人工子宫技术是一种试图模拟自然子宫环境的医学技术，旨在提高早产儿的生存率和健康状况。在2017年，费城儿童医院（CHOP）的研究人员进行了一项人工子宫实验，将8只羊羔放入一个充满液体的袋子中，模拟了胎儿在母体内的环境。研究人员希望通过模拟一些自然因素来提高胎儿的生存率，例如子宫激素和免疫调节剂。他们指出，这项技术的目的不是为了支持从受精到出生的整个发育过程。相反，它旨在通过提供一些类似于自然子宫的环境元素来提高生存率并改善极低体重婴儿的健康状况。对于人类来说，这意味着妊娠少于28周的婴儿——距离足月还差不到7周，而足月通常在37周到40周之间。

CHOP小组对这项技术的潜在前景做出了大胆的预测。在另一篇描述该项目的2017年视频中，艾伦·弗拉克（Alan Flake）表示，如果这项技术能够成功，像他所描述的那样，那么最终，大多数被预测存在极端早产风险的妊娠将在我们的系统中提前分娩，而不是转入新生儿呼吸机。近年来，CHOP团队的一些成员加入了费城Vitara生物医学初创公司，该公司已经筹集了1亿美元用于开发EXTEND。然而，由于“利益冲突”和“信息限制”，弗拉克拒绝就本文发表评论。他在2017年论文的共同作者没有回复《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，讨论监管和伦理问题，以及该技术的人体试验可能是什么样子。世界各地的其他几个组织也在开发类似的设备，并探索其对健康公平、生育权等生物伦理学问题的影响。委员会将对委员会的讨论进行仔细审查。 “这绝对是令人兴奋的一步，而且等待的时间确实很长。”纽约市哥伦比亚大学医学院(Columbia University Medical Center)的新生物学家、新生儿学家凯利·维尔纳(Kelly Werner)说。

Human trials of artificial wombs could start soon. Here’s what you need to know (nature.com)

一只无毛、皮肤白皙的羔羊侧躺在一个巨大的三明治袋里，袋子里充满了朦胧的液体。它的双眼紧闭，口鼻和四肢抽搐着，仿佛这只怀孕仅约四分之三的羔羊正在做梦。 这只羔羊是宾夕法尼亚州费城儿童医院（CHOP）研究人员在2017年进行的一项人工子宫实验中的八个样本之一。当该团队于当年4月发布了这项研究时，他们还发布了一个实验视频，这个视频被广泛传播，激发了人们的想象力——对有些人来说，它唤起了科幻小说中人类在实验室中完全受孕和成长的幻想。

现在，CHOP的研究人员正在寻求对他们一直在测试的设备——名为“体外新生儿发育环境”（EXTEND）的人体临床试验的批准。该团队强调，这项技术的目的并不是支持从受精到出生的整个发育过程。相反，科学家们希望通过模拟一些自然子宫的元素来提高生存率，并改善极低体重儿的预后。对于人类来说，这意味着妊娠期少于28周的婴儿——距离足月还差不到70%，而足月通常在37周到40周之间。 CHOP团队对该技术的潜在前景做出了大胆的预测。在另一篇描述该项目的2017年视频中，CHOP的胎儿外科医生艾伦·弗拉克（Alan Flake）表示：“如果它能像我们想象的那样成功，那么最终，大多数被预测为存在极端早产风险的妊娠将在我们的系统中提前分娩，而不是早产儿转入呼吸机。”2019年，CHOP团队的几名成员加入了费城Vitara生物医学初创公司，该公司已筹集到1亿美元用于开发EXTEND。（弗拉克以“利益冲突”和“专有信息限制”为由拒绝就本文发表评论。他在2017年论文的共同作者没有回应《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，讨论监管和伦理问题，以及该技术的人体试验可能是什么样子。全世界其他几个正在开发类似设备的组织以及探索其对健康公平、生育权等影响的生物伦理学家将对委员会的讨论进行仔细审查。 “这绝对是令人兴奋的一步，而且等待已经很长时间了，”纽约市哥伦比亚大学医疗中心(Columbia University Medical Center)的新生物学家、新生儿学家凯莉·维尔纳(Kelly Werner)说。她不属于开发人工子宫技术的团体。“与早产儿合作的临床医生将密切关注这次会议，”她说。

根据世界卫生组织的定义，出生前37周之前的婴儿属于早产儿。早产可以自发发生，也可以是因为某些条件——如感染、激素失衡、高血压或糖尿病——使子宫对胎儿成为一个不适宜的环境。 这是一个巨大的全球性健康问题。早产是五岁以下儿童死亡和致残的主要原因。2020年，全球约有1340万例此类出生，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孕龄密切相关。在22周或之前出生的婴儿——被认为是胎儿存活的关键时期——很少能在母体外存活。到28周时，大多数婴儿可以存活下来，但通常需要大量的生命支持。人工子宫技术旨在改善出生在22至28周之间的早产儿的预后，这些婴儿的生存率有所提高，但长期健康问题很常见。 例如，在瑞典的一项针对250万人的研究中，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不等。对于足月婴儿来说，这一比例为37%。 死亡和残疾，尤其是在出生年龄较小的婴儿中，往往发生在因为肺和大脑是人类中最后完全成熟的器官之一。这就是为什么产科医生总是尽可能地预防早产——胎儿在母体内的时间越长，他们的生存和良好健康的机率就越高。

在自然子宫中，胎儿通过胎盘接收氧气、营养、抗体和荷尔蒙信号，并通过它排出废物。在这个临时器官中，胎儿血液与母体血液相互作用。在这些各种角色中，人工子宫技术主要集中在提供氧气和去除二氧化碳上，以取代通常用于新生儿的机械呼吸机。这些机器可能会损害脆弱的发育中肺脏，否则肺脏仍然会充满羊水。

人工子宫“将在早产儿出生后的这些日子和周数内建立桥梁，让他们免于面临最危险的肺部和脑部损伤”，维尔纳说。CHOP小组已经发出信号，表示将在几周后让婴儿脱离系统，那时他们的器官已经发育得更完全，健康生存的可能性更高。

该小组的系统通过将极早产儿放入其称为“生物袋”的设备中工作，该设备充满了富含电解质的液体，旨在模拟羊水。外科医生将将脐带中的血管连接到体外供氧的系统中。胎儿心脏仍然像在自然子宫中一样泵血。

由于动脉很小，并且在婴儿分娩时开始收缩，因此将血管与脐带连接起来是很困难的。因此，外科医生需要在几分钟内将血管连接到系统中。这个过程“必须非常熟练”，需要熟练的手术技巧和快速的过渡，伦敦大学学院的母胎医学专家安娜·大卫说。

Flake和他的同事一直在对羊羔进行测试，因为它们在发育上与人类相似，经常被用于胎儿研究。绵羊通常怀孕约5个月；研究人员使用的羔羊相当于23周妊娠的人类胎儿。2017年，该团队报告称，他们使用人工子宫让8只羔羊存活了最多4周。在此期间，动物长出了羊毛，肺部和大脑也发育成熟。四周后，研究人员对这些动物进行了安乐死，以便研究该系统是如何影响器官发育的。

自2017年以来，研究人员一直在测试将动物与供氧机连接的各种方法，并与FDA就启动临床试验进行了交谈。

人工子宫技术的国际竞争

在接受《自然》杂志采访时，研究人员表示，CHOP小组的系统可能最接近于人类试验。但是，西班牙、日本、澳大利亚、新加坡和荷兰的团队也在开发人工子宫技术。密歇根大学安娜堡分校由胎儿外科医生George Mychaliska领导的团队将其设备称为人工胎盘。尽管在实践中它的功能与EXTEND相同，但各团队的方法截然不同（见“生命支持”）。

密歇根的设备不是用液体包围婴儿，而是仅通过气管插管填充它们的肺部。它使用泵从颈静脉中抽取血液，在体外供氧并将其送回通过脐静脉；CHOP小组将其设备连接到脐动脉和静脉上。

每个方法都有其优点和缺点，这些团队在7月3日和4日的两篇评论文章中强调了这一点。目前，CHOP设备需要通过剖腹产分娩，因为脐动脉在分娩开始时很快关闭，而自然分娩可能需要很长时间。但是David说，对于孕妇来说选择剖腹产的风险并不小，必须在方程式中考虑进去。在7月的文章3中，CHOP小组承认了这个风险，但指出高达55％的极早产儿已经在剖腹产出生。

不同的策略

相比之下，使用密歇根方法的临床医生可以自然地分娩早产儿，并确定婴儿是否可以在没有帮助的情况下呼吸。如果不能，他们仍然可以将设备连接到系统上，因为脐静脉关闭的速度不如动脉快，密歇根大学与Mychaliska合作的外科医生罗伯特·巴特利特说。但是用于移动血液的外部泵存在对心脏或引起脑出血的风险。根据已发表的数据，到目前为止，密歇根小组使羔羊存活了约两周5,而CHOP小组为四周。

尽管各团队在最佳方法上存在分歧，但巴特利特表示希望CHOP小组能够成功获得FDA对人类试验的批准。他和他的密歇根同事计划在大约一年后寻求FDA批准。

西班牙巴塞罗那大学的胎儿医学专家Eduardo Gratacós也在开发人工子宫，他承认他的团队比CHOP小组落后几年。但是他说，如果临床试验结果看起来很有希望，“我们将需要世界上几个这样的系统”。

人工子宫技术和伦理挑战依然不小

即使人们对这种技术感到兴奋，但是对于进行人类试验所需的数据仍然存在问题。“从羊到人是一个很大的跨越”，Gratacós说。 与极早产儿处于相同发育阶段的羔羊大小是其两到三倍，这意味着研究人员需要进一步调整人造子宫所必需的微小设备。巴莱特说，与羔羊相比，胎儿猪的大小更接近人类胎儿，但与羔羊相比，它们的操作更难。非人类的灵长类动物是人类临床试验的黄金标准动物模型，因为它们与人类的生理相似性很高，但它们的胎儿比人类的还要小，而且进行此类实验的道德问题也很复杂。 荷兰埃因霍温理工大学的妇产科医生Guid Oei和他的同事正在开发自己的人工子宫系统，以及模拟娃娃，这些模拟娃娃可以让医生练习移植胎儿。“你只有一次机会做对，学习曲线不应该在真正的人类身上”，他说。 然而，新加坡国立大学的妇产科医生马修·肯普(Matthew Kemp)认为，“从伦理角度来看，没有足够的数据”来支持进行人类试验，除非“有人掌握了一堆没有发表的数据”。肯普也在开发人工子宫系统，他希望在临床试验开始前看到实验动物在长期表现如何的数据，以及来自非人类灵长类动物的数据。（CHOP小组在其7月的评论中暗示了“为监管批准准备了大量未发表的数据”）“这是一种新的治疗方式，”肯普说：“底线是他们必须做出强有力的论证，证明它在短期和长期内比目前使用的救生措施更好、更安全。” 除了伦理问题之外，安全也是一个关注点。开发人工子宫代表着一个“巨大的转型飞跃”，解决了很多问题，戴维说。但是，她还说：“它也引发了一大堆新问题”。2017年的研究引发了广泛的媒体报道后，人们担心人工子宫有一天可能会取代怀孕。 但是研究人员不认为这是个问题。这个想法“还遥不可及，不值得将其与现有技术的影响联系起来讨论”，Werner说。 那些在美国开发人工子宫的人还必须考虑生育权的政治影响。Flake和Mychaliska一直小心翼翼地避免给出任何表明人工子宫可能会改变胎儿存活能力定义的迹象——在去年6月美国最高法院推翻了1973年的标志性堕胎裁决Roe v. Wade之后，这对胎儿存活能力的定义有重大影响。此前，1973年的裁决规定，在胎儿在子宫外存活之前，堕胎是合法的。 甚至给这些设备中的实体起什么名字都令人担忧，英国达勒姆法学院的生物律师克洛伊·罗米尼斯(Chloe Romanis)说。她说，它们不是传统意义上的胎儿，因为它们不再在子宫内了。有些人认为它们不是新生儿，根据这个词的拉丁词根，新生儿是指已经出生的婴儿。“我们给这些前所未有的患者的名字会影响到法律和社会赋予的权利”，Werner说。CHOP小组提出了一个全新的名字：胎儿新生（fetal neonates），简称fetonates。 一些研究人员还担心，人工子宫可能代表一种昂贵的技术解决方案来解决更深层次的问题。加州大学旧金山分校的胎儿外科医生迈克尔·哈里森(Michael Harrison)有时被称为“胎儿手术之父”，他说迄今为止看到的数据很有希望。但是他质疑是否值得“花那么多钱和技术”去救治生存几率很低的婴儿，而不是寻找改善妊娠支持或早产症的标准护理技术的方法，从长远来看，这样可以降低人工子宫技术的需求。 戴维同意这个观点，并补充说，目前没有足够的研究和资金来了解妇女为什么提前分娩以及如何预防它。“我们需要认真对待这个问题”，她说：“人工子宫只会影响问题的一小部分。” 巴莱特说系统措施很重要，但他认为，迫切需要更好地治疗极早产儿。“防止早产的银弹不存在，在我们的有生之年也不可能出现”，他说：“当系统措施失败时，这些技术才是我们需要的。”