一只脱毛、皮肤苍白的羔羊侧卧在一个看起来像是装满朦胧液体的超大三明治袋中。它的眼睛闭着，口鼻和四肢抽搐，仿佛这只动物——其妊娠期仅完成了四分之三左右——正在做梦。
这只羔羊是 2017 年在宾夕法尼亚州费城儿童医院 (CHOP) 的研究人员进行的人造子宫实验中的八只之一。当该团队在当年 4 月发表其研究成果时，他们发布了一段实验视频，该视频广泛传播并引发了人们的想象——对某些人来说，这让人联想到人类完全在实验室中受孕和生长的科幻幻想。
现在，CHOP 的研究人员正在寻求批准，以对他们一直在测试的设备进行首次人体临床试验，该设备名为新生儿发育的子宫外环境，或 EXTEND。该团队强调，该技术并非旨在——或能够——支持从受孕到出生的发育。相反，科学家们希望模拟自然子宫的某些元素将提高极度早产婴儿的存活率并改善他们的结局。在人类中，早产是指妊娠 28 周之前出生的婴儿——不到足月（通常在 37 至 40 周之间）的 70%。
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CHOP 团队对该技术的潜力做出了大胆的预测。在另一段 2017 年描述该项目的视频中，CHOP 的胎儿外科医生艾伦·弗莱克一直领导着这项工作，他说：“如果它像我们认为的那样成功，最终，大多数被预测为极度早产高风险的妊娠将在我们的系统上提前分娩，而不是在呼吸机上早产。” 2019 年，CHOP 团队的几名成员加入了一家初创公司 Vitara Biomedical，该公司位于费城，此后已筹集了 1 亿美元用于开发 EXTEND。（弗莱克拒绝就本文发表评论，理由是“利益冲突”和“专有信息限制”。他在 2017 年论文上的合著者没有回应自然杂志的置评请求。）
美国食品和药物管理局 (FDA) 将于 9 月 19 日至 20 日召开独立顾问会议，讨论监管和伦理方面的考虑因素，以及该技术的人体试验可能是什么样子。委员会的讨论将受到全球少数其他正在开发类似设备的团队以及生物伦理学家探索其对健康公平、生殖权利等影响的密切关注。
“这绝对是令人兴奋的一步，而且已经酝酿了很久，”哥伦比亚大学医学中心纽约市的生物伦理学家和新生儿学家凯利·沃纳说，她与开发人造子宫技术的团队没有关联。“与早产婴儿一起工作的临床医生将密切关注这次会议，”她说。
早期开始
世界卫生组织将早产定义为妊娠 37 周之前出生，早产可能是自发的，也可能是因为某些疾病——如感染、激素失衡、高血压或糖尿病——可能使子宫变成对胎儿不利的环境。
这是一个巨大的全球健康问题。早产是五岁以下儿童死亡和残疾的最大原因。2020 年，全球约有 1340 万例早产，2019 年与早产相关的并发症导致约 90 万人死亡。
死亡率与婴儿出生时的胎龄密切相关。在 22 周或之前——被认为是胎儿存活的临界点——很少有胎儿能在子宫外存活。到 28 周时，大多数可以存活，但通常需要重要的生命支持。人造子宫技术旨在改善在 22 周至 28 周之间出生的早产婴儿的结局，这些婴儿的存活率有所提高，但长期健康问题很常见。
例如，在瑞典一项针对 250 万人的研究中，在 28 周之前出生的人中，有 78% 的人在成年时患有某种疾病——从哮喘和高血压到脑瘫和癫痫——。对于足月分娩，这一比率为 37%。
死亡和残疾，尤其是在胎龄较小的婴儿中，通常是因为肺部和大脑是人类最后完全成熟的器官之一。这就是为什么产科医生会尽可能防止早产——胎儿在子宫中安全停留的时间越长，他们长期存活和身体健康的几率就越高。
在自然子宫中，胎儿通过胎盘（一种短暂的器官，胎儿血液在其中与母体血液相互作用）获得氧气、营养、抗体和激素信号，并排出废物。在这些不同的作用中，人造子宫技术最关注的是提供氧气和去除二氧化碳，取代通常用于新生儿的机械呼吸机。这些呼吸机可能会损害脆弱的发育中肺部，否则这些肺部仍会充满羊水。
沃纳说，人造子宫“将帮助极度早产的婴儿度过他们最容易受到肺部和脑损伤的那些日子和几周”。CHOP 团队已表示，他们将在几周后让婴儿脱离该系统，那时他们的器官发育更加完善，健康存活的可能性更高。
该团队的系统将通过将极度早产的婴儿放入他们所谓的生物袋中来工作，生物袋中充满了旨在模拟羊水的电解质液体。外科医生会将脐带中的血管连接到体外氧合血液的系统。胎儿心脏仍会像在自然子宫中一样泵血。
与脐带中的血管建立连接很困难，因为动脉非常细小，并且在婴儿分娩时开始收缩。因此，外科医生需要在几分钟内将血管连接到系统。“这个过程必须非常巧妙，”伦敦大学学院的母胎专家安娜·大卫说，这需要娴熟的外科手术技巧和快速的过渡。
弗莱克和他的同事一直在羔羊身上测试该系统，羔羊通常用于胎儿研究，因为它们在发育上与人类相似。绵羊的妊娠期通常约为 5 个月；研究人员使用的羔羊相当于妊娠 23 周的人类胎儿。2017 年，该团队报告说，他们使用人造子宫使八只羔羊存活了长达四周。在那段时间里，这些动物长出了羊毛，它们的肺部和大脑也发育成熟。四周后，研究人员对这些动物实施了安乐死，以便他们研究该系统如何影响器官发育。
自 2017 年以来，研究人员一直在测试将动物连接到氧合机的各种方法，并且他们一直在与 FDA 就启动临床试验进行对话。
不同的方法
与自然杂志交谈的研究人员表示，CHOP 团队的系统可能最接近人体试验。但西班牙、日本、澳大利亚、新加坡和荷兰的团队也在开发人造子宫技术。密歇根大学健康中心安阿伯分校的胎儿外科医生乔治·米查利斯卡领导的一个团队将其设备称为人造胎盘。尽管实际上它的用途与 EXTEND 相同，但团队的方法却截然不同（参见“生命支持”）。
密歇根州的设备不会用液体包围婴儿，而是仅通过气管插管填充他们的肺部。它使用泵从颈静脉抽取血液，在体外进行氧合处理，然后通过脐静脉送回体内；CHOP 团队将其设备连接到脐动脉和静脉。
每种方法都有其自身的优点和缺点，这些团队在 7 月份发表的两篇评论中重点介绍了这些优点和缺点。目前，CHOP 设备需要通过剖腹产分娩，因为脐动脉在分娩过程中开始快速闭合，而自然分娩可能需要很长时间。但大卫说，对孕妇进行选择性剖腹产的风险并非微不足道，必须将其纳入考虑范围。CHOP 团队在其 7 月份的文章中承认了这种风险，但指出高达 55% 的极度早产婴儿已经通过剖腹产出生。
相比之下，使用密歇根州方法的临床医生可以自然分娩早产婴儿，并确定婴儿是否可以自主呼吸。如果不能，他们仍然可以将其连接到系统，因为脐静脉不像动脉那样快速闭合，密歇根大学外科医生罗伯特·巴特利特说，他与米查利斯卡合作。但用于移动血液的外部泵存在心脏紧张或导致脑出血的风险。根据已发布的数据，密歇根州团队迄今已维持羔羊存活约两周，而 CHOP 团队为四周。（米查利斯卡没有回复要求置评的电子邮件。）
尽管各团队对最佳方法存在分歧，但巴特利特表示，他希望 CHOP 团队成功获得 FDA 对人体试验的批准。他和他在密歇根州的同事计划在大约一年后寻求 FDA 批准，他补充道。
西班牙巴塞罗那大学的胎儿医学专家爱德华·格拉塔科斯也在开发人造子宫，他承认他的团队落后于 CHOP 团队多年。但他说，如果临床试验结果看起来很有希望，“我们将在世界范围内需要几个这样的系统。”
从羔羊到人类的飞跃
然而，即使人们对这种类型的技术感到兴奋，关于获得人体试验绿灯所需的数据的问题仍然存在。“从羔羊到人类是一个很大的飞跃，”格拉塔科斯说。
与极度早产婴儿处于相同发育阶段的羔羊大两到三倍，这意味着研究人员需要进一步调整人造子宫所需的已经很小的设备。胎儿猪的大小与人类胎儿更相似，但它们比羔羊更难处理，巴特利特说。非人灵长类动物是临床试验之前的黄金标准动物模型，因为它们在生理上与人类相似，但它们的胎儿甚至比人类的胎儿还要小，而且进行此类实验的伦理也很复杂。
荷兰埃因霍温理工大学的产科医生吉多·奥伊和他的同事一直在开发自己的人造子宫系统，以及允许临床医生练习转移胎儿的模拟娃娃。“你只有一次做对的机会，学习曲线不应该在真正的人身上，”他说。
然而，对于新加坡国立大学的产科医生马修·肯普来说，“除非‘有人掌握着大量未公布的数据’，否则‘从伦理角度来看，数据并不足以’证明启动人体试验是合理的。” 肯普也在开发人造子宫系统，他希望在临床试验开始之前看到实验动物的长期生存数据以及非人灵长类动物的数据。（CHOP 团队在其 7 月份的评论中暗示了“为监管部门批准准备的大量未公布数据”。）“这是一种新的治疗方式，”肯普说。“最重要的是，他们必须有力地证明，从短期和长期来看，它比目前使用的救生措施更好、更安全。”
伦理及更多
安全问题不会是唯一的伦理担忧。人造子宫的发展代表着“巨大的转型飞跃”，它“解决了许多问题”，大卫说。但她补充说，“它也开启了一系列全新的问题。” 在 2017 年的研究首次发表后，人们担心人造子宫有一天可能会取代怀孕。
但研究人员驳斥了这些担忧。沃纳说，这种想法“在遥远的未来，不值得讨论其与当前技术相关的含义”。
在美国开发人造子宫的人也必须应对生殖权利的政治化环境。弗莱克和米查利斯卡一直小心谨慎，没有给出任何迹象表明人造子宫可能会改变胎儿活力的定义——在美国最高法院推翻 1973 年具有里程碑意义的堕胎裁决罗诉韦德案后，这具有巨大的影响。去年 6 月。此前，1973 年的裁决保护了堕胎，直到胎儿在子宫外具有活力为止。
英国杜伦法学院的生物律师克洛伊·罗曼尼斯说，即使如何称呼这些设备中的实体也很棘手。她说，它们不是传统意义上的胎儿，因为它们不再在子宫里。有些人认为它们不是新生儿，根据该词的拉丁词根，新生儿假定它们已经出生。“我们给这些前所未有的新患者起的名字对法律和社会赋予的权利具有影响，”沃纳说。CHOP 团队提出了一个全新的名称：胎儿新生儿，或简称胎新儿。
一些研究人员还担心，人造子宫将代表一种昂贵的技术解决方案，以解决更深层次的问题。加利福尼亚大学旧金山分校的胎儿外科医生迈克尔·哈里森有时被称为“胎儿外科之父”，他说他迄今为止看到的数据很有希望。但他质疑是否值得“将所有资金和技术投入”到生存可能性很低的婴儿身上，而不是寻找方法来改善妊娠支持或早产重症监护的标准技术，从长远来看，这可能会减少对人造子宫技术的需求。
大卫同意，并补充说，对女性为何过早分娩以及如何预防早产的研究和资助不足。“我们需要认真对待这个问题，”她说。“人造子宫只会影响问题的一小部分。”
巴特利特说，系统性措施很重要，但他认为极度早产婴儿迫切需要更好的治疗。“预防早产的灵丹妙药不存在，而且在我们有生之年也不太可能存在，”他说。“当系统性措施失败时，这些技术是我们需要的。”
本文经许可转载，并于2023 年 9 月 14 日首次发表。