如何製造一個人造子宮？

圖片來源於《黑客帝國》中的人體電池槽，它同時也是人造子宮。

（喬治·德福斯基/文）人造子宮一直是科幻的一大主題。隨著技術的進步，我們正離最終實現完全體外培育嬰兒的目標越來越近。本文討論的是實現這一目標所需的技術。

完整功能的人造子宮將比現代保育箱複雜得多。現有的保育箱是一個非常笨重的裝置，主要是為早產嬰兒提供氧氣，使其免受外界寒冷環境的影響，同時保持充足的濕度，還能夠通過靜脈血管和胃鼻管為嬰兒提供水分和營養物質。

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

未來的保育箱，或者說更成熟的人造子宮，將能夠把胚胎在母體中培養所需時間逐漸縮小直到能夠實現體外完成整個妊娠周期。

目前距離完全實現這個目標可能還有數十年，具體何時成功取決於我們在生物技術（例如：個性化基因組學和組織工程）和納米技術（用人工手段促進微尺度下的交互作用和生長）這兩個領域上的發展狀況。同時，這個系統還需要利用電腦和其他測量裝置來監控胎兒的生長，自動調節所需的環境。

具體來說，人造子宮必須包含以下幾個部分：

人造子宮內膜

子宮內膜是首先需要模擬的部分。

人造子宮的內襯應完全模仿子宮內膜製造。事實上，最先完成的人造子宮肯定會儘可能地模仿妊娠的每個步驟。之後我們才會進行相應地優化，力圖超越自然設計。

為了這個目的，人造子宮內膜不能由玻璃或是金屬製成，應該使用模模擬正器官功能的組織工程材料。在培養過程中，囊胚通過體外受精生成，再被植入到子宮內膜的3-4mm處，然後它將在那裡生根並開始生長。

康奈爾大學的Hung-Ching Liu最早開展過這方面的工作。多年前，她就製備了將上皮細胞和基質細胞進行共培養的系統（遺憾的是，由於一些倫理的原因，她的這些實驗只進行了不到六天）。這被認為是製造人造子宮過程中的初次嘗試。

除了為胚胎提供一個自然起點和封閉空間之外，人造子宮還應具有產生和控制胎盤的能力（通過誘導多能幹細胞的生長等技術），雖然實際建造過程可能與之並不一致。

人造胎盤

無疑，完整功能的胎盤對胎兒的生長發育至關重要。機體通過臍帶和胎盤連接到子宮壁上，通過母體的血液實現營養傳遞、廢物排泄和氣體交換。現有的技術就可能實現人造胎盤與子宮內壁「自然地」長出，也可能藉助其他具有相似功能的外部設備。例如，透析機就可以完成體內的廢物處理。

它還負責將胎兒發育過程中母體的免疫球蛋白G抗體輸送到胎兒體內，而這對保護免疫系統未發育完備的新生命非常重要。此外，胎盤激素也控制胎兒生長。在懷孕的早期階段，胎盤也為胎兒提供促進大腦發育的血清素。

之前提到，胎盤負責調控傳遞到胎兒體內的營養物質，包括氨基酸、脂肪酸和葡萄糖等。系統輸送到胎兒體內的營養物質應與母體在相應的時間傳輸給孩子的一致。

如果這個過程出現設計或管理錯誤，胎兒就有可能遇到生長延遲或過度生長的問題。

製備一個具有完整功能的胎盤並非易事，但隨著個性化基因組學和再生醫學的逐漸發展，這一切終將實現。我們機體能完成的，機器也能做到。

令人激動的是，這方面的工作已經展開。山羊胚胎已經能夠在人造羊水箱中通過「體外膜供氧」（ECMO）的過程存活237小時。而這項技術已經被用於產房治療呼吸道和肺部患病的新生嬰兒。

人造羊水箱已經能維持山羊胚胎的生命一段時間。

過去，生物學家認為羊水並不重要，但實際上羊膜中的羊水是一個非常複雜的動態環境。它的量和組成都會隨著妊娠進程改變，對新生兒非常重要。可以說生產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胎兒生長的營養物質和生長因子。它含有水和電解質，當然還包括蛋白質、碳水化合物、脂肪、抗生素以及尿素。它還為胎兒提供保護和減震作用。

胎兒在子宮中「吸入」「呼出」羊水，這是形成健康肺部的重要過程。胎兒還會吞咽一些羊水，這些最終變成了尿素和胎便。

嬰兒的羊水環境不可缺少。圖片來源：《華盛頓時報》。

毫無疑問，人造子宮需要被調整到適宜的溫度。胎兒的體溫一般比母體高0.3-0.5℃，也就是說，人造「羊水」需要維持在37℃左右。

胎兒還需要對一些感官進行必要的刺激。事實上，母親的子宮是一種「理想的、有刺激、互動式的」人體發育環境。

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

胎兒還是一個活躍的聽眾。聲音不僅能夠刺激腦部負責聽覺的區域，還能夠幫助孩子提前與看護人建立聯繫，這對孩子的發展非常重要。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定的「撲通撲通」的心跳聲等。

微生物環境同樣重要。圖片來源：Science Photo Library。

形成健康的腸道環境也很重要。在順產時，嬰兒被暴露在複雜的微生物環境中。這些微生物在嬰兒的腸道中幫助他們消化食物、調節腸道、提高免疫力、防止感染。

為了獲得相似效應，生物學家可以從母體中提取這些混合物（也可以在體外培育）。

人造子宮很可能在人們不斷突破胎兒體外發育限制的過程中產生。目前，早產兒需要至少在母體中發育21-22周才能存活。隨著時間的推移，我們期望能夠將這個時間不斷縮短，直到能夠使胚胎不需要進入真正的子宮。這顯然會引起更多關於墮胎的爭論。

一旦這項技術投入使用，科學家肯定會關注人造子宮對胎兒的長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秀的嬰兒。

人造子宮不會像一個母親那樣容易受到疾病或者營養不良的影響，也不會有酗酒或抽煙的嗜好。在強大的計算機、先進的生物技術和微觀機器的輔助下，妊娠過程將進一步優化。

思考人們對這項技術的接受程度也非常有趣，究竟多少人會選擇人造子宮？顯然很多准父母不會選擇人造子宮，他們肯定會認為自然的總是最好的。但是對於那些需要這項技術才能實現擁有孩子的夫婦來說，人造子宮的出現預示著人類歷史的一個嶄新階段。

孩子的生日是母親的受難日。在醫療條件不發達的時期，生產有時不僅帶來痛苦，甚至帶來死亡。體外培育胎兒將能夠把女性從生育的痛苦中解放出來，這或許是科技對女性最大的回報。

（譯自io9.com，譯者：青檸）