来自肥城儿童医院的 Alan W Flake团队在 2017 年通过《自然通讯》期刊发表了这项工作。该方案制造了一种生物袋(Biobag)用于模拟子宫环境,包括一个透明的塑料袋和一套体外循环装置。羊羔被放置在充满人工羊水的袋中,通过外部泵将氧气和营养物质送入体内,废物通过循环系统排出。氧合技术利用体外膜氧合(ECMO)技术,通过人造胎盘提供氧气和二氧化碳交换功能、同时,模拟了宫内无菌环境以防止感染,并模拟子宫内的温度和湿度。这项工作将一只 4 周大(相当于人类的 24 周大早产儿)的羊胎儿转入这个人造子宫中,小羊在这里急需「孕育」了四周。后续的一系列研究发现胎羊的体格生长、肺成熟、脑发育和髓鞘形成都与其他正常分娩的小羊无异。
这个应该算不上人造子宫,至少在形态上就跟子宫不沾边。密歇根大学安娜堡分校的胎儿外科医生 George Mychaliska 带领团队设计了一个更贴近于「早产儿生命支持系统」概念的装置:设备不需要将液体包围婴儿,而是通过气管内管填充他们的肺部。它用一个泵从颈静脉抽出血液,在体外充氧,然后通过脐静脉输送回来;CHOP 小组将其设备连接在脐动脉和静脉上。
郑大团队的技术路线
短短的采访视频中虽然没有详细介绍技术路线,但多多少少从字里行间能够猜到技术路线。简言之,就是将早产儿的脐带血管与母体或者父亲的血管连接起来。也就是说,摆脱目前人造子宫必备的 ECMO 系统,让父亲或者母亲来充当活的 ECMO,让父亲/母亲血液中的氧气和氧分直接供应给胎儿。这个技术路线要求「人肉 ECMO」(胎儿的父亲或者母亲)必须和胎儿血型一致。这里我认为应该不是让胎儿血管和父/母血管直接相连,因为不要说免疫排斥了,就连血压这一关胎儿也不见得扛得住。所以我认为还是要通过一种类似于透析的膜结构,来阻隔胎儿与父/母的血细胞,避免父/母的免疫系统将胎儿识别为异物加以免疫攻击。但同时,这个膜还要允许蛋白质、氧气、二氧化碳、含氮废物等多种营养物质、代谢废物和气体的跨膜交换。但是允许蛋白质通过就存在一个问题,血型抗体也会跟着一起过去,这就是要求「人肉 ECMO」的血型必须与胎儿一致的原因所在。要知道,人类的胎盘功能已经很强大了,可以阻绝大部分来自母体的血型抗体,但依旧会有漏网之鱼,进入胎儿血循环,并可能导致胎儿溶血,比如新生儿溶血(Hemolytic Disease of the Newborn, HDN)中有一种 Rh 不合就很典型,指母亲的Rh血型为阴性(Rh-),而胎儿的 Rh 血型为阳性(Rh+)的情况。若胎儿的红细胞进入母亲的血液循环(可能发生在分娩、流产、创伤或产前检查中),母体可能会产生针对 Rh 抗原的抗体(如抗 D 抗体)。这些抗体是 IgG 类型,能够穿过胎盘进入胎儿的血液系统。所以这样的病例,可能 Rh 阴性母亲第一次妊娠很顺利,第二胎 Rh 阳性胎儿就总是流产或者出生后有严重的新生儿溶血。如果这些抗体数量较多,它们可能会攻击胎儿的红细胞,导致新生儿溶血性疾病(Hemolytic Disease of the Newborn, HDN)。这种疾病可能引发贫血、黄疸,甚至严重的情况下导致胎儿死亡。