（喬治·德福斯基/文）人造子宮一直是科幻的一大主題。隨著技術(shù)的進(jìn)步，我們正離最終實(shí)現(xiàn)完全體外培育嬰兒的目標(biāo)越來(lái)越近。本文討論的是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)所需的技術(shù)。

不只是一個(gè)保育箱

完整功能的人造子宮將比現(xiàn)代保育箱復(fù)雜得多。現(xiàn)有的保育箱是一個(gè)非常笨重的裝置，主要是為早產(chǎn)嬰兒提供氧氣，使其免受外界寒冷環(huán)境的影響，同時(shí)保持充足的濕度，還能夠通過(guò)靜脈血管和胃鼻管為嬰兒提供水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

但是，即使是現(xiàn)有最好的醫(yī)療條件，也無(wú)法使胎兒在中晚孕期（懷孕13周）之前離開子宮。在這個(gè)限制被突破之前，母親的子宮仍是孩子生長(zhǎng)發(fā)育的唯一選擇。

未來(lái)的保育箱，或者說(shuō)更成熟的人造子宮，將能夠把胚胎在母體中培養(yǎng)所需時(shí)間逐漸縮小直到能夠?qū)崿F(xiàn)體外完成整個(gè)妊娠周期。

目前距離完全實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)可能還有數(shù)十年，具體何時(shí)成功取決于我們?cè)谏锛夹g(shù)（例如：個(gè)性化基因組學(xué)和組織工程）和納米技術(shù)（用人工手段促進(jìn)微尺度下的交互作用和生長(zhǎng)）這兩個(gè)領(lǐng)域上的發(fā)展?fàn)顩r。同時(shí)，這個(gè)系統(tǒng)還需要利用電腦和其他測(cè)量裝置來(lái)監(jiān)控胎兒的生長(zhǎng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)所需的環(huán)境。

具體來(lái)說(shuō)，人造子宮必須包含以下幾個(gè)部分：

人造子宮內(nèi)膜

子宮內(nèi)膜是首先需要模擬的部分。

人造子宮的內(nèi)襯應(yīng)完全模仿子宮內(nèi)膜制造。事實(shí)上，最先完成的人造子宮肯定會(huì)盡可能地模仿妊娠的每個(gè)步驟。之后我們才會(huì)進(jìn)行相應(yīng)地優(yōu)化，力圖超越自然設(shè)計(jì)。

為了這個(gè)目的，人造子宮內(nèi)膜不能由玻璃或是金屬制成，應(yīng)該使用模仿真正器官功能的組織工程材料。在培養(yǎng)過(guò)程中，囊胚通過(guò)體外受精生成，再被植入到子宮內(nèi)膜的3-4mm處，然后它將在那里生根并開始生長(zhǎng)。

康奈爾大學(xué)的Hung-Ching Liu最早開展過(guò)這方面的工作。多年前，她就制備了將上皮細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行共培養(yǎng)的系統(tǒng)（遺憾的是，由于一些倫理的原因，她的這些實(shí)驗(yàn)只進(jìn)行了不到六天）。這被認(rèn)為是制造人造子宮過(guò)程中的初次嘗試。

除了為胚胎提供一個(gè)自然起點(diǎn)和封閉空間之外，人造子宮還應(yīng)具有產(chǎn)生和控制胎盤的能力（通過(guò)誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的生長(zhǎng)等技術(shù)），雖然實(shí)際建造過(guò)程可能與之并不一致。

人造胎盤

無(wú)疑，完整功能的胎盤對(duì)胎兒的生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要。機(jī)體通過(guò)臍帶和胎盤連接到子宮壁上，通過(guò)母體的血液實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)傳遞、廢物排泄和氣體交換。現(xiàn)有的技術(shù)就可能實(shí)現(xiàn)人造胎盤與子宮內(nèi)壁“自然地”長(zhǎng)出，也可能借助其他具有相似功能的外部設(shè)備。例如，透析機(jī)就可以完成體內(nèi)的廢物處理。

它還負(fù)責(zé)將胎兒發(fā)育過(guò)程中母體的免疫球蛋白G抗體輸送到胎兒體內(nèi)，而這對(duì)保護(hù)免疫系統(tǒng)未發(fā)育完備的新生命非常重要。此外，胎盤激素也控制胎兒生長(zhǎng)。在懷孕的早期階段，胎盤也為胎兒提供促進(jìn)大腦發(fā)育的血清素。

之前提到，胎盤負(fù)責(zé)調(diào)控傳遞到胎兒體內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，包括氨基酸、脂肪酸和葡萄糖等。系統(tǒng)輸送到胎兒體內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)應(yīng)與母體在相應(yīng)的時(shí)間傳輸給孩子的一致。

如果這個(gè)過(guò)程出現(xiàn)設(shè)計(jì)或管理錯(cuò)誤，胎兒就有可能遇到生長(zhǎng)延遲或過(guò)度生長(zhǎng)的問(wèn)題。

制備一個(gè)具有完整功能的胎盤并非易事，但隨著個(gè)性化基因組學(xué)和再生醫(yī)學(xué)的逐漸發(fā)展，這一切終將實(shí)現(xiàn)。我們機(jī)體能完成的，機(jī)器也能做到。

令人激動(dòng)的是，這方面的工作已經(jīng)展開。山羊胚胎已經(jīng)能夠在人造羊水箱中通過(guò)“體外膜供氧”（ECMO）的過(guò)程存活237小時(shí)。而這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被用于產(chǎn)房治療呼吸道和肺部患病的新生嬰兒。

人造羊水箱已經(jīng)能維持山羊胚胎的生命一段時(shí)間。

合成羊水

過(guò)去，生物學(xué)家認(rèn)為羊水并不重要，但實(shí)際上羊膜中的羊水是一個(gè)非常復(fù)雜的動(dòng)態(tài)環(huán)境。它的量和組成都會(huì)隨著妊娠進(jìn)程改變，對(duì)新生兒非常重要。可以說(shuō)生產(chǎn)和控制這種不斷變化的混合物與其他妊娠因素一樣重要。

羊水包含多種可以促進(jìn)胎兒生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生長(zhǎng)因子。它含有水和電解質(zhì)，當(dāng)然還包括蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、抗生素以及尿素。它還為胎兒提供保護(hù)和減震作用。

胎兒在子宮中“吸入”“呼出”羊水，這是形成健康肺部的重要過(guò)程。胎兒還會(huì)吞咽一些羊水，這些最終變成了尿素和胎便。

嬰兒的羊水環(huán)境不可缺少。圖片來(lái)源：《華盛頓時(shí)報(bào)》。

溫度調(diào)節(jié)

毫無(wú)疑問(wèn)，人造子宮需要被調(diào)整到適宜的溫度。胎兒的體溫一般比母體高0.3-0.5℃，也就是說(shuō)，人造“羊水”需要維持在37℃左右。

適當(dāng)?shù)拇碳?/h2>

胎兒還需要對(duì)一些感官進(jìn)行必要的刺激。事實(shí)上，母親的子宮是一種“理想的、有刺激、交互式的”人體發(fā)育環(huán)境。

理想的人造子宮應(yīng)該能夠像母親一樣帶著胎兒進(jìn)行包括站立、行走、躺下等動(dòng)作。它應(yīng)該按照母親的作息時(shí)間進(jìn)行活動(dòng)和休息。為了不能讓胎兒感到生理上的“隔離”，像“撫摸”這樣的動(dòng)作也需要被模仿。

胎兒還是一個(gè)活躍的聽眾。聲音不僅能夠刺激腦部負(fù)責(zé)聽覺(jué)的區(qū)域，還能夠幫助孩子提前與看護(hù)人建立聯(lián)系，這對(duì)孩子的發(fā)展非常重要。聲音顯然也是人造子宮需要具備的特性，我們需要模仿母親穩(wěn)定的“撲通撲通”的心跳聲等。

微生物刺激

微生物環(huán)境同樣重要。圖片來(lái)源：Science Photo Library。

形成健康的腸道環(huán)境也很重要。在順產(chǎn)時(shí)，嬰兒被暴露在復(fù)雜的微生物環(huán)境中。這些微生物在嬰兒的腸道中幫助他們消化食物、調(diào)節(jié)腸道、提高免疫力、防止感染。

為了獲得相似效應(yīng)，生物學(xué)家可以從母體中提取這些混合物（也可以在體外培育）。

結(jié)語(yǔ)

人造子宮很可能在人們不斷突破胎兒體外發(fā)育限制的過(guò)程中產(chǎn)生。目前，早產(chǎn)兒需要至少在母體中發(fā)育21-22周才能存活。隨著時(shí)間的推移，我們期望能夠?qū)⑦@個(gè)時(shí)間不斷縮短，直到能夠使胚胎不需要進(jìn)入真正的子宮。這顯然會(huì)引起更多關(guān)于墮胎的爭(zhēng)論。

一旦這項(xiàng)技術(shù)投入使用，科學(xué)家肯定會(huì)關(guān)注人造子宮對(duì)胎兒的長(zhǎng)期影響以及與自然出生胎兒的不同。最初，從人造子宮中誕生的孩子可能不如自然出生的孩子健康，但隨著時(shí)間的推移，這些都將得到改善。我非常期待有一天人造子宮能夠培育出比自然子宮更優(yōu)秀的嬰兒。

人造子宮不會(huì)像一個(gè)母親那樣容易受到疾病或者營(yíng)養(yǎng)不良的影響，也不會(huì)有酗酒或抽煙的嗜好。在強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)、先進(jìn)的生物技術(shù)和微觀機(jī)器的輔助下，妊娠過(guò)程將進(jìn)一步優(yōu)化。

思考人們對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的接受程度也非常有趣，究竟多少人會(huì)選擇人造子宮？顯然很多準(zhǔn)父母不會(huì)選擇人造子宮，他們肯定會(huì)認(rèn)為自然的總是最好的。但是對(duì)于那些需要這項(xiàng)技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)擁有孩子的夫婦來(lái)說(shuō)，人造子宮的出現(xiàn)預(yù)示著人類歷史的一個(gè)嶄新階段。

孩子的生日是母親的受難日。在醫(yī)療條件不發(fā)達(dá)的時(shí)期，生產(chǎn)有時(shí)不僅帶來(lái)痛苦，甚至帶來(lái)死亡。體外培育胎兒將能夠把女性從生育的痛苦中解放出來(lái)，這或許是科技對(duì)女性最大的回報(bào)。

（譯自io9.com，譯者：青檸）