这个研究简直6到飞起！
作者 | 咚吱
来源 | 医学界妇产科频道
上周，有个酷到飞起的研究成功引起了整个世界的注意：
什么玩意？羊肉清汤锅吗，这锅底咋还带动弹的？
这是最近发表在《Nature Communications》杂志上《体外子宫对早产羊羔生理发育的支持作用》的现场实验截图！
8只孕期只有100天的未成熟羊胎从母羊腹中被剖腹取出，塞进这个充满液体的神奇“塑封袋”里。四周以后，神奇的事情发生了，除了肥了好几圈外，羊宝宝们的肺和大脑竟都正常发育着！它们学会了睁眼、踢腿和吞咽，身上长出了羊毛。更妙的是，当它们从袋中“出生”放入保温箱监护时，其中的1只小羊羔还自然地开始自主呼吸了！
这个惊艳世界的人造子宫，科学家们把它称作“Biobag”——生物袋。
GA-111:孕期107天时入袋的小羊宝宝，已在“Biobag”里住了4天的样子；
GA-135:已在“Biobag”里住了28天的同一只小羊宝宝，肥到袋子都快装不下啦。
喏，也就是这个研究！↓
这个Biobag是怎么造出来的？
想知道是什么魔力让胚胎能在体外照样正常发育，首先要了解一个合格胎盘的必备基本三要素：
①防御屏障+②持续血供（营养代谢物质交换）+③适宜生长环境
所谓防御屏障，就是胎盘需要提供一个足够安全的环境给胚胎生长，并一定程度地避免外界细菌、病原体及母体药物对胎儿的损伤。
血供则是延续胎儿生命的最关键部分。我们不但要靠它产生足够压力促发胎儿心跳及血液循环，还要靠它来运输营养及代谢物质供胎儿正常生长发育。这一点大家都很熟悉啦。脐带是母体与胎儿营养及物质交换的枢纽，氧气、二氧化碳及其他胎儿所需的营养物质都会伴随着母体的血液一同汇入脐静脉，而胎儿的代谢废物也会随着两条脐动脉回输进妈妈体内。
第三个要素，说白了就是羊水。羊水是胎儿赖以生存的内环境，来源于母亲血清的透析物质。它的作用也可以说一串，不仅能缓冲外部冲击力，还能稳定子宫温度，防止胎儿体温浮动过大。此外，健康的羊水还含有一定量的抑菌物质，能减少病原体对胎儿的侵害，避免感染的发生。在母体中，胎儿的肺脏里并没有气体而是充满了羊水，这也有利于肺部的扩张。
一旦明确了这3个要素，科学家们便照着这个思路开始模拟人造胎盘。虽然最后研发出来的装置看起来和人类子宫完全是两码事，甚至有些“简陋”，它却涵盖了一个胎儿生长发育所需的一切要素：
一个有保护作用的透明塑料袋
一套负责血液循环和氧气交换的仪器（血液中还注入了含有胰岛素的营养液）
一整袋和羊水成分类似的电解质溶液
具体一点来讲，整套设备是这样的：
然而，在试验阶段，科学家们渐渐发现，虽然理论上整个系统是行得通的，但想要重建母婴之间复杂的循环系统可比想象中复杂的多。不仅要成功交换母婴间的氧气和二氧化碳，血液还要有一定压力才能顺利流动。那要怎么推动血液呢？如果使用机械泵泵血，则常会因为压力过大而损伤胎儿心脏，这也是试验在早期屡次失败的重要原因。
为了解决这个问题，科学家们研发了一种“无泵驱动循环系统”，他们将羊胎儿的脐带连接在装有这种系统的新型氧合器上。这一回，促使血液流动的是一种低阻力、低张力的肝素化“血管膜”。换上它以后，血液就能有序流畅地在羊胎儿体内循环流动，足以维持心脏跳动，而无需任何泵的帮助。
接着，又来了个新难题。要知道，胎儿在母体中除了有胎盘的屏障保护作用外，羊水也有一定的抗菌效能，避免发生感染。即使是早产儿，在出生后都会进入保温箱或新生儿重症监护室（NICU）的无菌环境中监护。即便是这样，由于早产儿器官发育不成熟、免疫系统不健全，感染的几率仍然很高。那么，“Biobag”应该如何避免这种感染高风险呢？
和人类胎盘一样，Biobag里也有人工羊水，它们持续地流入、流出，将羊胎儿的代谢废物及时滤过，根本不给病原体任何停留的机会。这不仅会大大降低了感染风险，“人工羊水”还扩充了胎儿肺脏，以便羊胎出生后肺能够正常扩张。
至此，科学家们突破重重难题，终于了研发出了Biobag的“最终版”，下面重点来了！
小羊在里头发育得怎么样？
两个字，肥美！
小羊宝宝们在“Biobag”中陆续生活了4周后，试验也进入了尾声。科学家们将当初挑选的这8只孕期在105-120天的小羊胎儿（相当于人类胎儿孕期22-24周）从“人造子宫”中取出，并放入NICU中继续监护。他们发现，经过Biobag孕育了4周的小羊羔，健康状况同正常受孕后剖腹产出的对照小羊相当，它们的肺脏和大脑（也就是早产儿体内最敏感脆弱的器官）并没受到损伤，和在母体中发育的小羊一样健康！
口说无凭，直接上图。先来瞧瞧体重，其实从照片的对比来看就已经一目了然。
当然，如果你怀疑上图有“虚胖”嫌疑，科学家还对小羊们的体重进行了记录，下图是一只实验小羊的体重随时间的增长曲线。
刚刚提到，当撤下所有小羊的机械通气机后，8只中的一只仍可以自主呼吸，这也意味着它的肺脏已经发育接近成熟！
肺可是胎儿器官成熟与否，即出生后有没有可能存活的一个重要判定标志（人类胎儿肺脏在35周尚发育成熟，不成熟的肺脏在出生后将无法扩张），由此，科学家们也对小羊的肺功能进行了非常严密的观察，并记录下了形态学改变、组织学改变、表面活性蛋白B的测定及出生后的肺功能测定结果。
试验中所挑选的小羊，在进入Biobag时的孕期都在106-113天之间（相当于人类孕期23-24周），这时它们的肺脏正处于终末细支气管发育的中后阶段。试验结束后，科学家们在对小羊肺脏的病理学解剖中发现，小羊的肺脏已从肺段支气管顺利演化至终末细支气管，就和相同孕期的正常小羊一样。从功能角度，在撤离呼吸机后，小羊的通气进行得很顺利，几乎能和一个孕期141天的成熟剖腹产小羊相媲美。
f.孕期113天的正常对照小羊肺脏镜下所见
g.孕期139天的正常对照小羊肺脏镜下所见
h.孕期132天的3号实验小羊肺脏
i.孕期144天的5号实验小羊肺脏
乍看真的没啥差别嘛！
在实验小羊的肺部切片中还观察到了肺脏发育成熟标志——分泌表面活性物质B的肺泡Ⅱ型上皮细胞，密度还挺高（黑色箭头所指）。
接着来看大脑！科学家们测量了脑回的厚度以及小羊的双顶径（胎儿头部左右两侧之间最宽部位的长度），发现实验小羊的大脑发育和正常对照小羊也几乎同步。此外，在全脑切片中，并没有找到脑出血、脑缺血或结构异常的征兆。
小羊小脑部HE染色镜下观察，脑皮质及实质清晰可见。
在被彻头彻尾的检查过一番后，除了必须由母体供给养分的肝肾功能有损伤以外，小羊羔的其他脏器功能指标通通状态稳定。
既然能养羊，啥时候能育人？
说了这么多，这个实验对我们到底有啥好处？是不是有了人造子宫，我们广大妇女的子宫就能从此歇着了？
哈哈，先搞清楚，Biobag可不是专门代孕用的，而是用于拯救早产儿！
早产是目前胎儿死亡的最主要原因。在美国，有10%的婴儿都是经早产出生的，也就是说，这些孩子在孕期37周前就出生了，还有6%（约3万）的新生儿被确诊为过早产儿，也就是在28周之前就出生了。弱小的它们在出生时，往往许多器官都尚未发育成熟，无法抵御外界的病原体，甚至根本无法呼吸。
这个出生后去世的宝宝只有19周……
目前，想要拯救它们的生命，就必须让它们在母体外接受集中的医疗支持（比如放入NICU监护），它们需要接受机械通气、激素给药，并持续输入提供营养和电解质的液体。即使熬过了最危险的时期（只有20-50%），它们仍可能在之后的人生中遭遇一系列的健康隐患。
这也就是Biobag诞生的重大意义。虽然，目前仍有诸多问题未得到解决，“人造子宫"却预示着未来这些早产的小可怜们即使提早离开母体、来到世界，仍能有个安全、舒适的小窝继续供养着它们的成长。虽然目前这一实验仅在羊羔身上获得成功，相信它为人类造福的日子也不会太远……
参考文献：
[1]An extra-uterine system to physiologically support the extreme premature lamb.NATURE COMMUNICATIONS | 8:15112 | DOI: 10.1038/ncomms15112
[2]Brave New Wool? Artificial Womb Sustains Premature Lambs for Weeks.MIT Technology Revie.https://www.scientificamerican.com/article/brave-new-wool-artificial-womb-sustains-premature-lambs-for-weeks/
[3]Premature lambs kept alive in 'plastic bag' womb.BBCNEWS.http://www.bbc.com/news/health-39693851
[4]Fetal lambs lived for weeks in a fluid-filled bag. Tests to help premature babies could begin in three years.https://www.technologyreview.com/s/604261/animals-set-survival-record-inside-artificial-womb/
[5]An artificial womb successfully grew baby sheep — and humans could be next.THEVERGE.https://www.theverge.com/2017/4/25/15421734/artificial-womb-fetus-biobag-uterus-lamb-sheep-birth-premie-preterm-infant
[6]妇产科学（第8版）.人民卫生出版社. 2013
[7]儿科学(第8版).人民卫生出版社.2013