暂停生育:卵子解冻后会发生什么?

技术进步正在推动冻卵的蓬勃发展,这有望让女性无限期推迟怀孕。但这项科学技术真的能名副其实吗?

体外受精设备包括注射药物的注射器、培养皿、精子瓶等等。 

杰米·钟

鲜亮的黄色似乎是企业健康连锁店在设计徽标以吸引注重健康的女性时的首选色调。有SoulCycle的净化柚子色,Drybar的快乐毛茛花色。在2019年,厢型车开始出现在曼哈顿和洛杉矶繁忙的行人区,车身装饰着向日葵的颜色。这些厢型车是移动生育诊所,邀请女性进来了解如何通过冷冻卵子来保护她们的生殖细胞系。“掌控你的未来,”车身侧面的广告承诺。“了解你的生育能力。”

这些车辆是Kindbody的使者,这是一家精品生育诊所,迎合经常光顾动感单车课程和快速吹发吧的客户。它是少数但数量不断增长的提供生育服务的机构之一,包括取出女性的卵子或卵母细胞,冷冻起来以备日后使用。由于卵子是女性生育能力最重要的因素之一,而且其质量和数量都会随着年龄的增长而下降,因此储存卵子有望延长女性的生育窗口,并推迟是否生育孩子的决定。正如竞争对手Extend Fertility所说,“如今女性的选择比以往任何时候都多。而我们又为您提供了一种选择——在您准备好时开始组建家庭。”

精品冻卵机构的出现是辅助生殖技术领域最引人注目——但并非唯一——的最新进展之一,辅助生殖技术是帮助人们拥有他们想要的孩子的科学(和商业)。这些独立的诊所之所以存在,要归功于女性经济赋权、风险资本支持和真正的医学进步的融合。推动这一趋势的不仅仅是移动诊所。冻卵在黄金标准的生育诊所,如南加州大学的诊所,也在兴起。据该诊所主任理查德·保尔森称,冻卵几乎占卵子取出周期的40%,在这些周期中,女性给自己注射激素以刺激卵巢释放多个卵子,然后医生在女性麻醉状态下采集这些卵子。(该诊所另外60%的周期涉及正在接受不孕不育治疗的女性,她们打算尽快使用卵子。)


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最终,这些供应商正在论证,冻卵已经发展到足以证明女性投入超过1万美元的赌注是合理的,因为这项手术和药物不在保险范围内(这个价格标签不包括女性每年必须支付的储存费,以保持卵子的冷冻状态)。这种信心源于过去十年中生育和受孕科学的重大突破,特别是允许医生快速冷冻卵子的过程。医生们在体外受精(IVF)科学方面也取得了长足的进步——体外受精是冻卵之后的步骤——它将解冻的卵子(或新鲜卵子)与精子结合,在培养皿中受孕,然后将由此产生的胚胎培养到可以放回女性子宫内着床的程度。

所有这些都构成了制造婴儿科学的巨大变革,从理论上讲,这表明女性不受传统生物钟滴答作响观念的束缚。然而在实践中,现实情况更为复杂。女性在决定何时怀孕时,除了卵子之外,还必须考虑其他因素,例如她们的整体健康状况和计划使用的精子的健康状况。而且,这些新技术到底有多大的把握仍然有待确定:诊所中绝大多数冷冻卵子尚未解冻。问题依然存在:它们都能存活吗?科学真的能为以后保障生育能力吗?

冻卵热潮

在旧金山湾区等地,冻卵的兴起部分与附近的科技公司有关,如Facebook和谷歌,这些公司现在(并大张旗鼓地)为员工承担这项手术的费用。在硅谷,冻卵已成为一位谨慎的职业女性可能会考虑利用的福利待遇的一部分,这是一种为未来家庭组建准备的401(k)计划。这一热潮也源于其他趋同趋势。一是千禧一代对社交媒体的熟悉;精品诊所在Instagram和Twitter上都有强大的影响力,越来越多的传统诊所也是如此。甚至在线约会——它兜售的希望是,人类内心的大部分混乱都可以通过下载应用程序来解决——也产生了影响。“女性曾对我说,她们可以把每次约会都看作‘这个人是我可以结婚的人吗?’这个问题放在一边,”加州大学旧金山分校生殖健康中心主任马塞尔·西达斯说。

冻卵的兴起也表明公众已经习惯于为产品支付月费。冻卵——除其他外——是又一项付费订阅服务,就像Netflix或Zipcar一样。卵母细胞一旦冷冻,就必须保持冷冻状态直到使用。在女性经历了不容易也不便宜的取卵过程之后,她将有强烈的动力继续支付储存费,这笔费用可能高达每年500美元或1000美元。每批液氮中的卵子都代表着诊所及其投资者多年的收入来源。

玻璃化冷冻设备,如S-Cryolock(如图所示),有助于几乎瞬间冷冻卵子和胚胎,以防止损伤。图片来源:杰米·钟

但冻卵趋势也是科学发展的结果。当被问及对该领域进展阶段的反思时,保尔森回顾了体外受精技术的萌芽时期。第一个试管婴儿是路易丝·布朗,她出生于1978年,现在自己也当了母亲。这项计划的技术是完全不存在的,以至于医生不得不自己制作器械来取卵和培养胚胎;当已故妇科医生帕特里克·斯特普托和已故生理学家罗伯特·爱德华兹进行导致布朗出生的实验时,他们将胚胎保存在活兔皮肤制成的袋子里以保持温暖。

到了20世纪80年代,体外受精患者最多也只能期望获得10%到15%的活产率。“我们能够帮助少数人,”哈佛医学院副教授、波士顿体外受精诊所的医生艾伦·彭齐亚斯说。“但不是大多数人。大多数人都失败了。”

卵子的取出——受到良好保护的女性生殖细胞系——一直都很困难。20世纪80年代,基本技术得到开发和改进;起初,医生必须进行腹腔镜手术,在卵子排卵的瞬间取出一个卵子。他们学会了使用激素,这种激素可以使卵子以更大的数量和更可预测的时间排卵,并通过阴道用针刺穿卵巢来取出卵子。20世纪90年代——出乎意料地——是男性的十年。男性因素不育——精子缓慢或畸形或精子数量少——是夫妇可能无法受孕的常见原因。长期以来,男性因素不育的唯一“疗法”是精子捐赠。然后,在1992年,比利时的科学家宣布,在使用ICSI——卵胞浆内单精子注射——首次活产后,将单个精子注射到卵子中。ICSI是一种颠覆性技术,治愈了男性因素不育,对于那些负担得起的人来说。

半个多世纪以来,冷冻精子几乎非常容易,精子是精简的DNA导弹。早在1953年就报告了首例由冷冻精子出生的人类婴儿。对于卵子来说则不然,卵子是人体中最大的细胞之一,很难很好地冷冻。卵子主要由水组成,这意味着会形成冰晶,冰晶具有锋利的边缘,会损坏细胞器和其他精细结构。多年来,冷冻卵子需要尽可能充分地脱水,然后引入少量的冷冻保护剂,这是一种旨在防止晶体形成的防冻剂。一切都进行得非常缓慢。“这将是一个痛苦的过程,大约需要两到三个小时,”爱荷华大学的胚胎学家艾米·斯帕克斯说,她还记得一点一点地降低温度的痛苦。这项技术使得1984年首次从冷冻胚胎中诞生人类婴儿成为可能;1986年,首次报告了从冷冻卵母细胞中诞生的婴儿。但对于卵子来说,冷冻仍然既困难又具有破坏性:最终结果通常就像你解冻冰淇淋然后重新冷冻它时发生的情况一样:冰状颗粒。“当它解冻时,突然间,这些晶体中的水无处可去,并对细胞造成损害,”斯帕克斯说。

然后,大约10年前,辅助生殖技术领域迎来了最重要的最新科学突破。玻璃化冷冻——来自拉丁语vitrum,意为“玻璃”——是指以惊人的速度冷冻卵子(和胚胎)的能力。该程序涉及比早期方法更大量的冷冻保护剂,并直接浸入液氮中,这会引发“超快速冷却”,最大限度地减少冰晶的形成,并几乎瞬间将卵子转化为玻璃态。“在过去的10年中,玻璃化冷冻的影响……确实以前所未有的方式改变了该领域,”新泽西州圣巴纳巴斯医疗中心诊所主任塞雷娜·陈说。

INVOcell设备可以插入患者的阴道内进行孵化,而不是在实验室的培养箱中培养胚胎。图片来源:杰米·钟

陈说,玻璃化冷冻类似于按下“暂停”按钮;当时机成熟时,实验室按下“播放”并开始快速解冻。结果令人震惊,以至于美国生殖医学学会(ASRM)伦理委员会在2018年发布了一份文件,称冻卵“对于试图保障未来生殖潜力的女性”现在可以被认为是“伦理上允许的”——该委员会在此之前一直拒绝推荐该技术的社会用途。简而言之:冻卵已成为主流。诊所对冷冻卵子是否与新鲜卵子一样具有活力存在分歧,但包括保尔森和斯帕克斯在内的大多数专家表示,它们非常非常接近。毫无疑问,女性在32岁时冷冻的卵子比同一女性在42岁时取出的新鲜卵子要好。

但即使是优质的卵子,就像性行为一样,也并不总是能孕育出婴儿。西达斯向患者解释说,她们不应该等到40岁出头才使用冷冻卵子,因为如果冷冻卵子不起作用,传统方法也可能不起作用。然而,这里存在一个难题——如果女性不能等到新鲜卵子质量下降,那么冻卵的意义何在呢?

体外受精的进步

玻璃化冷冻并非唯一有助于增强冻卵前景的进步。体外受精的其他要素也取得了重大改进,例如,新的标准是在实验室中将胚胎培养五天,然后再将其移植回女性体内。十年前,胚胎通常在三天阶段移植,当时它们仅由八个细胞组成。现在,人类胚胎以“囊胚”的形式到达子宫,囊胚大约有100个细胞,它们更成熟、更强壮,并且成功的机会更大。根据美国疾病控制与预防中心2016年的数据,对于35岁以下的女性,在第五天移植的新鲜胚胎中,近50%导致活产,而第三天移植的胚胎为34.4%。对于35岁至37岁的女性,第五天的百分比为42.1%,而第三天为28.6%。

成功率也在提高,因为实验室现在可以密切复制输卵管的化学环境,当自然怀孕发生时,胚胎会在输卵管中度过最初的五天左右。实验室在调节氮气、氧气和二氧化碳的量和浓度方面做得更好。目前的培养箱还采用了更固态的技术,减少了门的开关次数,以便胚胎可以不受干扰地休息。

将胚胎发育到囊胚阶段的能力意味着胚胎学家可以更容易地识别出最好的一批胚胎,然后再决定尝试移植哪些胚胎。一种称为植入前基因筛选的过程也改进了这些判断。在三天胚胎时代,如果科学家想要评估胚胎的基因健康状况,他们必须从一个八细胞团中撬出一个细胞,这种实验室操作非常可怕,以至于斯帕克斯仍然对此“做噩梦”。现在,使用激光从囊胚中将形成胎盘的部分——不如将要形成胎儿的部分重要——抓取几个细胞要容易得多。

总而言之,胚胎学家冷冻和检测胚胎能力的提高相当于“巨大的变化”,彭齐亚斯说。大约10年前,冷冻胚胎的成功率比新鲜胚胎低10%。他说,“现在我们谈论的是平价。”成功率的提高意味着,从理论上讲,无论女性使用的是当月取出的卵子产生的胚胎,还是多年前冷冻的卵子产生的胚胎,诊所都可以一次移植一个胚胎,而不是过去通常的两个或三个。14年来,爱荷华大学的政策是,如果女性年龄小于38岁,在该诊所没有过移植失败的经历,并且至少有一个看起来不错的囊胚(五天大的胚胎),那么“她们只能得到一个”,斯帕克斯说。这些趋势降低了双胞胎的发生率,特别是三胞胎和更高阶多胞胎的发生率,与单胎妊娠相比,多胞胎妊娠对婴儿和母亲都更危险。在爱荷华大学,双胞胎出生率在2001年曾为40%,现在已降至5%以下。根据美国疾病控制与预防中心的数据,在全行业范围内,涉及单胚胎移植的比例增加了一倍多,从2007年的12%增加到2016年的40%。同样重要的是:新鲜单胚胎移植导致活产的百分比从2007年的21%增加到2016年的37%。

这些创新仅仅是开始。一项新的发明允许女性将胚胎在插入阴道的设备中孵化,而不是在实验室的培养箱中孵化。甚至更激进的技术也即将出现:例如,线粒体替代疗法是一种有争议的手术,它可以通过将母亲卵子的细胞核注射到一位没有该疾病的女性的卵子中来消除遗传性线粒体疾病的风险,这位女性的卵子细胞核已被移除,但线粒体仍然存在。由于担心混合两位女性的DNA,该手术在美国被禁止,但正在英国开发。保尔森说,利用干细胞技术从正常的体细胞(如皮肤细胞)制造精子和卵子的日子也即将到来。虽然这听起来像科幻小说,但该程序不会涉及细胞DNA的任何改变,因此至少这部分比线粒体转移更令人担忧。有了这项技术,女性将不再需要储存卵子。“到了45岁,你仍然可以用你的皮肤细胞制造卵子,”保尔森说。这听起来很疯狂,但40年前的体外受精也是如此。“这将会发生。”

滴答作响的时钟

事实是,女性出生时就拥有了她将拥有的所有卵母细胞;随着时间的推移,她的卵巢储备会减少,卵子的质量也会下降。

谈论这个话题一直充满争议。早在2001年,当美国生殖医学学会发起一项部分关于与年龄相关的生育能力下降的广告宣传活动时,全国妇女组织抨击其具有胁迫性和反女权主义性质。陈说,这种反应对女性造成了重大损害;年龄较大的卵子更有可能出现染色体异常,流产的风险更高,随之而来的是悲伤。她补充说,冻卵经常被描绘成可选择的和自恋的,“有点像整容手术或买一辆可爱的迷你库珀。”但女性面临着许多压力,尤其是在35岁左右,每推迟一年生育孩子意味着收入能力都会提高。“这不仅仅是女性自私自利,试图发展自己的事业,”陈说。“事实是,很多人只是没有找到合适的伴侣。”

尽管如此,陈仍然对一项最初旨在帮助癌症患者在治疗期间保存生育能力的技术的商业化表示担忧。消费者教育网站FertilityIQ的联合创始人杰克·安德森-比阿利斯担心女性没有意识到服用激素然后进行取卵手术并非一种轻松的午休式手术。而且仍然不能保证卵子会带来活产。如果现在冷冻卵子的许多女性以后试图使用它们,却发现她们的投资失败了,那么反弹可能会很大。迄今为止,生育行业的肮脏秘密一直是多胞胎;安德森-比阿利斯说,展望未来,“如果要出现什么污点,那就是冻卵。”他的意思是,一旦解冻,卵子将无法存活的危险——对于被冻卵承诺所吸引的女性来说,这可能是一个毁灭性的结果。西达斯同意有些女性对技术能够实现的目标过于乐观。“我们必须反复对患者说,‘冰箱里没有婴儿,’”她说。“‘那里有婴儿的可能性。’”

更多探索

智人月经的生物学:自然生育人群的总生命周期月经、生育力和非同步性。比佛利·I·斯特拉斯曼发表于《当代人类学》,第38卷,第1期,第123–129页;1997年2月。

九个孕产妇死亡率审查委员会的报告。建立美国审查和预防孕产妇死亡的能力,2018年。http://reviewtoaction.org/Report_from_Nine_MMRCs

成熟卵母细胞冷冻保存:指南。美国生殖医学学会和辅助生殖技术协会实践委员会发表于《生育与不育》,第99卷,第1期,第37–43页;2013年1月。

预防意外妊娠:避孕选择项目回顾。纳塔莉亚·E·比尔吉森等发表于《妇女健康杂志》,第24卷,第5期,第349-353页;2015年5月14日。

来自我们的档案

节育与偏执。C.C.利特尔;1933年6月。

双胞胎出生率的上升是否达到顶峰?凯蒂·皮克;图表科学,2016年12月。

生殖手段。凯伦·温特劳布;2018年3月。

痛苦的谜团。杰娜·平科特;2018年6月。

莉萨·蒙迪是一位记者,新美国基金会高级研究员,也是《华盛顿邮报》的前任专职作家。她是四本书的作者,最近的一本是《纽约时报》畅销书《代码女孩:二战时期美国女性密码破译者的不为人知的故事》(Hachette Books,2017年)。

更多作者:莉萨·蒙迪
大众科学杂志 第320卷 第5期本文最初以“冰冻卵子”为标题发表于《大众科学杂志》第320卷第5期(),第52页
doi:10.1038/scientificamerican0519-52
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