年12月,视频导演兼生物技术专家HashemAl-Ghaili提出了一个“儿童工厂”的未来概念——Ectolife。根据他的想法,人类孵化器可以使用可再生能源运行,并包含多达个模拟母亲子宫内环境的胶囊。根据Al-Ghaili的想法,有关胶囊中儿童状态的数据应该直接在智能手机上提供给父母。
虽然Al-Ghaili的作品更像是一个主题的幻想,但它引起了生殖技术专家的注意。例如,伦敦大学学院妇女健康研究所生殖科学实验室负责人乔伊斯哈珀认为,生育(至少是辅助生育)的未来很可能是这样的。伦敦国王学院助产学教授AndrewShennan对此表示赞同:“这是为婴儿提供合适的营养和氧气环境,我真的认为技术就在那里。”
制造人造子宫的实验已经进行了半个多世纪,但这个想法的实施是否接近尾声?为什么这一领域的研究很重要?
年,在COVID-19大流行最严重的时候,一名婴儿在美国出生,怀孕时间为21周零2天。这个男孩被公认为世界上能存活下来的早产儿。他出生时体重只有克,医生认为他的生存机会为零。然而,这个男孩活了下来,在医院住了五个月后,出院回到了父母身边。该记录之前由出生时21周零4天的LailaStensrud保持。尽管说话稍有延迟,但她总体上正在健康成长。
但这种情况比较例外。在第24周之前出生的儿童,生存预后约为50%。可就算是再好的场景,孩子也几乎可以保证被病魔缠身。在怀孕第22至24周之间出生的婴儿中,几乎有一半会出现心脏缺陷、脑瘫和其他严重的神经系统疾病。40%的人视力(甚至失明)、听力和智力受损。
关于哺乳年龄的争论最常与孩子未来的生活质量相关。例如在俄罗斯,复苏可以在第22周进行。最主要的是孩子有生命迹象,体重至少克,但即使指标较差,如果孩子至少能活一周,也可以继续抢救。另一方面,在美国和英国,临床指南是基于预后的。如果不利,建议不要进行复苏。
为了支持孩子的生命,现在使用保育箱——保护孩子免受环境恶劣影响的设备。虽然器官通常在24周内形成,但它们并不能很好地发挥作用。肺部和心脏不能维持均匀呼吸,皮肤调节温度差,容易受伤,不发挥屏障功能。免疫力还没有形成,身体的生物节律还没有为昼夜更替做好准备。
最先进的系统可以全天候跟踪儿童状况的微小变化。但借助此类设备,不可能完全重建子宫内的生活条件。关键是羊水的独特成分和胎盘的复杂工作。与外部环境的接触,即使是在跑车中,也是不可避免的。婴儿通常需要直接影响大脑的药物。
保育箱技术有一个局限性:它仅适用于能够独立站立的儿童的需要。人造子宫的开发者将婴儿视为胎儿。因此,他们试图重建真实胎儿在真实子宫中的相同条件。
在苏联,早在上世纪60年代末,奥列格·别洛库罗夫(OlegBelokurov)在奥特列宁格勒妇产科研究所的基础上发明、开发并测试了这样一种装置。他证明了从根本上重建母胎之间的新陈代谢是可能的。但是为此,不仅要模仿子宫本身,还要模仿其他器官。
别洛库罗夫的汽车配备了机械心脏、“肾脏”和其他器官。首先,将分娩妇女的胎盘放入装有特殊溶液的“子宫”中,研究在造人过程中会释放出哪些激素。然后他们开始将胚胎“放置”到人造子宫中——它们取自前来堕胎的妇女。车上没有一个新生儿是注定要出生的。安装占用了整个实验室,并且由于缺乏结果和高成本而被缩减。
年,日本人就进行了这样的尝试。桑原教授将山羊的子宫取出,放入装有人造羊水(羊水)的无菌塑料容器中,容器中不断保持体温。营养丰富的“肉汤”盛在容器中。诚然,水果死于感染、系统故障和许多其他因素。但在这个过程中,科学家们设法发明了在特性(导热性、弹性)方面与天然身体组织相似的材料。
现在,医院的研究人员最接近制造“人造子宫”。他们在年代中期推出的保育箱是一个塑料袋,里面装满了成分类似于羊水的液体。连接到该设备的是输送物质并允许血液循环的管子,以及一个透氧回路。在保温箱中,早产羔羊生长发育正常。现在实验正在进行中。
值得注意的是,在年,来自以色列的科学家成功地从仅由个细胞组成的五天大的胚胎中培育出了具有正常心脏和大脑的小鼠胚胎。诚然,小鼠机体更容易维持,宫内发育所需的时间更短。现在轮到对大型动物进行实验了。这组作者说,向临床试验(即人体试验)的过渡不会早于年。
未来,人工智能可以解决胎儿监护的问题。年初,苏州市的研究人员展示了一种系统,他们声称该系统可以重现与生育相关的所有过程。作者甚至声称他们创建的系统比传统生育更安全。该设备可以使用神经网络监测胚胎、检测发育问题并调节氧气和营养物质的供应。到目前为止,该技术已经在老鼠身上进行了测试,临床试验需要特殊许可。中国法律允许对人类胚胎进行实验——但不得超过两周。
创建人造子宫的任务不仅可以简化为所需的液体成分或设备的操作,还可以简化为程序。氧气、营养物质和荷尔蒙混合物通过胎盘从母亲传递给婴儿,随着婴儿的发育刺激和维持怀孕。同时,婴儿将二氧化碳和其他废物转移回母亲的血液中。妈妈的体温对宝宝的发育也很重要。人造子宫应该复制最小的过程。
今天,许多科学家认为解决方案不是模仿胎盘,而是创造一种混合生物工程器官。例如,年,来自维也纳科技大学的奥地利专家设法使用真实细胞创建了胎盘模型。水凝胶3D打印用于打印器官细胞生长的膜。同时,目标不是创建一个真正的原型,而只是测试使用微芯片引入营养素的技术。
作者强调,创建一个工作模型还很遥远。您需要很长时间才能了解所有流程并弄清楚如何交付它们。例如,由于胎盘受损导致胆汁酸缺乏会导致血液系统疾病。同时,只有部分胆汁酸通过胎盘,因为这些化合物中的大多数对胎儿有毒。
实验室负责人PeterErtl解释说:“使用芯片可以让你监测微型器官的压力、温度和营养供应等生物参数,控制疾病的进展及其消退的速度。”“我们的研究已经表明,芯片上人造胎盘的活动类似于天然胎盘的行为:小分子可以穿过胎盘,而大分子则留在外面。
研究人员现在正在试验将子宫细胞保持在体外,这在未来可以为组织提供自己的血液供应,这是尚未实现的。科学家们认为,解决这个问题将是迈向人造子宫的重要一步。
许多人通过未来眼镜将人造子宫的想法视为一种将取代传统生育的技术。但它还有其他可能的用途。
例如,使用这样的设备,您可以模拟疾病的过程。许多母体疾病,如糖尿病和高血压,都会影响胎儿和向胎儿输送营养。胎盘模型将有可能阐明这些过程是如何进行的,调查失败并试图预防它们。此外,该模型还可用于研究胎儿在不同阶段对接触尼古丁和其他物质的反应。
人造子宫也很好,因为它可以针对不同的参数进行修改。例如,检验关于畸形如何出现的假设(例如,胎儿缺氧、外伤的影响、接触各种物质、运动训练)。然后我们将能够防止连体双胞胎的出生并改善通过体外受精出生的孩子的预后。
另一个有前途的领域是胎儿手术。有些婴儿需要进行只能在子宫内进行的手术。通常这些手术不仅对婴儿的生命而且对母亲的生命都是非常危险的。通过暂时将婴儿置于人造子宫中,可以大大降低这种风险。这项任务更容易-毕竟,您只需要为相机配备临时曝光过度即可。
无论如何,赛博朋克式的“婴儿工厂”在未来几十年内都不会威胁到我们。并且它将能够在未来几年提供更舒适的自然怀孕过程。