子宫在你的客厅里

一部浪漫喜剧明年将在好莱坞开拍，有望在生物伦理学家的世界里引发一场已经持续了几年的流行辩论。

《豆荚一代》由艾米莉亚·克拉克和切瓦特·埃加福特主演，故事发生在不久的将来的纽约，讲述了一对年轻夫妇决定通过生孩子来巩固他们的爱情。

然而，她们没有选择自然的方式，而是选择使用可拆卸子宫的新技术来分担怀孕的负担。

人类体外妊娠的前景一直是反乌托邦小说和电影的主题。奥尔德斯·赫胥黎1932年的经典作品《美丽新世界》以一个“孵化场”为开篇，在那里，设计师被培养在瓶子里，以创建一个新的种姓社会。在经典科幻小说《黑客帝国》中，婴儿不是在充满液体的袋子里出生，而是在里面长大。

然而，科学距离反乌托邦或乌托邦还有很长的路要走，这取决于你的观点，在人工子宫里让婴儿从卵子变成婴儿的技术能力。

“根据我个人的理解，我认为这还需要几十年的时间，”Neil Marlow教授说，他是伦敦大学学院新生儿医学名誉教授，也是英国早产方面的领先专家之一。其他科学家E&T表示同意。

技术的进步将为早产儿提供生命支持系统，这些早产儿在没有帮助的情况下不太可能存活下来。

根据世界卫生组织的数据，全世界每年有1500万婴儿在37周之前早产。早产是五岁以下儿童死亡的主要原因。在这些婴儿中，有80万到100万是极度早产婴儿，出生时间不到28周。

对于22周之前出生的婴儿来说，他们的机会很小。他们吸入第一口空气的那一刻肺就停止了发育。在关键的怀孕22至28周期间出生的婴儿——肺和其他器官可能因过早暴露在空气中而受损——可能导致某种类型的终身身体或神经残疾，往往会给家庭和社会带来巨大代价。

像今天用于早产婴儿的恒温箱一样，是由法国产科医生Étienne Tarnier发明的，他在巴黎动物园观察到恒温箱对家禽的好处，并在他的护理下为早产儿建造了类似的恒温箱。

这些暖空气恒温箱，于1880年在L 'Hôpital Paris Maternité推出，是同类产品中的第一种。在那个世纪末，婴儿孵化器成为了纽约科尼岛展览的一部分，在那里人们会付钱去看这些小婴儿。然而，恒温箱只适合那些器官发育充分、无需漂浮在羊水中就能存活的婴儿，这些婴儿通过脐带附着在胎盘上。

1955年，美国科学家伊曼纽尔·格林伯格首次申请了人造子宫的专利。就像保温箱一样，他的子宫被设计成让胎儿保持恒温，浸泡在液体中，液体与一个人工系统相连，在机器外提供营养和氧气。

格林伯格在他的专利文件中写道:“用于胎盘的血液通过两个泵通过一个人造肾脏、一个供氧装置、一个添加液体食物的容器，以及一个过滤血液凝块和其他固体物质的过滤器来循环。”提供循环水供应，将水加热至体温，并通过水套维持胎室和供氧装置保持在体温。

1996年，东京Juntendo大学妇产科系主任yoshiori Kuwabara开发了一种称为EUFI的技术——宫外胎儿孵化。

他们将山羊胎儿从母羊体内取出，并将导管穿过脐带的大血管。这为胎儿提供了含氧血液，同时将他们悬浮在装有人造羊水的橡胶恒温箱中，恒温箱加热到体温。

胎山羊存活了三周，直到它们出现循环衰竭而死亡。然而，EUFI表明，在未来的某个时候，在母亲体外孕育人类胎儿是有可能的。

2017年，美国费城儿童医院的研究人员向前迈出了一大步，用胎儿羊研制出了一种生物袋，羊羔是一种围产期肺发育与人类非常相似的动物。

他们的系统使用了一个独特的充满液体的容器，连接到定制设计的机器上。这些羊羔在一个温度可控、近乎无菌的环境中生长，呼吸羊水，模仿在子宫中自然发生的情况。他们的心脏通过脐带将血液泵入袋子外的气体交换机。电子监测器用于测量血流和其他重要功能。在接下来的四个星期里，小羊羔长出了羊毛，体重增加了，眼睛也睁开了。如果将这种方法应用于早产的人类胎儿，就会给他们额外的几周时间来发育肺部。

在2021年春季发表在《自然》杂志上的一篇论文中，以色列魏茨曼科学研究所的科学家们从老鼠的子宫中取出了5天大的胚胎，并在一个由玻璃制成的人造子宫中让它们再生长6天。胚胎被连接到一个通风系统和一袋营养液上。

现在，欧盟的一个跨学科科学家小组已经接过了接力棒，正在为出生在关键的22-28周发育阶段的早产儿研制人工子宫。

荷兰埃因霍温理工大学(Eindhoven University of Technology)正在进行围产期生命支持系统(PLS)或2:0孵化器(他们喜欢这样称呼它)的第一阶段开发，由来自荷兰、意大利和德国的工程师和医生组成的跨学科联盟进行开发。第一阶段由欧盟地平线2020计划(Horizon 2020)拨款290万欧元。

该项目由生物医学工程系的Frans van de Vosse教授和荷兰南部教学医院Máxima医学中心的妇科医生Guid Oei教授领导，还包括来自米兰理工大学和德国亚琛理工大学Rheinisch-Westfälische理工学院的研究人员。荷兰新生儿创业公司Juno围产期保健参与了项目的创业、知识产权和资金方面的工作。

由艾伦·弗莱克教授领导的费城儿童医院的早期研究促使PLS科学家开始这项工作。

建立的系统需要两个回路。一种是用脐带将胎儿连接到婴儿的循环系统，提供营养、氧气，如果需要的话，还可以提供药物。第二个循环使新鲜的羊水在生物袋中循环，就像在母亲的子宫中一样。

van de Vosse说:“这个原则就是我们心目中的支持系统——你把婴儿放在水里，这样肺部就不会开始呼吸。”

这个想法是，婴儿漂浮在一种液体中，肺部充满人工羊水，婴儿像在自然子宫中一样，通过连接在脐带上的外部氧合器获得氧气和营养。

人类的生理机能与动物有很大的不同，在胎儿身上进行试验只有在出生后的前两周是合法的。

为了克服这个问题，并对他们正在开发的培养箱进行测试，PLS团队提出了在机器人胎儿上进行所有主要测试的概念。

通过使用3D婴儿机器人而不是自然胎儿、人类或动物，他们避免了在潜在人类身上进行测试的伦理困难，以及动物权利问题。为了保护未出生胎儿的人权，他们的生理机能被复制到机器人副本中，一些数据将被删除。

这些人体模型将由一个3d打印的硅模具制作，该模具使用的是一个真正的24周大的人类胎儿的磁共振成像扫描镜头(MRI扫描产生身体内部的详细图像)，在机器人打印出正确的形状后，研究团队将放入驱动器，以确保一切正常工作，比如腿部运动。

脐带将被连接到人造胎盘和子宫外的氧合器上，为胎儿提供营养和激素，并接管血液的氧合。培养箱本身将充满液体。

机器人人体模型将能够显示可测量的生命迹象，例如测量假心率、模拟血压、人工呼吸，甚至在血氧水平发生变化时改变颜色。

van de Vosse说:“这些人体模型还能让我们更容易了解我们需要使用的标准，例如胎盘中的正确营养物质，还能训练人们使用设备和监测系统，并根据信号采取相应行动，测试监测设备。”

他补充说:“通过将大数据和患者数据与人体模型联系起来，我们还可以模拟不同治疗的效果，以确保医生做出最佳选择。”

该团队目前面临的一个大问题是将脐带连接到人造胎盘上。

脐带有两条动脉和一条静脉。然而，在人类胎儿中，一旦脐带被切断，静脉和动脉就会痉挛。

这使得人工胎盘插管非常困难，这一过程必须在三分钟内完成，以免对早产儿造成任何伤害。

研究人员面临的另一个更大的挑战是防止从脐带到氧合器再返回的血液凝固。

van de Vosse解释说:“在成人心肺机中，你使用一层涂层来避免凝血，但这对大脑不利。”所以，我们必须想出别的办法，但我认为我们能做到。”

他们还需要尝试胎盘需要什么样的营养和激素。项目的这一部分交给了德国亚琛的医学研究人员。

另一个可能对早产儿造成终身伤害的问题是脑损伤。

在米兰，生物医学光学专家正在努力研制一种设备，以测量进入婴儿大脑的氧气量。

在电子工程师亚历山德罗·托里切利(Alessandro Torricelli)的带领下，他们开发了一种基于两种先进的光测量或光子技术的系统:扩散相关光谱(DCS)和时间分辨反射光谱(TRS)。这两种技术都在近红外波长范围内工作，特别是在所谓的“生理窗口”，在这个波长范围内，血液、水和脂肪等组织成分对光的吸收足够低，可以让光到达更深的组织层，在大脑皮层或骨骼肌的深度取样。

DCS提供有关组织血流的信息，TRS局部测量光学组织特性，允许测量氧饱和度和血红蛋白饱和度。通过TRS和DCS的创新组合，可以获得一组用于监测局部组织氧代谢的信息。

埃因霍温大学的van de Vosse希望能够使用这些光子技术来测量婴儿大脑中的活动。他说:“如果婴儿处于压力中，进入大脑的氧气量和离开大脑的血液量会有所不同。”

希望在两到三年内，研究人员将做好准备，通过婴儿机器人进行所有测试，并能够在动物胎儿身上测试原型子宫。然后，还需要6年的时间才能让设备在医院中安全使用，Juno围产期保健公司的联合创始人Jasmijn Kok也在为此寻找新的资金。

“我们不想成为第一个尝试这种方法的公司;我们会慢慢来，因为我们想把它做好。”van de Vosse说。

“最具挑战性的部分将是我们不能犯错，”Kok说。“这就像向月球发射火箭一样。你不可能第一次就出错，因为这太重要了，”她补充道。

孵化器2:0会是什么样子?当PLS项目启动时，设计师Lisa Mandemaker被委托创建一个原型。她想出了红色膨胀气球。

曼德梅克说:“我们制作这些原型是为了帮助人们决定我们对一项技术的期望，而不是让好莱坞把这些图像塞进我们的脑海。”

“科学家们说，这对婴儿的发育不利——这是隐私问题，更多的是婴儿而不是父母的问题。”有人担心周围的动静和噪音以及人们盯着你会对你的情绪造成影响。”
今年，PLS团队提出了一种更先进的模型，更像一个豆荚，有一个封闭的箱子，可以关闭到一个装有婴儿和液体的袋子上。

人工子宫技术的进步正受到生物伦理学家的密切关注。尽管从体外卵子受精到出生，人类完全体外发生还需要几十年的时间，但许多人认为，现在开始讨论这个问题永远都不嫌早。

一些人认为外包怀孕可以促进性别平等。女性不仅可以避免怀孕时荷尔蒙变化带来的副作用，而且在许多文化中，怀孕仍然被许多人视为一种残疾，如果怀孕的母亲病得太重而不能工作，怀孕往往会被视为一种残疾。它也被认为是两名男同性恋者或一名变性女性不需要代孕子宫就能生下孩子的一种方式，这种做法在中国等一些国家已经被禁止，因为存在剥削女性的危险。它还将帮助那些天生没有子宫或可能因癌症而失去子宫的女性。

其他人，包括一些女权主义者，担心这可能会剥夺女性对男性拥有的最大权力:生育孩子的能力。还有一些问题，比如孩子的情感发展。

杜伦大学生物法助理教授Elizabeth Romanis说:“这项技术有潜力做很棒的事情——尤其是对那些经历危险怀孕的人，以及已经分娩或可能早产的人。”

虽然这项技术处于发展的早期阶段，但重要的是我们开始讨论人造胎盘引起的伦理-法律问题。我们需要在它的发展之前就考虑到这些问题，以防止人们对它们的反应要么是错位的过度热情，而不考虑在某些情况下对个人的影响，要么是过度恐惧，限制了许多人使用一项改变生活的技术。

PLS的科学家们认为这些争论有点像，嗯，现在是科幻小说。

范德沃斯说:“我们正在做的是试图用另一个孵化器来取代这个孵化器，所以没有什么不同，只是我们改进了目前的孵化器。”

“我一直认为，如果我们有机会改善那些极度早产婴儿的生活质量，不这样做是不道德的。如果我们知道如何拯救他们，让他们死去合乎道德吗?”