（乔治·德福斯基/文）人造子宫一直是科幻的一大主题。随着技术的进步，我们正离最终实现完全体外培育婴儿的目标越来越近。本文讨论的是实现这一目标所需的技术。
不只是一个保育箱
完整功能的人造子宫将比现代保育箱复杂得多。现有的保育箱是一个非常笨重的装置，主要是为早产婴儿提供氧气，使其免受外界寒冷环境的影响，同时保持充足的湿度，还能够通过静脉血管和胃鼻管为婴儿提供水分和营养物质。
但是，即使是现有最好的医疗条件，也无法使胎儿在中晚孕期（怀孕13周）之前离开子宫。在这个限制被突破之前，母亲的子宫仍是孩子生长发育的唯一选择。
未来的保育箱，或者说更成熟的人造子宫，将能够把胚胎在母体中培养所需时间逐渐缩小直到能够实现体外完成整个妊娠周期。
目前距离完全实现这个目标可能还有数十年，具体何时成功取决于我们在生物技术（例如：个性化基因组学和组织工程）和纳米技术（用人工手段促进微尺度下的交互作用和生长）这两个领域上的发展状况。同时，这个系统还需要利用电脑和其他测量装置来监控胎儿的生长，自动调节所需的环境。
具体来说，人造子宫必须包含以下几个部分：
人造子宫内膜
子宫内膜是首先需要模拟的部分。
人造子宫的内衬应完全模仿子宫内膜制造。事实上，最先完成的人造子宫肯定会尽可能地模仿妊娠的每个步骤。之后我们才会进行相应地优化，力图超越自然设计。
为了这个目的，人造子宫内膜不能由玻璃或是金属制成，应该使用模仿真正器官功能的组织工程材料。在培养过程中，囊胚通过体外受精生成，再被植入到子宫内膜的3-4mm处，然后它将在那里生根并开始生长。
康奈尔大学的Hung-Ching Liu最早开展过这方面的工作。多年前，她就制备了将上皮细胞和基质细胞进行共培养的系统（遗憾的是，由于一些伦理的原因，她的这些实验只进行了不到六天）。这被认为是制造人造子宫过程中的初次尝试。
除了为胚胎提供一个自然起点和封闭空间之外，人造子宫还应具有产生和控制胎盘的能力（通过诱导多能干细胞的生长等技术），虽然实际建造过程可能与之并不一致。
人造胎盘
无疑，完整功能的胎盘对胎儿的生长发育至关重要。机体通过脐带和胎盘连接到子宫壁上，通过母体的血液实现营养传递、废物排泄和气体交换。现有的技术就可能实现人造胎盘与子宫内壁“自然地”长出，也可能借助其他具有相似功能的外部设备。例如，透析机就可以完成体内的废物处理。
它还负责将胎儿发育过程中母体的免疫球蛋白G抗体输送到胎儿体内，而这对保护免疫系统未发育完备的新生命非常重要。此外，胎盘激素也控制胎儿生长。在怀孕的早期阶段，胎盘也为胎儿提供促进大脑发育的血清素。
之前提到，胎盘负责调控传递到胎儿体内的营养物质，包括氨基酸、脂肪酸和葡萄糖等。系统输送到胎儿体内的营养物质应与母体在相应的时间传输给孩子的一致。
如果这个过程出现设计或管理错误，胎儿就有可能遇到生长延迟或过度生长的问题。
制备一个具有完整功能的胎盘并非易事，但随着个性化基因组学和再生医学的逐渐发展，这一切终将实现。我们机体能完成的，机器也能做到。
令人激动的是，这方面的工作已经展开。山羊胚胎已经能够在人造羊水箱中通过“体外膜供氧”（ECMO）的过程存活237小时。而这项技术已经被用于产房治疗呼吸道和肺部患病的新生婴儿。
人造羊水箱已经能维持山羊胚胎的生命一段时间。
合成羊水
过去，生物学家认为羊水并不重要，但实际上羊膜中的羊水是一个非常复杂的动态环境。它的量和组成都会随着妊娠进程改变，对新生儿非常重要。可以说生产和控制这种不断变化的混合物与其他妊娠因素一样重要。
羊水包含多种可以促进胎儿生长的营养物质和生长因子。它含有水和电解质，当然还包括蛋白质、碳水化合物、脂肪、抗生素以及尿素。它还为胎儿提供保护和减震作用。
胎儿在子宫中“吸入”“呼出”羊水，这是形成健康肺部的重要过程。胎儿还会吞咽一些羊水，这些最终变成了尿素和胎便。
婴儿的羊水环境不可缺少。图片来源：《华盛顿时报》。
温度调节
毫无疑问，人造子宫需要被调整到适宜的温度。胎儿的体温一般比母体高0.3-0.5℃，也就是说，人造“羊水”需要维持在37℃左右。
适当的刺激
胎儿还需要对一些感官进行必要的刺激。事实上，母亲的子宫是一种“理想的、有刺激、交互式的”人体发育环境。
理想的人造子宫应该能够像母亲一样带着胎儿进行包括站立、行走、躺下等动作。它应该按照母亲的作息时间进行活动和休息。为了不能让胎儿感到生理上的“隔离”，像“抚摸”这样的动作也需要被模仿。
胎儿还是一个活跃的听众。声音不仅能够刺激脑部负责听觉的区域，还能够帮助孩子提前与看护人建立联系，这对孩子的发展非常重要。声音显然也是人造子宫需要具备的特性，我们需要模仿母亲稳定的“扑通扑通”的心跳声等。
微生物刺激
微生物环境同样重要。图片来源：Science Photo Library。
形成健康的肠道环境也很重要。在顺产时，婴儿被暴露在复杂的微生物环境中。这些微生物在婴儿的肠道中帮助他们消化食物、调节肠道、提高免疫力、防止感染。
为了获得相似效应，生物学家可以从母体中提取这些混合物（也可以在体外培育）。
结语
人造子宫很可能在人们不断突破胎儿体外发育限制的过程中产生。目前，早产儿需要至少在母体中发育21-22周才能存活。随着时间的推移，我们期望能够将这个时间不断缩短，直到能够使胚胎不需要进入真正的子宫。这显然会引起更多关于堕胎的争论。
一旦这项技术投入使用，科学家肯定会关注人造子宫对胎儿的长期影响以及与自然出生胎儿的不同。最初，从人造子宫中诞生的孩子可能不如自然出生的孩子健康，但随着时间的推移，这些都将得到改善。我非常期待有一天人造子宫能够培育出比自然子宫更优秀的婴儿。
人造子宫不会像一个母亲那样容易受到疾病或者营养不良的影响，也不会有酗酒或抽烟的嗜好。在强大的计算机、先进的生物技术和微观机器的辅助下，妊娠过程将进一步优化。
思考人们对这项技术的接受程度也非常有趣，究竟多少人会选择人造子宫？显然很多准父母不会选择人造子宫，他们肯定会认为自然的总是最好的。但是对于那些需要这项技术才能实现拥有孩子的夫妇来说，人造子宫的出现预示着人类历史的一个崭新阶段。
孩子的生日是母亲的受难日。在医疗条件不发达的时期，生产有时不仅带来痛苦，甚至带来死亡。体外培育胎儿将能够把女性从生育的痛苦中解放出来，这或许是科技对女性最大的回报。
（译自，译者：青柠）
