任赵高峰所带领的团队凭借一个生物袋和一台ECMO，构建起类似母体宫腔内羊膜囊的环境，已成功使早产胎羊在体外设备中存活7天，期间各项发育正常。

他们的实验初衷，是想为患有先天性疾病、不及分娩就有流产危险的胎儿，探索孕期手术干预的可能性。

在现有技术条件下，为患病胎儿做宫内手术仅限于体表，无法打开胎儿的胸腔、腹腔等部位。但诸如先天性肺囊腺瘤等疾病，有5%的概率（每年过百病例），必须在胎中即行对畸形部位或缺陷开腔处理。

一种应对的构思是，短暂切开子宫而不取出胎儿，以维持母体循环为前提，通过调整胎儿在宫内的体位，来暴露术野位置。在小切口手术完成后，缝合子宫让胎儿继续在母亲体内发育。

但动物实验中，发现了难以逾越的瓶颈：切开子宫会导致宫内压下降，调整胎位和手术动作会导致羊水外溢，这都会对胎儿和母体造成不可逆的损伤；并且，胎儿在子宫羊水内处于浮动状态，体位很难固定，也无形中增加了手术的难度。

面对棘手的难题，人造子宫提供了另辟蹊径的方案—索性剪断脐带，让胎儿在人工装置中继续生长发育。如此，一来不会伤及母体健康，二来摆脱宫腔束缚后，胎儿的手术位置也会变得灵活，手术时间也将得到延长。

目前，赵高峰团队的人造子宫胎羊体外培育实验，已为中国填补了该领域医学研究的空白。但与费城儿童医院团队开发的“新生儿发育子宫外环境”（EXTEND）相比，国内实验模型尚存改善空间。

在人造羊水的成分、恒温的调控方式、人造子宫袋的材料等技术细节上，EXTEND都更为适应长时间研究—CHOP团队的早产胎羊活到了第28天，而国内团队的人造子宫只能维持生命到一周左右。

带来差距的根本原因是，前者装置的ECMO供氧效率，尤其是营养和排泄循环系统的稳定性，实现了更为先进的感染防范能力。故而，要进行早产儿体外手术和保育，这条路还任重道远。

人体试验为时尚早

尽管“外生”之说甚嚣尘上，但FDA会议最终未能按照既定日程投票，意味着EXTEND这个目前最接近人体试验的方案，也仍欠缺成熟。FDA官员表示，现在无法确认胎儿是否真的可以从EXTEND受益，且受益程度是否高于当前临床投入使用的护理方案。

难点之一是，这一关键之问的答案，无法通过外推现行动物实验结果来获得。美国堪萨斯城儿童慈善中心新生儿医生斯蒂芬妮·库科拉指出，选择羔羊作为试验模型，主要是因为相关发育阶段的胎羊可以模拟人类在妊娠22-24周时的肺部发育情况，且可操作性较高。

美国费城儿童医院研究人员在2017年进行的人造子宫实验中的胎羊

1997年2月，苏格兰爱丁堡，罗斯林研究所，克隆羊多莉向媒体开放参观

要进行早产儿体外手术和保育，这条路任重道远。

但迥异之处更多：羔羊的妊娠周期与人类并不相同，且器官发育的时间节点也不尽相似。即使在有共通性的可实验阶段，胎羊的个头也比人类胎儿要大2-3倍，并且它们的大脑发育阶段与同期的人类胎儿亦不同步。

若换选其他动物模型，结果也难臻理想—胎猪与人类胎儿的大小更为相似，但其实验处理难度却比羊羔更大；非人类的灵长类动物因生理指标与人类相似，本是临床前试验的黄金动物模型，但它们的胎儿又比人类的胎儿还要小。所以EXTEND并没有把握，能够在人体试验中复制当下动物试验获得的成功。

而更“致命”的缺陷，则直指长期培养技术的不足。爱荷华大学研究员爱德华·贝尔团队构建了2013年至2018年美国多地的病例数据集，统计出妊娠24周出生的超早产儿，在当前临床技术下，能存活到1岁的概率高达71.4%。这一长期生存率，即便在目前已成功的人造子宫实验中，也根本无法企及。

10月3日，日本《朝日新闻》报道称，冲绳某企业自2017年开始研究人造鲨鱼子宫装置，于今年成功培育出细尾灯笼鲨的幼体，并进行了“人工分娩”。但该团队也承认，人造子宫孵化出的鲨鱼在放入海水箱培养后，几天内全部因产后无法及时适应海水环境而死亡。

直到研究者开发出海水适应方案，“产前”就让鲨鱼宝宝们在人造子宫内逐步转向海水环境，新一批试验中才有一只存活超7个月—这是该物种目前最长的圈养纪录。

这一研究结果说明，较之目前单纯的“孵育”目标，要通过人造子宫实现胎儿出生后的存活和存续，技术层面还有更高的山峰留待攀越。

但科研的道德范畴，却成为了横亘在探索长期培养方案前的一大障碍。目前，EXTEND维持胎羊存活的28天时长，已经达到了学界公认的伦理上限，研究人员不得不终止试验，对这些本可继续在人造子宫中发育的胎羊进行安乐死处理，导致根本无从观察其后续生命发展情况。

受限于此，连动物实验的成功性尚需要打一个大大的問号，人体试验无法获批，也就在意料之内、情理之中。

1996年，世界上第一只体细胞克隆动物绵羊多莉诞生，“无性繁殖”的成功预言着生物技术时代的来临。该研究被美国《科学》杂志评为1997年世界十大科技进步的第一项，但同时也遭遇了极为激烈的伦理争议。

无疑，人造子宫代表着又一个巨大的转型飞跃。但研究的走向是造福更多人，还是异化为“批发人类”的“潘多拉魔盒”，从技术发展到伦理论证，现在都只是个开头。

责任编辑吴阳煜 wyy@nfcmag.com