医学里程碑
2010年1月号
医学进展
医学里程碑

试管婴儿

    试管婴儿就是采用人工方法让卵细胞和精子在体外受精,并进行早期胚胎发育,然后移植到母体子宫内发育而诞生的婴儿。

    不可否认试管婴儿技术是医学界的一个奇迹,这个奇迹给无法生育的人提供了一种繁衍后代的方法,更开辟了医学界的新领域。

    今天体外受精已作为一项常规技术为许多不孕家庭带来了欢乐,至今世界上已有上百万试管婴儿诞生。然而30年前医学技术没有如此精湛,由于身体的种种原因,渴望做父母的夫妻一直不能如愿以偿。随着生物科学和医学技术的发展,对于这样的夫妇来说,生育可爱的宝宝已经不再是一个难题,他们可以借助试管婴儿技术,圆他们成为父母的梦!

    试管婴儿并不是真正在试管里长大的婴儿,而是一种医学技术,即体外受精联合胚胎移植技术(in vitro fertilization and embryo transfer,IVF-ET),是指分别将卵子与精子取出后,置于试管内使其受精,再将胚胎前体——受精卵移植回母体子宫内,并在子宫着床,发育成胎儿。试管婴儿就是采用人工方法让卵细胞和精子在体外受精,并进行早期胚胎发育,然后移植到母体子宫内发育而诞生的婴儿。所以“试管婴儿”可以简单地理解成由实验室的试管代替了输卵管的功能。

    目前试管婴儿技术主要经历了三代,第一代技术是1978年爱德华兹和斯特普托实施成功的,主要解决女性受孕生子的问题。第二代技术是1992年由比利时Palermo医师及刘家恩博士首次在人体成功应用了卵浆内单精子注射技术。该技术不仅提高了试管婴儿成功率,而且使试管婴儿适应症扩大。随着分子生物学的发展,胚胎着床前遗传病诊断开始发展并用于临床。胚胎着床前遗传病诊断被称为第三代试管婴儿技术。第三代技术从生物遗传学的角度,帮助人类选择生育最健康的后代。

体外受精研究先驱——张民觉

    精子获能的发现是人们最终实现体外受精的基础。20世纪50年代前,人们一直无法实现体外受精。直到1950年,美藉华人生物学家张民觉先生进行了开拓性研究,他成功揭开了精子获能现象的奥秘。张民觉认为以前人们未能成功实现体外受精是因为所用的精子是未经活化的原态精子。经过多次实验,张民觉找到了能使精子在体外活化的方法,终于在1959年成功完成了兔子体外受精的实验。张民觉在体外将黑色兔子的精子和卵子实现了融合,并将发育的胚胎植入一只白色兔子子宫内,最终获得了一窝黑色幼崽,这是第一次真正意义上实现了哺乳动物体外授精。

    此后,张民觉与同事继续改进和完善体外受精技术,摸索出一套使精子能在体外活化的办法,使得一些难度较大的中国田鼠、小鼠、大鼠体外受精都获得成功。1969年,他们还完成了人卵的体外受精,因为没有医生协助,未进行胚胎移植实验。在体外受精研究领域的成功使他成为该领域的研究先驱,动物实验结果为日后实现人的体外受精和试管婴儿的诞生打下了良好的基础。

体外受精之父——罗伯特•杰弗里•爱德华兹(Robert Geoffrey Edwards)

    罗伯特•杰弗里•爱德华兹(Robert Geoffrey Edwards)出生于英国约克郡的一个小镇上,而后在曼彻斯特长大,并完成了高中教育。随着年龄的增加,爱德华兹逐渐对科学产生了浓厚的兴趣,尤其是遗传学,这推动了他一生在发育学领域的研究。爱德华兹研究的主要内容是卵子的体外受精,这需要从雌性小鼠体内收集一定数量的卵子,然而小鼠一般喜欢在午夜排卵,并且只有采集午夜卵子实验效果才最为理想,这使爱德华兹的工作常常持续到深夜。

    在经过3年的艰苦工作后,爱德华兹决定改变这种工作状态。在借鉴他人工作的基础上,爱德华兹与鲁思•福勒(Ruth Fowler)合作开发了一种新的方法,为雌性小鼠注射一定量的激素,这样不仅可控制小鼠排卵时间,还可以控制小鼠排卵的数量,该方法被称为福勒-爱德华兹法。这种方法避免了深夜取卵的麻烦,为研究生殖过程的早期问题奠定了坚实的技术基础。爱德华兹还发现了促使休眠卵子体外成熟的方法,解决了一些体外受精的关键步骤。然而在此之后爱德华兹的工作开展的并不顺利,直到1962年美籍华裔生殖生物学家张民觉成功完成体外受精才激发了爱德华兹的实验灵感。他用其他哺乳动物的卵子进行实验,证明了这种方法的可行性。 这些工作使爱德华兹于1965年决定研究人的卵子体外受精。

世界第一例试管婴儿的诞生

    通过大量的研究工作,爱德华兹发现卵子的成熟需要37 小时而不是一般认为的12 小时。爱德华兹的研究还颠覆了生殖学领域的一个重大错误:传统观点认为精子必须进入女性生殖道内才具有受精能力,然而爱德华兹发现精子获能是在男性体内完成的,这意味着卵子体外受精可完全脱离母体而实现,这对于体外受精具有十分重要的意义。人类体外受精过程中还有很多科学难题,这些问题爱德华兹不得不一一解决,比如如何诱导妇女排卵,如何从卵巢中获取卵子,如何在体外培养卵子,如何在试管内使卵子和精子结合,最后再如何把受精卵植入母体子宫等等。在科学探索的道路上,不但需要努力,还需要幸运女神的眷顾。1967年,爱德华兹从杂志上了解到英国奥海姆一家小医院的妇产科医生帕特里克•斯特普托(Patrick Steptoe)发明了腹腔镜技术,可以在不损伤妇女的情况下观察女性生殖道。斯特普托是当时世界腹腔镜领域的顶级专家。爱德华兹立刻意识到腹腔镜在从妇女体内获取卵子方面具有巨大潜力,并立刻与斯特普托联系,并最终达成了合作意向。1968年,爱德华兹与斯特普托正式合作,开始了人的体外受精研究。

    在研究期间,他们遇到了从未想过的种种困难。尽管哺乳动物体外受精技术已经非常成熟,但在人体上的试验还有许多关键问题还没解决。爱德华兹和斯特普托经过18个月的努力才最终成功从不育妇女卵巢中获得有活性的卵子,并首次在体外实现了受精,而且令人兴奋的是1971年获得了有活性的人类胚胎,这是爱德华兹研究中一次重大突破。然而之后的研究又再次跌入失败的深渊,他们也曾经将胚胎植入母体并成功怀孕,但植入的是输卵管而不是子宫,因此不得不终止妊娠。经过一次一次的失败,终于在1976年,爱德华兹遇到了布朗夫妇,并成功说服他们接受体外受精试验。1977年11月9日,布朗太太开始排卵,第2天,斯特普托成功获得一枚卵子,并在体外实现了人工受精,2天后将发育出8个细胞的受精卵植入布朗太太的体内,幸运的是这次试验非常成功,布朗太太顺利怀孕,并且胎儿发育一切正常。1978年7月25日,激动人心的时刻终于到来了,世界上第一个试管婴儿——路易丝• 乔伊• 布朗(Louise Joy Brown)诞生了。小女孩的诞生宣告人类体外受精技术取得最终的胜利。

中国的试管婴儿之母——张丽珠

    世界第一个试管婴儿出生时引起了社会的许多恐慌,但随后试管婴儿技术的快速发展却为整个医学界带来了一场医学革命。1980年澳大利亚,1981年美国等国家试管婴儿也陆续诞生。据文献报道,中国台湾于1985年4月、中国香港于1986年12月各有l例试管婴儿出生,但这些都是外国专家带着全套设备帮助实施完成的。

    1988年3月10日上午8点56分,在北京医科大学第三临床医院,张丽珠教授主持研究的中国第一例试管婴儿成功出生,婴儿取名郑萌珠,体重7斤8两,身长52厘米。那一刻标志着中国生殖科学完成了一个新的突破,张丽珠教授用精湛的医术告诉世界中国可以独立完成世界尖端的体外生殖技术。至今我国已实施了10万多例体外受精联合胚胎移植手术,3万多名新生儿来到人间。

    随着医学的进步,在体外受精联合胚胎移植的基础上,又发展了其他的助孕技术,如配子输卵管内移植、合子输卵管内移植、冷冻胚胎储存、赠卵体外受精移植等,进一步提高了妊娠成功率,解决了一些有特殊生育困难夫妇的生育问题。

试管婴儿的伦理问题

    有人认为试管婴儿是把精子和卵子作为人体零配件工厂,是对生命的不尊重。但是有些人认为设计试管婴儿是符合人类伦理道德的,因为这是父母出于强烈的爱子之心,希望完成自己做父母的心愿。其实这仅仅是伦理问题的一个方面。随着技术的不断成熟,如今社会上出现了很多代孕母亲。代孕母亲的产生让试管婴儿有了两个名义上的母亲,一个是生物学意义的母亲,一个是提供子宫并孕育其成长的母亲。代孕现在已经被禁止,禁止的主要原因是担心代孕会变成一种商业化行为。但不可否认禁止代孕确实也扼杀了一些夫妇为人父母的梦。最为深远的伦理道德影响可能是对试管婴儿身心造成的不良影响。由于一个供精者的精子可以给多个妇女进行体外受精,这就使人不得不担心由此可能导致的血亲婚配及遗传病的发生。

    为了避免这种情况,各个国家都进行了相关规定。在中国已经设立了精子库联网,保存精子档案。但是当试管婴儿长大后得知自己的出身情况时,不知会对他们的身心造成何等的影响。这一切的猜测目前暂无数据证实。随着时间的推移,也许上述伦理问题会逐一暴露。

试管婴儿的安全性问题

    试管婴儿不但存在伦理问题,其安全性也一直是争论的焦点。有研究表明,试管婴儿出生时带有严重生理缺陷和体重不足的几率是普通婴儿的两倍。澳大利亚研究人员对837名通过第一代技术产下的婴儿、301名通过第二代技术产下的婴儿与4000名普通婴儿进行了比较,结果发现试管婴儿患有先天性缺陷的比例高于普通婴儿。美国疾病控制预防中心的流行病专家发现,试管婴儿存在先天缺陷的可能性是普通婴儿的两倍到四倍:试管婴儿发生先天心脏缺陷的可能性是正常婴儿的两倍到三倍、天生唇裂的风险是普通婴儿的两倍、先天肠胃缺陷的风险是普通婴儿的四倍。此外,美国亚特兰大疾病预防与控制中心研究人员对美国1996年到1997年间出生的42463名试管婴儿与1997年间出生的430万普通婴儿进行了对比,发现试管婴儿出生时体重不足的情况是普通婴儿的2.6倍,且出生时体重不足的婴儿死亡率高于普通婴儿。虽然试管婴儿在1997年前出生的10岁以下婴儿中只占0.6%,但是在那期间出生的体重不足的婴儿中试管婴儿却占了7.8%。

    试管婴儿的安全性问题无疑给希望通过试管婴儿圆梦的夫妻泼了一盆冷水。迄今为止,试管婴儿的弊端还不止于此,任何打算接受体外受精的夫妇都要认真地权衡利弊,即使试管婴儿经历了三代技术的不断改进,但依旧无法替代人类自身的生产过程。

试管婴儿的未来之路

    不可否认试管婴儿技术是医学界的一个奇迹,这个奇迹给无法生育的人提供了一种繁衍后代的方法,更开辟了医学界的新领域。相信在不远的将来会出现更先进的试管婴儿技术造福于人类。

(作者:马驰)

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