繼人造膀胱、人造陰莖後,美國團隊發明“半人造子宮”
2020年07月02日13:40

  美國維克森林再生醫學研究所(WFIRM)宣佈,使用生物工程技術製造的子宮組織能夠成功修復兔子子宮,使其產下存活後代。儘管該研究只製造了部分子宮組織,沒有製造出整個子宮,研究團隊希望未來能用這種技術取代子宮移植,但這個應用前景顯然很有爭議。

2011 年,WFIRM 研究首席研究員兼主任、醫學博士安東尼·阿塔拉在 TED 大會上展示人工培育的腎臟。圖片來源:Wikipedia
2011 年,WFIRM 研究首席研究員兼主任、醫學博士安東尼·阿塔拉在 TED 大會上展示人工培育的腎臟。圖片來源:Wikipedia

  今日,《自然-生物技術》發表一項研究,宣佈使用生物工程技術修復的“人造子宮”讓兔子產下了存活後代。

  這項研究由美國維克森林再生醫學研究所(WFIRM)完成。研究團隊將實驗動物自身的細胞接種到可生物降解的支架上並進行培育,證明經過生物工程改造的子宮能發育出天然組織樣結構,支援正常的生殖功能。

  二十多年來,該團隊發明了人造膀胱、人造陰道和尿道;這一次,他們希望這種技術最終能夠取代子宮移植手術,讓患有子宮功能性障礙的女性有機會孕育後代。但值得注意的是,人造器官整體上還沒有進入大規模臨床應用,並且隨著人造子宮的技術日漸成熟,這方面的倫理爭議將成為不可忽視的問題。

  為兔子訂製子宮

  在這項研究中,研究團隊將兔子隨機分為四組:(1)組織工程子宮組,切除部分子宮後植入使用動物自身的細胞接種的支架;(2)未接種支架組,僅植入聚合物支架;(3)部分子宮切除對照組,切除部位已通過縫合修復;(4)健康對照組,接受假剖腹手術。

  兔子長期被應用於生殖生物學研究,是子宮組織再生研究的理想選擇,因為與其他實驗動物相比,它們的子宮相對較大。雌兔的子宮由兩個分開的子宮角和子宮頸組成,每個子宮角和子宮頸都有進行妊娠的能力。在這次實驗中,三個實驗組兔子的一側子宮角被完全切除,另一側子宮角被部分切除。

  可生物降解的聚合物支架構建體是為每隻動物單獨定製的。研究者從每隻兔子的子宮結構中提取細胞,以培養再生子宮組織和對支架進行接種。進行支架植入手術六個月後,兔子與可育的雄性兔子自然交配。

  實驗表明,在植入 6 個月後,組織工程子宮發育出與天然組織相近的結構,包括腔上皮和腺上皮、有血管的黏膜、雙層子宮肌層等。在三個實驗組中,只有植入接種了細胞的支架的兔子成功懷孕,足月分娩並產下存活後代。

經過生物工程改造的兔子子宮 CT 圖像,其中孕育著一個胎兒。圖片來源:Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM)
經過生物工程改造的兔子子宮 CT 圖像,其中孕育著一個胎兒。圖片來源:Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM)

  WFIRM 研究首席研究員兼主任、醫學博士安東尼·阿塔拉(Anthony Atala)說:“研究表明,經過工程改造的子宮組織能夠支援正常的懷孕,使胎兒正常發育,後代的大小和重量與正常子宮孕育的後代相當。經過進一步改進之後,這種方法可能幫助子宮異常的婦女懷孕。”

  人造器官研發之路

  在接受不孕治療的女性中,大約 6% 患有子宮功能障礙。研究者表示正在計劃進一步的臨床前研究,為將來進行臨床試驗做準備。他們希望這種方法最終能夠取代依靠器官捐獻的子宮移植術。這迄今為止,全世界只進行了約 70 例子宮移植,在美國通過移植子宮出生的嬰兒不到 10 個。而這項生物工程技術利用患者自身的細胞來創建子宮組織,不僅擺脫了對器官捐獻的依賴,也避免了排斥反應的風險。

  WFIRM 團隊長期致力於用 3D 打印、組織工程等技術製造各種器官。阿塔拉本人同時也是一名泌尿外科醫師,早在 1999 年,他就帶領團隊完成了首個人造器官移植術,為 7 名患者換上了用他們自己的細胞培育出的膀胱。接下來,研究團隊又發明了人工陰道和男性尿道,進行了小規模臨床試驗。2008 年,他們製造的人造陰莖在兔子模型中取得成功,實驗組 12 隻兔子都嚐試了交配,其中 8 只完成交配,4 只成功讓母兔懷孕並產下幼崽。

  接下來,阿塔拉團隊開始嚐試製造腎臟、心臟等器官,並開展了類器官研究。2016 年,他們在《自然-生物技術》發文報告,使用一種複雜的、特別定製的三維打印機,能夠打印出耳朵、骨骼和肌肉結構,取代受傷或病變組織。今年 3 月,團隊又宣佈發明了一種具備多種類器官組織的芯片,能用於快速檢測候選藥物對人體的毒性,論文在《生物製造》發表。

圖片來源:the Guardian
圖片來源:the Guardian

  當然,從動物模型到人類臨床試驗之間還有很長的路要走。愛丁堡大學研究員道格拉斯·吉布森評論:“(人與兔子的)一個核心差異在於,人類有自發的排卵和月經週期,子宮在這個過程中也發生著週期性變化,但是兔子沒有月經週期。在嚐試用相似的方法研發人造人類子宮的時候,這個差異很可能會產生影響。”吉布森未參與這項研究。

  並且需要注意的是,阿塔拉團隊的人造器官技術整體上仍然沒有得到大規模應用。倫敦國王學院幹細胞科學教授德斯科·伊利克(Dusko Ilic)指出:“雖然到目前為止,(人造膀胱等)這些臨床研究的結果都令人滿意,但是沒有一種技術明顯優於目前的護理標準,或完全達到它的預期。要想取代傳統的手術重建技術,讓組織工程技術具有成本效益,且對病人來說沒有風險,它還迫切需要進行很多的改進。”伊利克也未參與這項研究。

  人造子宮的倫理爭議

  和其他人造器官相比,人造子宮面臨的倫理爭議要大許多。2017 年 4 月,美國費城兒童醫院(Children‘s Hospital of Philadelphia)研究團隊宣佈,用外部人造子宮維持了超早產羔羊的生存,刷新了胚胎的體外生存時間記錄。這類裝置如果能應用於臨床,將大大提高早產兒的生存率。因此在 2019 年 10 月,歐盟“地平線 2020 計劃”撥款 290 萬歐元(約合人民幣 2320 萬元)支援人造子宮的研究。

  儘管目前體外人造子宮的研究目的是拯救超早產兒,但小羊包裹在透明裝置中的情景也引發了一些不安,它令人想起《駭客帝國》中的場景。有學者指出,這類技術的實際應用可能會超出預期,例如,如果技術被證明能夠拯救妊娠 23 到 24 周的早產兒,那麼父母和醫生可能會嚐試將它用於護理更早產的胎兒;還可能有人會嚐試將孩子提前取出,使用人造子宮完成妊娠,等等。

  近期發表的植入體內的人造子宮組織也是如此。儘管它的初衷是為患有子宮疾病、又希望孕育後代的女性提供器官移植之外的選擇,但它在應用層面也將遇到更多實際問題,未來可能會引發更多的討論。

  來源:科研圈

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