「目前的人造子宮技術如果投入臨床，孕齡28周前的極早早產兒會得到幫助，提高存活率。」參與實驗的產科副主任醫師楊蕾說，「未來的某一天，如果在人造子宮的基礎上培育出人造胎盤，那麼從結構及功能上，人造子宮就能更接近和模仿人體子宮的環境。那將是有里程碑式意義的。」

一個生物袋，一台ECMO

小羊閉著眼睛，蜷縮、浸泡在淡黃色的羊水中，斷掉的臍帶連接著幾條輸血管道。它通體乳白，只有三個半月月齡，相當於七月余的人類早產胎兒。被醫生的手輕輕觸碰，它仍閉著眼，但尾巴微微晃動。

「（它）在吞羊水了！在動了！」醫生們歡呼，這證明實驗的第一步成功了。

2020年年底，在鄭州大學第一附屬醫院外科學總論實驗室，一場人造子宮胎羊體外培育實驗正在進行。

這隻羊胎被從母羊體內剖出，先進行血管插管，將臍動脈、臍靜脈與ECMO（體外膜肺氧合器）機器相連。再剪斷小羊臍帶與母體的連接，將其移入一個生物袋中。這個聚乙烯製成的袋子本是醫院用來器官移植轉運的，現在裡面盛滿了人造羊水，希望打造出一個類似母體宮腔內羊膜囊的環境。人造羊水主要由林格氏液構成，在外接機器的幫助下，不斷循環，保持37.5攝氏度左右的恆溫。鄭州大學第一附屬醫院產科副主任醫師楊蕾說，這也是母羊宮腔內的溫度，與人的體核溫度同樣近似。

小羊的血液從臍靜脈中被抽出，進入ECMO機器內運轉，「二氧化碳放出來，氧氣滲進去，再通過一個泵把血從臍動脈打回。」鄭州大學第一附屬醫院胸外科主任趙高峰解釋，胎兒在母體內通過胎盤和臍帶吸取氧氣，相當一部分早產兒的心肺未發育完全，在生產後無法自主呼吸。因此，在人造子宮系統中，ECMO至關重要，扮演起早產兒的肺的角色。

趙高峰說，借用這套系統，團隊已進行了十餘次實驗。在最長的一次實驗中，早產的羊胎在人造子宮內存活了七天。而後，因費用昂貴，實驗停止，小羊被人道處死。實驗期間，趙高峰觀察到羊胎髮育正常。

實驗的初衷是為了治病。趙高峰迴憶，2020年前後，在胸外科和產科的跨學科會診中，大家發現一種叫作先天性肺囊腺瘤的疾病，通常在胎兒18周以後，B超會顯示其肺部有許多囊包，「隨著孕期的增加，囊會增大，影響胎兒的心肺發育。大部分孩子在孕期不用做處理，等出生後再手術。但大概有5%的孩子，在孕期就要做手術干預，否則會導致流產。」在趙高峰所在的胸外科門診，每年能接診一百多個這樣的患者。

起先，趙高峰和楊蕾等人討論為患病的胎兒做宮內手術，即在孩子出生前、在母體子宮內進行的手術。然而，以現有技術，宮內手術僅限於體表，無法實現打開胎兒的胸腔、腹腔等部位。

「然後我們就想，能不能在胎兒發育出一定生存能力，個頭又不太大的時候，也就是在28周到32周之間，短暫地切開子宮，不剪斷臍帶，保持胎兒母體循環，通過調整胎兒在宮內的體位，只暴露出所需術野位置，小切口切掉囊腺瘤。手術全程，胎兒不離開母體環境，手術結束後，縫合子宮，讓胎兒在子宮內繼續發育。」楊蕾說。通過動物實驗，瓶頸出現了：在調整胎兒體位和手術過程中，不可避免出現羊水外溢的情況；隨著子宮切開、宮內壓下降，子宮會開始收縮，手術超過一定時間，再強行把胎兒放回子宮，很可能對胎兒和母體造成不可逆的損傷；並且，在整個手術過程中，胎兒在母體內處於浮動狀態，體位很難固定，這也增加了手術的難度。

最後，大家設想，若胎兒在術後無法回到母體子宮，是否可以乾脆剪斷其臍帶，放入一個盛滿人造羊水的容器里，外接ECMO輸送血氧及營養，讓胎兒在人工裝置中繼續生長、發育？如此，胎兒的手術位置變得靈活，手術時長也將得到延長。

由此，趙高峰團隊的設計指向了人造子宮的概念。

探索「外生」的一百年

查閱論文後，趙高峰團隊發現，人造子宮並不是一個新概念。

山西大學在2022年發布的一篇論文表示，「外生（ectogenesis）」及人造子宮的概念最早由英國科學家霍爾丹於1924年提出。此後幾十年，世界各地的科學家就此進行了多次嘗試。

1955年，美國科學家伊曼紐爾·格林伯格首次申請人造子宮專利。根據他的描述，人造子宮由胎兒盒子、人造腎臟和血液供應裝置組成。由於技術限制，該設想未進入實驗階段。

1969年，通過矽膠膜血氧合器和腸外營養支持系統，美國麻薩諸塞州綜合醫院的研究團隊首次將人造子宮技術付諸動物實驗，實驗用早產羊胎在體外維持了數天的正常發育及代謝。

1993年，日本桑原義典研究團隊宣布，他們證明了在人工羊水中早產胎兒動靜脈體外循環的可行性；在人工羊水培養箱中，通過臍帶血管進行動靜脈體外膜氧合技術，實驗用早產羊胎保持穩定的循環與呼吸參數，並在約500小時成功啟動肺部呼吸。不過，由於在實驗中被注射肌肉鬆弛劑以維持穩定性，羊胎從人工子宮「生」出後無法自主呼吸和站立，僅存活一周。

「從人造子宮概念的提出，到有所突破，中間最核心的問題是血氧問題。真正的ECMO技術是新世紀後才開始應用的，此前，如何為胎兒持續提供血氧支持一直是個大難點。」趙高峰說，醫學界普遍使用羊做人造子宮的實驗，也是因為羊的心率、血壓、體溫等與人類較接近。

費城兒童醫院公布的羊胎在人造子宮內的實驗圖。圖源：《自然》雜誌報道截圖

趙高峰認為，目前最先進、最成熟的實驗來自美國費城兒童醫院的研究團隊。2017年，該醫院公布的紀錄片顯示，其人造子宮裝置與趙高峰團隊設計的人造子宮相似，有兩個組成部分：一個是連接制氧循環系統，通過臍帶動脈及靜脈輸送血液，它像胎盤那樣交換氧氣和二氧化碳，另一個則是供胎羊吞入與吸入的人造羊水。有八隻胎羊在此間存活四周，而後被安樂死。

趙高峰說，雖然費城的實驗已較先進，但最完善的方法還沒有誕生，在世界各地的實驗中，都存在著目前難以克服的障礙。比如胎體血液在ECMO機器中循環時，細胞反覆受到剪切力的破壞，「就像一個人一直在一道門縫裡擠來擠去。」容易形成血栓。要抗血栓，就要使用抗凝藥物。而抗凝力度若太大，又會造成胎體出血尤其是腦出血。「就像在走鋼絲一樣，要尋找平衡，」趙高峰解釋，「但平衡參考的數據是什麼？這還在探索當中。」在已有的實驗中，胎體血栓併發症的出現率高達70%，他判斷，若實驗時間延長，這個數字會上升到100%。

另外，胎體在人造羊水中排泄，尿與糞隨之被循環置換。培育期間，如不慎有細菌混入，胎體就會受到感染，引發膿毒敗血症等致命疾病。人造子宮的自清潔能力低於人類子宮，趙高峰說，但人類的子宮自潔系統尚是研究盲區，「清潔」的數據標準也沒有定論，「不知道怎麼是一個合適的清潔環境，也就不知道怎麼去營造它。」

趙高峰坦承，與費城兒童醫院的團隊相比，自己團隊的實驗尚存改善空間，「比方說，我們的實驗時間太短，還沒有觀察到胎羊在體內外生長速度的區別。另外，費城兒童醫院用的人造羊水的成分、恆溫的調控方式，還有人造子宮袋的材料，都與我們不同，更適應長時間的實驗。但涉及保密，我們也只能自己探索。」

此外，人造子宮高昂的運行費用為實驗及推廣設置了障礙。趙高峰描述，ECMO每次開機需成本五萬多元，而後，系統運行的每一天，都會有一萬多元的花費。

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難以逾越的高山——胎盤的研究與培育

在楊蕾的藍圖中，除胎兒手術以外，救治早產兒也是人造子宮的應用目標。

《自然》雜誌介紹，早產構成全球性的健康問題，是五歲以下兒童死亡和殘疾的最大原因。2020年，全球約有1340萬例早產兒，2019年，全球與早產相關的併發症導致約90萬人死亡。2018年，中國國家衛生健康委員會在早產兒日主題宣傳活動上表示，我國每年約有110萬早產兒出生，早產兒數量居世界第二。

醫學上，人類胎兒月齡37周為足月，早於此前的統稱為早產；而34周及以上月齡的孩子被稱為近足月，小於28周月齡的則被稱為極早早產。「人體的發育和蓋樓一樣，需要先搭架子，再完善功能。」楊蕾說，許多早產新生兒不具備完善的心肺功能，以人類現有的醫療技術，通過輔助呼吸、用藥物催發肺部呼吸功能等，可救治24周以上孕齡的早產兒——但這個挽救的過程長達數月，其間，孩子仍然有呼吸衰竭、心臟驟停等風險。

即使早產兒在產後長期存活，因其在孕期缺少足夠時長的母體支持，後續的併發症也如影隨形。據《自然》雜誌報道，瑞典曾對250萬人發起一項研究，證明78%在懷孕28周前出生的人會在成年時患有哮喘、高血壓和癲癇等疾病；足月分娩的這一比例為37%。在楊蕾的過往經驗中，早產兒胎齡越小，併發症越多，常出現新生兒視網膜病變、壞死性小腸結腸炎、肺部感染等併發症，且還有些認知、行為方面的問題，待到孩子兩歲甚至三歲後才會逐漸顯現。因此，醫療團隊需要對這些早產兒進行5年、10年甚至更長時間的隨訪觀察。

趙高峰團隊草擬的實驗原理圖。受訪者供圖

相對而言，近足月的早產兒的存活率很高、併發症率很低，真正讓醫生們憂心的，是小於28周月齡的極早早產兒們。鄭州大學第一附屬醫院產科醫生張振宇統計，2021年，科室接收小於37周的早產兒600餘例，其中小於28周的極早早產兒30多例，「成活率低於50%。」小於24周的早產兒則沒有成活案例。

為此，受訪的產科大夫們一致認為，未來如人造子宮投入臨床使用，模仿母體子宮對胎兒的支持與保護，將對早產兒群體的健康發育產生極大裨益。比方說，在美國費城兒童醫院的紀錄片中，初入人造子宮的早產羊胎的肺泡尚未發育完全，其無法自主呼吸維持生命。在人造子宮停留四周後，羊胎的肺泡發育明顯。

楊蕾說，現階段，幾乎全球的人造子宮實驗團隊都面臨著一座難以逾越的高山——胎盤的研究與培育。「在人造子宮裡，ECMO提供血氧和靜脈營養輸液，這隻算模仿了部分的母體支持。」在真實的子宮內，除了血氧供給以外，胎盤和母體還會給予胎兒激素、生長因子、營養以及維持子宮內環境穩定等支持。因此，胎兒在人造子宮裡長久停留，仍有可能導致畸形發育缺陷，甚至出現致命的感染、出血等風險。

「人類胎盤的血管重建、胎盤滋養細胞的功能分化等課題，整個醫學界尚處於探索階段。」楊蕾說，「我們希望在未來，人造子宮能夠無限趨近於母體的環境，而非簡單給予溫度、氧氣和部分營養的支持。胚胎的發育，並不只靠這些。」

倫理所向何處？

在《自然》雜誌9月發表的文章中，英國達勒姆法學院的學者克洛伊•羅曼尼斯表示擔憂：在人造子宮中長大的胎兒，不是傳統意義上的胎兒，因為他們已經不在真正的子宮裡了；他們也不是新生兒，因為他們已經出生了；那麼，他們該被如何稱呼？費城兒童醫院的研究團隊則為使用人造子宮的胎兒提出一個全新的名字：胎兒新生兒。

同在上月，美國食品藥品監督管理局召開會議，討論更好地評估人造子宮技術的安全性及有效性的方法。

2002年，我國的科學時報刊載過《冷靜看待「人造子宮」研究》一文，認為該技術下的生命孕育過程恐將成為商品生產，造成可怕的後果。近日的中文網際網路上，關於人造子宮的討論也層出不窮。有網友盛讚其將來會為減輕生育負擔、增強胎兒健康帶來的幫助，也有網友質疑，人造子宮的使用會帶來「基因篩選」，甚至「感覺會滋生犯罪」；還有人提問，人造子宮是否會使女性生育價值消失，是否可以真正增加女性的競爭力？

山西大學在2022年發布的一篇論文詳述了人造子宮的倫理問題，其中寫道，「學界對人造子宮技術發展的預判和倫理批判往往是超現實的……將討論的重點指向了『完全』外生的情境，即以人類的妊娠過程可以完全發生在人造子宮之中為前提。」而事實上，如受訪的醫生們所言，現有的人造子宮技術僅限於「部分外生」，即胎兒在母體子宮內發育至一定月齡，再移入人造子宮。在這樣的背景下，人造子宮僅用作胎兒手術或早產兒培育，遠未能夠代替母體子宮和女性的生育功能。

會不會有一天出現由人造子宮托起的「胎兒工廠」？趙高峰說，純從理論出發，人類只要攻克胎盤的秘密，制出人造胎盤，那麼應用人造子宮的胎兒月齡大幅下降甚至降至受精卵，都是有可能的。但是，從技術層面來說，這一天還相當遙遠。

趙高峰從身邊也會聽到反對的聲音，但他本人對人造子宮的前景持樂觀和開放的態度：「每一個科研項目的誕生，都是有些人認為該做，有些人認為不該做。就像試管嬰兒當初出現，也是倫理方面的一大突破，收到了特別多反對的聲音。現在，這些聲音變小了——總要有人去大膽突破。」他告訴記者，在國內，醫學實驗的倫理尺度由各個醫院自己把握，而鄭州大學第一附屬醫院一直十分支持他的實驗。

實驗的難題要一個一個攻克，趙高峰介紹，接下來，他與團隊將尋找替代ECMO的技術，以解決其帶來的高成本和併發症問題。他的設想是，仍然對實驗羊做血管插管，胎羊的靜脈與孕羊的靜脈相連，動脈與動脈相連，將兩隻羊「並聯起來」。如此，胎羊的血液會經由孕羊的肺部，彌散二氧化碳，輸入氧氣，「用孕羊做胎羊的ECMO」。他判斷，在這個機制下，ECMO的血栓併發症有95%的可能性能夠被避免。有關實驗將在11月中旬進行。

趙高峰還提到，從理論上講，該「並聯」方案或也可用於人類：母親的鎖骨下動脈、靜脈插管連接胎兒與人造子宮，由母親充當早產兒的心肺，「可能會有些不便，就像是繼續在懷孕，但至少可以挽救孩子的生命。」當然，包括已進行的胎羊實驗在內，所獲得的實驗數據和結論未必能直接轉移到人類身上。

前程漫漫。趙高峰自評，他一直是個熱愛創新、擁有許多新想法的人，但人類的創新或許有極限，很難完全替代自然，「自然創造的東西是完美的。」所以，要無限接近自然——這是包括他在內的、科學家們的目標。

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