一隻脫毛、皮膚蒼白的羔羊側臥在一個看起來像是裝滿朦朧液體的超大三明治袋中。它的眼睛閉著，口鼻和四肢抽搐，彷彿這隻動物——其妊娠期僅完成了四分之三左右——正在做夢。
這隻羔羊是 2017 年在賓夕法尼亞州費城兒童醫院 (CHOP) 的研究人員進行的人造子宮實驗中的八隻之一。當該團隊在當年 4 月發表其研究成果時，他們釋出了一段實驗影片，該影片廣泛傳播並引發了人們的想象——對某些人來說，這讓人聯想到人類完全在實驗室中受孕和生長的科幻幻想。
現在，CHOP 的研究人員正在尋求批准，以對他們一直在測試的裝置進行首次人體臨床試驗，該裝置名為新生兒發育的子宮外環境，或 EXTEND。該團隊強調，該技術並非旨在——或能夠——支援從受孕到出生的發育。相反，科學家們希望模擬自然子宮的某些元素將提高極度早產嬰兒的存活率並改善他們的結局。在人類中，早產是指妊娠 28 周之前出生的嬰兒——不到足月（通常在 37 至 40 周之間）的 70%。
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CHOP 團隊對該技術的潛力做出了大膽的預測。在另一段 2017 年描述該專案的影片中，CHOP 的胎兒外科醫生艾倫·弗萊克一直領導著這項工作，他說：“如果它像我們認為的那樣成功，最終，大多數被預測為極度早產高風險的妊娠將在我們的系統上提前分娩，而不是在呼吸機上早產。” 2019 年，CHOP 團隊的幾名成員加入了一家初創公司 Vitara Biomedical，該公司位於費城，此後已籌集了 1 億美元用於開發 EXTEND。（弗萊克拒絕就本文發表評論，理由是“利益衝突”和“專有資訊限制”。他在 2017 年論文上的合著者沒有回應自然雜誌的置評請求。）
美國食品和藥物管理局 (FDA) 將於 9 月 19 日至 20 日召開獨立顧問會議，討論監管和倫理方面的考慮因素，以及該技術的人體試驗可能是什麼樣子。委員會的討論將受到全球少數其他正在開發類似裝置的團隊以及生物倫理學家探索其對健康公平、生殖權利等影響的密切關注。
“這絕對是令人興奮的一步，而且已經醞釀了很久，”哥倫比亞大學醫學中心紐約市的生物倫理學家和新生兒學家凱利·沃納說，她與開發人造子宮技術的團隊沒有關聯。“與早產嬰兒一起工作的臨床醫生將密切關注這次會議，”她說。
早期開始
世界衛生組織將早產定義為妊娠 37 周之前出生，早產可能是自發的，也可能是因為某些疾病——如感染、激素失衡、高血壓或糖尿病——可能使子宮變成對胎兒不利的環境。
這是一個巨大的全球健康問題。早產是五歲以下兒童死亡和殘疾的最大原因。2020 年，全球約有 1340 萬例早產，2019 年與早產相關的併發症導致約 90 萬人死亡。
死亡率與嬰兒出生時的胎齡密切相關。在 22 周或之前——被認為是胎兒存活的臨界點——很少有胎兒能在子宮外存活。到 28 周時，大多數可以存活，但通常需要重要的生命支援。人造子宮技術旨在改善在 22 周至 28 周之間出生的早產嬰兒的結局，這些嬰兒的存活率有所提高，但長期健康問題很常見。
例如，在瑞典一項針對 250 萬人的研究中，在 28 周之前出生的人中，有 78% 的人在成年時患有某種疾病——從哮喘和高血壓到腦癱和癲癇——。對於足月分娩，這一比率為 37%。
死亡和殘疾，尤其是在胎齡較小的嬰兒中，通常是因為肺部和大腦是人類最後完全成熟的器官之一。這就是為什麼產科醫生會盡可能防止早產——胎兒在子宮中安全停留的時間越長，他們長期存活和身體健康的機率就越高。
在自然子宮中，胎兒透過胎盤（一種短暫的器官，胎兒血液在其中與母體血液相互作用）獲得氧氣、營養、抗體和激素訊號，並排出廢物。在這些不同的作用中，人造子宮技術最關注的是提供氧氣和去除二氧化碳，取代通常用於新生兒的機械呼吸機。這些呼吸機可能會損害脆弱的發育中肺部，否則這些肺部仍會充滿羊水。
沃納說，人造子宮“將幫助極度早產的嬰兒度過他們最容易受到肺部和腦損傷的那些日子和幾周”。CHOP 團隊已表示，他們將在幾周後讓嬰兒脫離該系統，那時他們的器官發育更加完善，健康存活的可能性更高。
該團隊的系統將透過將極度早產的嬰兒放入他們所謂的生物袋中來工作，生物袋中充滿了旨在模擬羊水的電解質液體。外科醫生會將臍帶中的血管連線到體外氧合血液的系統。胎兒心臟仍會像在自然子宮中一樣泵血。
與臍帶中的血管建立連線很困難，因為動脈非常細小，並且在嬰兒分娩時開始收縮。因此，外科醫生需要在幾分鐘內將血管連線到系統。“這個過程必須非常巧妙，”倫敦大學學院的母胎專家安娜·大衛說，這需要嫻熟的外科手術技巧和快速的過渡。
弗萊克和他的同事一直在羔羊身上測試該系統，羔羊通常用於胎兒研究，因為它們在發育上與人類相似。綿羊的妊娠期通常約為 5 個月；研究人員使用的羔羊相當於妊娠 23 周的人類胎兒。2017 年，該團隊報告說，他們使用人造子宮使八隻羔羊存活了長達四周。在那段時間裡，這些動物長出了羊毛，它們的肺部和大腦也發育成熟。四周後，研究人員對這些動物實施了安樂死，以便他們研究該系統如何影響器官發育。
自 2017 年以來，研究人員一直在測試將動物連線到氧合機的各種方法，並且他們一直在與 FDA 就啟動臨床試驗進行對話。
不同的方法
與自然雜誌交談的研究人員表示，CHOP 團隊的系統可能最接近人體試驗。但西班牙、日本、澳大利亞、新加坡和荷蘭的團隊也在開發人造子宮技術。密歇根大學健康中心安阿伯分校的胎兒外科醫生喬治·米查利斯卡領導的一個團隊將其裝置稱為人造胎盤。儘管實際上它的用途與 EXTEND 相同，但團隊的方法卻截然不同（參見“生命支援”）。
密歇根州的裝置不會用液體包圍嬰兒，而是僅透過氣管插管填充他們的肺部。它使用泵從頸靜脈抽取血液，在體外進行氧合處理，然後透過臍靜脈送回體內；CHOP 團隊將其裝置連線到臍動脈和靜脈。
每種方法都有其自身的優點和缺點，這些團隊在 7 月份發表的兩篇評論中重點介紹了這些優點和缺點。目前，CHOP 裝置需要透過剖腹產分娩，因為臍動脈在分娩過程中開始快速閉合，而自然分娩可能需要很長時間。但大衛說，對孕婦進行選擇性剖腹產的風險並非微不足道，必須將其納入考慮範圍。CHOP 團隊在其 7 月份的文章中承認了這種風險，但指出高達 55% 的極度早產嬰兒已經透過剖腹產出生。
相比之下，使用密歇根州方法的臨床醫生可以自然分娩早產嬰兒，並確定嬰兒是否可以自主呼吸。如果不能，他們仍然可以將其連線到系統，因為臍靜脈不像動脈那樣快速閉合，密歇根大學外科醫生羅伯特·巴特利特說，他與米查利斯卡合作。但用於移動血液的外部泵存在心臟緊張或導致腦出血的風險。根據已釋出的資料，密歇根州團隊迄今已維持羔羊存活約兩週，而 CHOP 團隊為四周。（米查利斯卡沒有回覆要求置評的電子郵件。）
儘管各團隊對最佳方法存在分歧，但巴特利特表示，他希望 CHOP 團隊成功獲得 FDA 對人體試驗的批准。他和他在密歇根州的同事計劃在大約一年後尋求 FDA 批准，他補充道。
西班牙巴塞羅那大學的胎兒醫學專家愛德華·格拉塔科斯也在開發人造子宮，他承認他的團隊落後於 CHOP 團隊多年。但他說，如果臨床試驗結果看起來很有希望，“我們將在世界範圍內需要幾個這樣的系統。”
從羔羊到人類的飛躍
然而，即使人們對這種型別的技術感到興奮，關於獲得人體試驗綠燈所需的資料的問題仍然存在。“從羔羊到人類是一個很大的飛躍，”格拉塔科斯說。
與極度早產嬰兒處於相同發育階段的羔羊大兩到三倍，這意味著研究人員需要進一步調整人造子宮所需的已經很小的裝置。胎兒豬的大小與人類胎兒更相似，但它們比羔羊更難處理，巴特利特說。非人靈長類動物是臨床試驗之前的黃金標準動物模型，因為它們在生理上與人類相似，但它們的胎兒甚至比人類的胎兒還要小，而且進行此類實驗的倫理也很複雜。
荷蘭埃因霍溫理工大學的產科醫生吉多·奧伊和他的同事一直在開發自己的人造子宮系統，以及允許臨床醫生練習轉移胎兒的模擬娃娃。“你只有一次做對的機會，學習曲線不應該在真正的人身上，”他說。
然而，對於新加坡國立大學的產科醫生馬修·肯普來說，“除非‘有人掌握著大量未公佈的資料’，否則‘從倫理角度來看，資料並不足以’證明啟動人體試驗是合理的。” 肯普也在開發人造子宮系統，他希望在臨床試驗開始之前看到實驗動物的長期生存資料以及非人靈長類動物的資料。（CHOP 團隊在其 7 月份的評論中暗示了“為監管部門批准準備的大量未公佈資料”。）“這是一種新的治療方式，”肯普說。“最重要的是，他們必須有力地證明，從短期和長期來看，它比目前使用的救生措施更好、更安全。”
倫理及更多
安全問題不會是唯一的倫理擔憂。人造子宮的發展代表著“巨大的轉型飛躍”，它“解決了許多問題”，大衛說。但她補充說，“它也開啟了一系列全新的問題。” 在 2017 年的研究首次發表後，人們擔心人造子宮有一天可能會取代懷孕。
但研究人員駁斥了這些擔憂。沃納說，這種想法“在遙遠的未來，不值得討論其與當前技術相關的含義”。
在美國開發人造子宮的人也必須應對生殖權利的政治化環境。弗萊克和米查利斯卡一直小心謹慎，沒有給出任何跡象表明人造子宮可能會改變胎兒活力的定義——在美國最高法院推翻 1973 年具有里程碑意義的墮胎裁決羅訴韋德案後，這具有巨大的影響。去年 6 月。此前，1973 年的裁決保護了墮胎，直到胎兒在子宮外具有活力為止。
英國杜倫法學院的生物律師克洛伊·羅曼尼斯說，即使如何稱呼這些裝置中的實體也很棘手。她說，它們不是傳統意義上的胎兒，因為它們不再在子宮裡。有些人認為它們不是新生兒，根據該詞的拉丁詞根，新生兒假定它們已經出生。“我們給這些前所未有的新患者起的名字對法律和社會賦予的權利具有影響，”沃納說。CHOP 團隊提出了一個全新的名稱：胎兒新生兒，或簡稱胎新兒。
一些研究人員還擔心，人造子宮將代表一種昂貴的技術解決方案，以解決更深層次的問題。加利福尼亞大學舊金山分校的胎兒外科醫生邁克爾·哈里森有時被稱為“胎兒外科之父”，他說他迄今為止看到的資料很有希望。但他質疑是否值得“將所有資金和技術投入”到生存可能性很低的嬰兒身上，而不是尋找方法來改善妊娠支援或早產重症監護的標準技術，從長遠來看，這可能會減少對人造子宮技術的需求。
大衛同意，並補充說，對女性為何過早分娩以及如何預防早產的研究和資助不足。“我們需要認真對待這個問題，”她說。“人造子宮只會影響問題的一小部分。”
巴特利特說，系統性措施很重要，但他認為極度早產嬰兒迫切需要更好的治療。“預防早產的靈丹妙藥不存在，而且在我們有生之年也不太可能存在，”他說。“當系統性措施失敗時，這些技術是我們需要的。”
本文經許可轉載，並於2023 年 9 月 14 日首次發表。