日本发明子宫芯片 流水线式生产婴儿有望实现

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　  在经典童话电影《绿野仙踪》里那个因为没有心脏，而无法爱别人的“铁皮人”让人记忆犹新。小“铁皮人”固然令人怜惜，但现代科学技术的确能给人安装一颗“人工心脏”。英国一位被植入了金属心脏的病人在度过了7年的安详时光后，于68岁时离世。如今生命科学是如此神奇，人类不仅可以制造出心脏、肝脏、肾等器官来延续生命，甚至生命的发源地——子宫也可以是人造的！

　　“金属心脏”把两周变成7年

　　据英国《每日镜报》12月3日报道，如果没有一颗“不死的心”，也许英国心脏病患者彼得·霍顿的家人在7年前就要忍受生离死别之痛了。2000年，彼得被诊断为患上了致命的心脏病，只剩两周时间可活。为了拯救他，英国牛津市约翰·拉德克里夫医院的医生们往他的心脏中移植了一个钛金属设备——“贾维克2000心脏”。它其实是一个钛泵，用来帮助患者的心脏泵输更多的血液。

　　医生将这颗人造“金属心脏”植入了彼得的左心室。这颗“金属心脏”通过一个外部电池包驱动，它由一根电线伸出彼得的胸部，和一个挂在彼得腰部的可充电电池相连。彼得是世界上第一个接受“贾维克2000心脏”移植的实验性患者，医生的本意只是想在等到合适的捐赠心脏之前，让这颗“金属心脏”起到过渡作用。

　　令人没想到的是，彼得一直活了7年半时间，成了迄今世界上靠“金属心脏”存活时间最长的人。这个人造“钛泵”不仅拯救了彼得的性命，并且让他能和妻子黛安四处旅游，他甚至还参加过一个150公里远的慈善步行活动。彼得的晚年安详而幸福，他曾经说，安装“金属心脏”后，生活恢复了正常，惟一的遗憾就是不敢下水游泳，因为担心会触电。

　　彼得是世界上首个被植入金属心脏的人。自1967年12月2日世界首例心脏移植手术以来，全世界大概进行了17万例心脏移植手术。然而由于传统移植手术需要等待配型器官，再加上容易因排斥而发生感染，很多心脏病患者仍然抱憾离世，如接受首例心脏移植的患者，术后仅存活了18天。而这种人造金属心脏却不必考虑配型、排斥等问题，对病人身体条件的要求也不苛刻，为许多心脏功能衰竭的病人带来了延续生命的希望。

　　在体外给受精卵找一个家

　　据英国科普杂志《新科学家》11月号报道，日本科学家通过一种特殊的“子宫芯片”成功地让雌鼠受孕，并开始植入人体。

　　人造子宫给人最大的期待在于“体外生殖”，让胚胎完完全全地在体外的仿子宫环境下成长。但目前由于法律及技术的限制，科学家们的研究离这一步还相差很远。目前科学界正在研制中的人造子宫共分两种：一种是在体外制造一个生物学意义上的人工子宫，其中的子宫内壁、羊水等都是与母体子宫相同；另一种则是“培养皿”形式的子宫，即在培养皿注入羊水，用一套全自动化控制系统实现胚胎的营养供应和废物排泄。

　　早在上世纪90年代，日本东京大学工业科学协会的藤井照雄教授，就将研究重点放在了“人造子宫”方面。由于日本法律禁止进行此类试验，藤井与他的研究小组另辟蹊径，想到了用微型“人造子宫”培育受精卵。由于受精卵在传统试管授精下的微液滴环境中成活率仍较低，他们的研究也颇具意义。但后来的研究很不顺利，他们经历了无数次失败。

　　藤井与研究小组经过详细讨论，终于汲取了失败的教训。原来子宫在长期的进化中已经达到了相当完美的地步，人类用营养液、生长激素等化学物质创造的模拟环境，总会有自己的缺陷，而处在生长期的胚胎是十分脆弱的。惟一的出路就是创造出一个生物学的子宫，即胚胎必须被包裹在一层子宫内膜上，这样其所需的基本营养成分可以由子宫内膜细胞提供。藤井与其研究小组经过多次尝试，终于在一块很小的“芯片”状结构内部创建出了子宫内膜组织，受精卵终于在人体以外找到了温暖的家。

　　“子宫芯片”自动化培育胚胎

　　一开始藤井以为自己离成功只一步之遥，他抱着试一试的态度进行了小鼠受精卵培养试验。结果，受精卵在培育过程中就大部分夭折，而发育成囊胚的又达不到植入母体子宫的要求。刚刚看到希望的藤井又走入了死胡同。

　　在困难时刻，藤井一下子就想到了自己的“芯片实验室(Lab　on　a　chip)”。在生物学上“芯片实验室”又称“微全分析系统”，是把生物和化学等领域中所涉及的基本操作单位集成在一块几平方厘米的芯片上，用以完成不同的生物或化学反应过程的一种技术。“芯片”上生物、化学反应都可以全自动化操作，这样“生产过程”将会实现自动化、智能化。藤井首先要做的就是让“芯片”的能量营养系统智能化。

　　这时藤井了解到一位国外同行的研究可能有助于解决他的困境，他就是美国伊利诺伊州大学的教授马特·韦勒。在熟悉自动化控制的韦勒建议下，最终的微型人造子宫在外型上与芯片十分神似。它呈长方体，宽2毫米，高0.5毫米，中间圆形的凹槽是受精卵着床的地方，里面有子宫内膜。“芯片”剩下的部分用双层硅树脂平铺，四角的3个通道分别用来放入精子、卵子及营养液。单纯从自动化控制方面来讲，这可以称得上是一个完美无缺的系统。

　　接着他们便开始做动物实验。研究小组将芯片培养的胚胎植入母鼠体内，结果44%的发育为健康胎儿，而传统试管授精的胚胎发育到健康胎儿的成功率为40%。此次动物实验取得了圆满成功！

　　婴儿能在流水线工厂里问世？

　　之后藤井又和韦勒合作，多次对芯片的控制系统进行了微调，“子宫芯片”对传统试管受精的优势进一步扩大了。他们又对山羊、兔子等动物进行了类似的实验，都取得了理想的结果。最重要的是，他们通过对动物的多次试验，确认了这种技术没有副作用后，藤井和他的研究小组成功把这种子宫芯片植入人体，到目前胚胎发育良好。今年7月，在法国里昂举行的欧洲人类繁殖与胚胎协会年会上，藤井展出了自己的最新研究成果，顿时引起轰动。

　　对科学界来说，此次人体试验的成功是人类首次在人造子宫内成功培育人类早期胚胎，这种子宫芯片就是微缩了的子宫，它对人造子宫研究的重大意义不言自明。科学家们一直幻想能有一种人造子宫代替母体子宫，让胚胎在整个孕期内都“住”在里面。在人类文明史上也不断有学者、科幻作家提出类似的大胆设想。其中最为著名的莫过于英国著名作家阿道司·赫胥黎1932年创作的《美丽新世界》。书中设想了一个未来的乌托邦社会，每一个人都由胚胎起被养育在瓶子里，完全是工厂化生产下的成品。

　　对处在现实世界的人类来说，赫胥黎的“流水线式生产婴儿”无疑是最具吸引力的。世界上每年都有成千上万名妇女因子宫畸形或被切除等原因而不能当妈妈，更多的女性则想省去“十月怀胎”的痛苦，“人工子宫”将给她们带去希望。