近日，一条名为“全球首个孕育机器人预计一年内面世”的话题登上热搜第一。该消息称，国内某机器人公司创始人正在打造全球首个孕育机器人。该系统能模拟子宫环境，并整合到仿人类机器人体内，让“机器人妈妈”完整复刻从怀孕到分娩的人类孕育全流程。
插播：科幻照进现实？
图片来源：社交平台截图预计“样机”将在一年内推出，并且定价计划控制在 10 万元内。难道“人造子宫”马上就要问世了？
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相信许多人都在期待人造子宫早日问世。
植物的种子扔水里就能发芽，受精的蛋用恒温箱也能孵化。而科技发展至今，包括人类在内的哺乳动物们却仍然不能脱离母体，以纯人工的方式从头孕育一个生命，为什么？
因为太难了。
撇开费用问题和伦理道德的争议不谈，即便从纯技术层面讨论，人造子宫眼下也还有太多的技术难题无法解决。
如果你也关心人造子宫的研发进展，但不了解具体的进程，就来看看本文。相信看完之后，你也能和该领域的研究人员一样，一样的一筹莫展。
胚胎的发育极其依赖母体
受精卵经过数天的卵裂，变成含有囊泡结构的胚泡后，就必须植入分泌期的子宫内膜，和母体的子宫建立血液交流。这一过程称为“着床”。
着床意味着早期胚胎开始从母体的血液中获得氧气、营养、免疫等全方位的支持。此后，早期胚胎继续发育出胎盘，作为母亲和胎儿之间传递物质的枢纽。胎盘把妈妈血液中的养分汇聚过来，通过脐带的静脉输送给宝宝，再把宝宝从脐带的动脉送出的代谢废物过滤给妈妈带走。这便是宝宝从一个早期胚胎发育成足月成熟胎儿的主要过程。
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这个过程极为依赖母体。所以，临床上如果有胎盘、脐带血流不畅的情况，很容易导致胎儿发育异常；如果有各种原因造成胎盘、脐带的血流阻断，数分钟内就可导致胎儿死于宫内。
那么，既然胎儿的发育离不开胎盘这个“枢纽”和脐带这个“传送带”，只要制造一个人工母体代替妈妈的子宫，和胎盘进行血液交换，问题不就解决了吗？
人造母体的研发困境
事实上，胎盘并不是简单地依附在子宫内膜上，而是与母体之间存在着复杂的相互适应机制。
除了物质交换的功能外，胎盘还分泌激素和多种生物活性物质，向母体释放信号使其发生适应性改变。女性怀孕后血液稀释，凝血功能和血流动力学发生改变，免疫系统也能耐受明明是“异物”的胚胎，这些改变都和胎盘的调控有关，也都指向同一个目标：让胎儿获得当下最合适的发育条件。
这就为人工母体的开发带来了第一个难题：胚胎发育的过程中，每时每刻的需求都不一样，人造的母体很难像真正的母体那样，对胎盘释放出的信号作出及时的反应和精细的调整。为胎盘提供最合适的血流灌注压力、氧分压、营养物质浓度，更不用说提供免疫因子等复杂的生物活性物质了。
而更麻烦的问题是，胎盘很难在脱离母体的环境下长期存活。
早在 1967 年，Panigel 和他的团队就开始尝试胎盘的体外灌注。五十余年来，无数人相继进行类似的尝试，但即便是第一时间取得的新鲜、完整的胎盘，离体十余分钟便可产生微血管血栓，显著降低灌注成功率。大多数研究也只进行了数小时的灌注实验，胎盘灌注时间不超过 48 小时。虽然 Polliotti 等人证明了多日灌注具备可行性，但几天的时间窗相较于维持一个胎儿的完整发育所需要的时间来说还是太短了。且因为胎盘灌注系统的复杂性，即使是经验丰富的研究人员，单次灌注的成功率仍然很低[1]。
除此之外，胎盘长期处于 37℃ 的外部环境下，如何防止感染也是一大难题。
这些问题如果不能全部解决，用人工母体从头孕育生命的设想就不可能实现。而其中的很多细节以当前的医疗水平来看，都是难以逾越的高山。
话说到这里，有些读者朋友可能会疑惑：以前不是有过“人造子宫研发成功”的新闻吗？他们是怎么克服这些难题的呢？其实，那些新闻中的人造子宫并没有克服这些难题，它们并不能从头开始孕育胚胎，但那些实验的成功仍然具有里程碑式的意义。
当前的研究成果：极早产儿健康生存的希望
临床上时常有孕妇意外地提前娩出健康的胎儿。有时候，孕妇自身的健康问题也可能迫使她们不得不提前终止妊娠，以免病情发展下去危及自身生命安全。
如果是胎龄已接近足月的早产儿，虽然仍可因为各器官发育不够成熟出现呼吸窘迫等问题，但大多都能在新生儿科的照护之下存活下来、健康长大。而那些月份过小的胚胎，往往在脱离母体的时刻便已失去生机，虽然令人惋惜但以眼下的医疗条件也无可奈何。
最令人痛心的是那些中期妊娠时娩出的健康的极早产儿。明明器官已经基本成形，只待进一步发育成熟就是一个健康的宝宝，可由于出生过早，身体的各器官都无法支持他们独立生存，人们只能眼看着那些瘦弱的宝宝慢慢失去生命。
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眼下虽然有多种生命支持方法可以试着帮助极早产的宝宝存活下来，但很多重要器官必须在羊水环境中才能发育完善。
比如说：极早产儿的肺泡和毛细血管如果提前接触空气，会扰乱正常的肺泡发育，导致呼吸衰竭[2]。极早产儿的胃肠道未发育完善，直接喂养可导致喂养不耐受和坏死性小肠结肠炎，而如果只在静脉输注营养液又会因为肠内喂养不足会导致肠道萎缩、细菌易位和败血症。宝宝在母体中吞咽羊水，说明羊水中的某些营养和活性物质可能是胃肠道发育完善的关键[3]。羊水环境还能预防肢体粘连及相关畸形[3]。
所以，一些极早产儿虽然能救治成功，但很容易因为先天不足留下重大的健康隐患，严重影响未来的生存质量。在此情形下，人们当然会想到：如果可以模拟出宫内的生存环境，让极早产的宝宝再多发育一段时间，岂不比任何补救措施都有效？
但正如前文所言，精确的母体环境和无法离体生存的胎盘是解决不了的难题。多个国家的医疗团队都尝试过在动物实验中研发人工胎盘，可感染、脐血管痉挛、血管压力无法精准匹配等问题总是让早产的动物胎儿短期存活后便死于各种技术缺陷[4-6]，直到 2017 年，美国费城儿童医院的实验[6]绕开“人工胎盘”这个技术难点另辟蹊径，让相当于 23-24 周人类胎儿大小的羔羊宝宝们在离开母体的环境下生存了 670 小时（约 28 天），才让人们看到了人造子宫造福早产儿的新希望。
需要再次强调的是，费城儿童医院开发的这个人造子宫需要依赖早产儿自带的脐带建立新的循环系统，所以它只能帮助早产儿进一步发育，并不能从零开始完成整个孕育胎儿的过程。且由于法律法规、道德伦理、医学可行性、远期健康风险等多种顾虑，这项技术距离全面应用到人类宝宝身上还有很长的路要走。
那么看到这里，你体会到相关专业人士的无奈了吗？
不过，即便有这么多难题悬而未决，我依然惊喜地看到新闻报道有人声称能在一年内开发出复刻人类怀孕到分娩全流程的“孕育机器人”，或许他们手中掌握了人类医学界尚未知晓的先进技术吧！真令人期待啊！
参考文献
[1] Calis P, Vojtech L, Hladik F, Gravett MG. A review of ex vivo placental perfusion models: an underutilized but promising method to study maternal-fetal interactions. J Matern Fetal Neonatal Med. 2022;35(25):8823-8835. doi:10.1080/14767058.2021.2005565
[2] van Haren JS, Delbressine FLM, Schoberer M, et al. Transferring an extremely premature infant to an extra-uterine life support system: a prospective view on the obstetric procedure. Front Pediatr. 2024;12:1360111. Published 2024 Feb 15. doi:10.3389/fped.2024.1360111
[3] 黄哲兰1 ;肖甜甜2；周文浩1. 人工子宫：拯救极度早产儿的范式转变. 中华医学杂志136(14):p 1759-1761, 2023年7月20日。 | DOI: 10.1097/CM9.0000000000002745
[4] Fallon BP, Mychaliska GB. Development of an artificial placenta for support of premature infants: narrative review of the history, recent milestones, and future innovation. Transl Pediatr. 2021;10(5):1470-1485. doi:10.21037/tp-20-136
[5] Medori MC, Bonetti G, Donato K, et al. Bioetics Issues of Artificial Placenta and Artificial Womb Technology. Clin Ter. 2023;174(Suppl 2(6)):243-248. doi:10.7417/CT.2023.2494
[6] Partridge EA, Davey MG, Hornick MA, et al. An extra-uterine system to physiologically support the extreme premature lamb [published correction appears in Nat Commun. 2017 May 23;8:15794. doi: 10.1038/ncomms15794]. Nat Commun. 2017;8:15112. Published 2017 Apr 25. doi:10.1038/ncomms15112
策划制作
作者丨飞刀断雨 医学科普作者 科普作家协会会员
审核丨翁若鹏 浙江大学医学院附属妇产科医院 副主任医师
策划丨符思佳
责编丨符思佳
审校丨徐来 林林
