近日，一條名為“全球首個(gè)孕育機(jī)器人預(yù)計(jì)一年內(nèi)面世”的話題登上熱搜第一。該消息稱，國(guó)內(nèi)某機(jī)器人公司創(chuàng)始人正在打造全球首個(gè)孕育機(jī)器人。該系統(tǒng)能模擬子宮環(huán)境，并整合到仿人類機(jī)器人體內(nèi)，讓“機(jī)器人媽媽”完整復(fù)刻從懷孕到分娩的人類孕育全流程。

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預(yù)計(jì)“樣機(jī)”將在一年內(nèi)推出，并且定價(jià)計(jì)劃控制在 10 萬(wàn)元內(nèi)。難道“人造子宮”馬上就要問(wèn)世了？

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相信許多人都在期待人造子宮早日問(wèn)世。

植物的種子扔水里就能發(fā)芽，受精的蛋用恒溫箱也能孵化。而科技發(fā)展至今，包括人類在內(nèi)的哺乳動(dòng)物們卻仍然不能脫離母體，以純?nèi)斯さ姆绞綇念^孕育一個(gè)生命，為什么？

因?yàn)樘y了。

撇開(kāi)費(fèi)用問(wèn)題和倫理道德的爭(zhēng)議不談，即便從純技術(shù)層面討論，人造子宮眼下也還有太多的技術(shù)難題無(wú)法解決。

如果你也關(guān)心人造子宮的研發(fā)進(jìn)展，但不了解具體的進(jìn)程，就來(lái)看看本文。相信看完之后，你也能和該領(lǐng)域的研究人員一樣，一樣的一籌莫展。

胚胎的發(fā)育極其依賴母體

受精卵經(jīng)過(guò)數(shù)天的卵裂，變成含有囊泡結(jié)構(gòu)的胚泡后，就必須植入分泌期的子宮內(nèi)膜，和母體的子宮建立血液交流。這一過(guò)程稱為“著床”。

著床意味著早期胚胎開(kāi)始從母體的血液中獲得氧氣、營(yíng)養(yǎng)、免疫等全方位的支持。此后，早期胚胎繼續(xù)發(fā)育出胎盤，作為母親和胎兒之間傳遞物質(zhì)的樞紐。胎盤把媽媽血液中的養(yǎng)分匯聚過(guò)來(lái)，通過(guò)臍帶的靜脈輸送給寶寶，再把寶寶從臍帶的動(dòng)脈送出的代謝廢物過(guò)濾給媽媽帶走。這便是寶寶從一個(gè)早期胚胎發(fā)育成足月成熟胎兒的主要過(guò)程。

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這個(gè)過(guò)程極為依賴母體。所以，臨床上如果有胎盤、臍帶血流不暢的情況，很容易導(dǎo)致胎兒發(fā)育異常；如果有各種原因造成胎盤、臍帶的血流阻斷，數(shù)分鐘內(nèi)就可導(dǎo)致胎兒死于宮內(nèi)。

那么，既然胎兒的發(fā)育離不開(kāi)胎盤這個(gè)“樞紐”和臍帶這個(gè)“傳送帶”，只要制造一個(gè)人工母體代替媽媽的子宮，和胎盤進(jìn)行血液交換，問(wèn)題不就解決了嗎？

人造母體的研發(fā)困境

事實(shí)上，胎盤并不是簡(jiǎn)單地依附在子宮內(nèi)膜上，而是與母體之間存在著復(fù)雜的相互適應(yīng)機(jī)制。

除了物質(zhì)交換的功能外，胎盤還分泌激素和多種生物活性物質(zhì)，向母體釋放信號(hào)使其發(fā)生適應(yīng)性改變。女性懷孕后血液稀釋，凝血功能和血流動(dòng)力學(xué)發(fā)生改變，免疫系統(tǒng)也能耐受明明是“異物”的胚胎，這些改變都和胎盤的調(diào)控有關(guān)，也都指向同一個(gè)目標(biāo)：讓胎兒獲得當(dāng)下最合適的發(fā)育條件。

這就為人工母體的開(kāi)發(fā)帶來(lái)了第一個(gè)難題：胚胎發(fā)育的過(guò)程中，每時(shí)每刻的需求都不一樣，人造的母體很難像真正的母體那樣，對(duì)胎盤釋放出的信號(hào)作出及時(shí)的反應(yīng)和精細(xì)的調(diào)整。為胎盤提供最合適的血流灌注壓力、氧分壓、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度，更不用說(shuō)提供免疫因子等復(fù)雜的生物活性物質(zhì)了。

而更麻煩的問(wèn)題是，胎盤很難在脫離母體的環(huán)境下長(zhǎng)期存活。

早在 1967 年，Panigel 和他的團(tuán)隊(duì)就開(kāi)始嘗試胎盤的體外灌注。五十余年來(lái)，無(wú)數(shù)人相繼進(jìn)行類似的嘗試，但即便是第一時(shí)間取得的新鮮、完整的胎盤，離體十余分鐘便可產(chǎn)生微血管血栓，顯著降低灌注成功率。大多數(shù)研究也只進(jìn)行了數(shù)小時(shí)的灌注實(shí)驗(yàn)，胎盤灌注時(shí)間不超過(guò) 48 小時(shí)。雖然 Polliotti 等人證明了多日灌注具備可行性，但幾天的時(shí)間窗相較于維持一個(gè)胎兒的完整發(fā)育所需要的時(shí)間來(lái)說(shuō)還是太短了。且因?yàn)樘ケP灌注系統(tǒng)的復(fù)雜性，即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的研究人員，單次灌注的成功率仍然很低[1]。

除此之外，胎盤長(zhǎng)期處于 37℃ 的外部環(huán)境下，如何防止感染也是一大難題。

這些問(wèn)題如果不能全部解決，用人工母體從頭孕育生命的設(shè)想就不可能實(shí)現(xiàn)。而其中的很多細(xì)節(jié)以當(dāng)前的醫(yī)療水平來(lái)看，都是難以逾越的高山。

話說(shuō)到這里，有些讀者朋友可能會(huì)疑惑：以前不是有過(guò)“人造子宮研發(fā)成功”的新聞嗎？他們是怎么克服這些難題的呢？其實(shí)，那些新聞中的人造子宮并沒(méi)有克服這些難題，它們并不能從頭開(kāi)始孕育胚胎，但那些實(shí)驗(yàn)的成功仍然具有里程碑式的意義。

當(dāng)前的研究成果：

極早產(chǎn)兒健康生存的希望

臨床上時(shí)常有孕婦意外地提前娩出健康的胎兒。有時(shí)候，孕婦自身的健康問(wèn)題也可能迫使她們不得不提前終止妊娠，以免病情發(fā)展下去危及自身生命安全。

如果是胎齡已接近足月的早產(chǎn)兒，雖然仍可因?yàn)楦髌鞴侔l(fā)育不夠成熟出現(xiàn)呼吸窘迫等問(wèn)題，但大多都能在新生兒科的照護(hù)之下存活下來(lái)、健康長(zhǎng)大。而那些月份過(guò)小的胚胎，往往在脫離母體的時(shí)刻便已失去生機(jī)，雖然令人惋惜但以眼下的醫(yī)療條件也無(wú)可奈何。

最令人痛心的是那些中期妊娠時(shí)娩出的健康的極早產(chǎn)兒。明明器官已經(jīng)基本成形，只待進(jìn)一步發(fā)育成熟就是一個(gè)健康的寶寶，可由于出生過(guò)早，身體的各器官都無(wú)法支持他們獨(dú)立生存，人們只能眼看著那些瘦弱的寶寶慢慢失去生命。

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眼下雖然有多種生命支持方法可以試著幫助極早產(chǎn)的寶寶存活下來(lái)，但很多重要器官必須在羊水環(huán)境中才能發(fā)育完善。

比如說(shuō)：極早產(chǎn)兒的肺泡和毛細(xì)血管如果提前接觸空氣，會(huì)擾亂正常的肺泡發(fā)育，導(dǎo)致呼吸衰竭[2]。極早產(chǎn)兒的胃腸道未發(fā)育完善，直接喂養(yǎng)可導(dǎo)致喂養(yǎng)不耐受和壞死性小腸結(jié)腸炎，而如果只在靜脈輸注營(yíng)養(yǎng)液又會(huì)因?yàn)槟c內(nèi)喂養(yǎng)不足會(huì)導(dǎo)致腸道萎縮、細(xì)菌易位和敗血癥。寶寶在母體中吞咽羊水，說(shuō)明羊水中的某些營(yíng)養(yǎng)和活性物質(zhì)可能是胃腸道發(fā)育完善的關(guān)鍵[3]。羊水環(huán)境還能預(yù)防肢體粘連及相關(guān)畸形[3]。

所以，一些極早產(chǎn)兒雖然能救治成功，但很容易因?yàn)橄忍觳蛔懔粝轮卮蟮慕】惦[患，嚴(yán)重影響未來(lái)的生存質(zhì)量。在此情形下，人們當(dāng)然會(huì)想到：如果可以模擬出宮內(nèi)的生存環(huán)境，讓極早產(chǎn)的寶寶再多發(fā)育一段時(shí)間，豈不比任何補(bǔ)救措施都有效？

但正如前文所言，精確的母體環(huán)境和無(wú)法離體生存的胎盤是解決不了的難題。多個(gè)國(guó)家的醫(yī)療團(tuán)隊(duì)都嘗試過(guò)在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中研發(fā)人工胎盤，可感染、臍血管痙攣、血管壓力無(wú)法精準(zhǔn)匹配等問(wèn)題總是讓早產(chǎn)的動(dòng)物胎兒短期存活后便死于各種技術(shù)缺陷[4-6]，直到 2017 年，美國(guó)費(fèi)城兒童醫(yī)院的實(shí)驗(yàn)[6]繞開(kāi)“人工胎盤”這個(gè)技術(shù)難點(diǎn)另辟蹊徑，讓相當(dāng)于 23-24 周人類胎兒大小的羔羊?qū)殞殏冊(cè)陔x開(kāi)母體的環(huán)境下生存了 670 小時(shí)（約 28 天），才讓人們看到了人造子宮造福早產(chǎn)兒的新希望。

需要再次強(qiáng)調(diào)的是，費(fèi)城兒童醫(yī)院開(kāi)發(fā)的這個(gè)人造子宮需要依賴早產(chǎn)兒自帶的臍帶建立新的循環(huán)系統(tǒng)，所以它只能幫助早產(chǎn)兒進(jìn)一步發(fā)育，并不能從零開(kāi)始完成整個(gè)孕育胎兒的過(guò)程。且由于法律法規(guī)、道德倫理、醫(yī)學(xué)可行性、遠(yuǎn)期健康風(fēng)險(xiǎn)等多種顧慮，這項(xiàng)技術(shù)距離全面應(yīng)用到人類寶寶身上還有很長(zhǎng)的路要走。

那么看到這里，你體會(huì)到相關(guān)專業(yè)人士的無(wú)奈了嗎？

不過(guò)，即便有這么多難題懸而未決，我依然驚喜地看到新聞報(bào)道有人聲稱能在一年內(nèi)開(kāi)發(fā)出復(fù)刻人類懷孕到分娩全流程的“孕育機(jī)器人”，或許他們手中掌握了人類醫(yī)學(xué)界尚未知曉的先進(jìn)技術(shù)吧！真令人期待??！

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參考文獻(xiàn)

[1] Calis P, Vojtech L, Hladik F, Gravett MG. A review of ex vivo placental perfusion models: an underutilized but promising method to study maternal-fetal interactions. J Matern Fetal Neonatal Med. 2022;35(25):8823-8835. doi:10.1080/14767058.2021.2005565

[2] van Haren JS, Delbressine FLM, Schoberer M, et al. Transferring an extremely premature infant to an extra-uterine life support system: a prospective view on the obstetric procedure. Front Pediatr. 2024;12:1360111. Published 2024 Feb 15. doi:10.3389/fped.2024.1360111

[3] 黃哲蘭1 ;肖甜甜2；周文浩1. 人工子宮：拯救極度早產(chǎn)兒的范式轉(zhuǎn)變. 中華醫(yī)學(xué)雜志136(14):p 1759-1761, 2023年7月20日。 | DOI: 10.1097/CM9.0000000000002745

[4] Fallon BP, Mychaliska GB. Development of an artificial placenta for support of premature infants: narrative review of the history, recent milestones, and future innovation. Transl Pediatr. 2021;10(5):1470-1485. doi:10.21037/tp-20-136

[5] Medori MC, Bonetti G, Donato K, et al. Bioetics Issues of Artificial Placenta and Artificial Womb Technology. Clin Ter. 2023;174(Suppl 2(6)):243-248. doi:10.7417/CT.2023.2494

[6] Partridge EA, Davey MG, Hornick MA, et al. An extra-uterine system to physiologically support the extreme premature lamb [published correction appears in Nat Commun. 2017 May 23;8:15794. doi: 10.1038/ncomms15794]. Nat Commun. 2017;8:15112. Published 2017 Apr 25. doi:10.1038/ncomms15112

策劃制作

作者丨飛刀斷雨 醫(yī)學(xué)科普作者 科普作家協(xié)會(huì)會(huì)員

審核丨翁若鵬 浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院 副主任醫(yī)師

策劃丨符思佳

責(zé)編丨符思佳

審校丨徐來(lái) 林林