人造子宫|人造子宫来了,未来女性也不用亲自怀孕了?

早产儿是指胎龄小于37周的新生儿 。近年来中国早产儿的发病率呈上升趋势,约为7% 。早产儿的存活率与胎龄有关,胎龄越小,体重越轻,死亡率越高 。出生时体重不足1500克的婴儿死亡率约占新生儿期死亡总数的50%,伴发后遗症的可能性也相对较大 。
如何提高早产儿存活率减少并发症是急需解决的问题 。另外对于患有子宫疾患的女性,怀孕生子成了奢望 。
如果在体外能够模拟子宫内环境使胚胎发育,将会同时解决以上两大问题 。
科学家们提出了人造子宫的设想,人造子宫是通过模拟哺乳动物子宫和卵生动物卵的条件,使受精卵在人造环境下发育,从而摆脱对母体的需求 。
目前已经取得一定进展,未来人造子宫应用的路还有多远呢?
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在人造子宫孕育期间,这些早产羊羔全部正常发育,血压和其他健康指标稳定,没有其他并发症 。有一部分生下的小羊生长超过一年,经过各项指标检测,结果也与正常生殖的小羊没有什么差异 。这项技术如果能够应用于人类,将会极大提高早产儿的生存机会 。
我国也在进行人造子宫的尝试 。2020年12月,郑州大学第一附属医院首次取得人造子宫胎羊体外培育的成功,该项研究是由胸外科、产科以及体外支持中心ECMO团队联合推进的 。这项研究填补了我国在体外培育的空白 。
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人造子宫,见证小鼠胚胎早期完整发育
2021年3月《自然》杂志发布以色列魏茨曼科学研究所最新研究,该研究利用“人造子宫”,成功培育出数百只小老鼠,且小鼠所有器官发育指标都正常 。
这项研究有什么 “过人”之处?
前述研究仅限于实验室环境下的早期胚胎分裂、短期发育,或待器官形成后从子宫中取出胎儿并在实验室中继续生长 。而这次研究所关注的是“胚胎早期完整发育”,见证其如何发育成生命体 。
研究团队从母鼠体内提取出孕育只有7.5天、出现内细胞团分化、形成外胚层和原始内胚层的胚胎,此时胚胎仅由250个细胞组成 。将胚胎置入“人造子宫”环境中,“人造子宫”包含保温箱、营养物质和通风系统等部分 。看似简单的构想和操作,从概念到成功运转耗时7年 。
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图b转轮中的玻璃瓶是孕育小鼠胚胎的“子宫”,里面装满滋养胚胎细胞的特殊液体,其为胚胎发育提供必需的营养成分、激素和糖分 。转轮转动则能避免胚胎附着在玻璃瓶侧面,避免胚胎变形或停止发育 。
图c显示“人造子宫”培养的小鼠胚胎从细胞球长成小鼠胎儿,出现所有器官,心脏有跳动,大脑完全发育 。
这一技术同时也为研究胚胎发育打开新的大门,该技术能避免子宫内部成像限制,使研究者直接观察胚胎发育过程,或可应用于受精卵移植、流产等研究 。
3D打印子宫是否可行呢?
上述人造子宫可以模拟子宫内环境,但毕竟是生物袋,那么真正的组织型人造子宫是否能够实现呢?
与之前依托机械的模式完全不同,2001年,康奈尔大学妇产科刘洪清教授体外重新构建出“子宫”这个器官 。
先共同培养受精的人类卵子与子宫内膜细胞,使子宫内膜细胞先在胶原蛋白基质中生长,让细胞形成类似于子宫内膜组织的多层栓塞,最终筑造出一个由胶原质和软骨素构成的,可以被生物分解的子宫形状的支架,然后在上面“播种”子宫内膜细胞,当稳定后将用作支架的物质分解掉,构建了三维的“人造子宫” 。