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关于辅助生殖之试管婴儿技术

时间:2018-05-19 11:49:13


关于辅助生殖之婴儿试管技术无非就是,常规试管婴儿IVF(卵巢促超排卵+取卵术+胚胎移植术),其中包括:辅助孵化 着床前基因诊断、胚胎冷冻、胚胎解冻+移植、精子冷冻、卵子冷冻、子宫移植、干细胞等,这一系列的项目。


说起试管婴儿(Test-tube baby),现在大部分人都明白就是卵子和精子在实验室里受精,然后把发育比较好的胚胎移植到母亲体内的一个在辅助生育技术帮助下得到的珍贵胎儿。所以辅助生殖试管婴儿技术真正的科学说法是:体外受精和胚胎移植术,英文名In vitro fertilization and embryo transfer (简称IVF-ET ,更常说的是IVF)。


试管婴儿的胎儿仍然是在母亲子宫内长大,仍然是爸爸的精子,妈妈的卵子,是他们的亲生孩子。


其实,提到英国就是因为世界上第一例试管婴儿于1978年的7月25日在英国诞生。有幸成为这个奇迹的那个女孩叫路易丝·布朗(Louise Brown)。因为她母亲莱斯利·布朗(Lesley Brown)的双侧输卵管堵塞,试了9年的时间没有怀孕成功。在妇产科医生帕特里克·斯特普托(Patrick Steptoe,1913—1988)和胚胎学家的罗伯特·爱德华兹(Robert G. Edwards, 1925-2013)的帮助下使行了试管婴儿辅助生育技术,于1977年11月终于怀孕成功,并剖腹生下了她。


路易丝·布朗的诞生标志着一个新的时代的开始,人类可以在体外---在实验室而受精,而无需通过性活动而孕育新的生命。路易丝·布朗的妹妹也是通过试管婴儿出生的。在35年后的今天,全球的试管婴儿大约已有超500万。




为表彰试管婴儿辅助生育技术的伟大创举,2010年的诺贝尔奖(Nobel prize)的生物学和医学奖授予了生物学家罗伯特·爱德华兹,可惜的是促成世界上首例试管婴儿成功的另一个人-----妇产科医师帕特里克·斯特普托已于1988年去世,无缘这个诺贝尔奖获得者(Nobel laureate)的殊荣。


本来生育是人类延续后代的必经之路,是本能,是很自然的事,但是有些人却就是不能自然怀孕。有些人从来没有怀孕,叫原发不孕(Primary infertility);所以这原发不孕,并不是说没有原因不孕,如果是通过检查没有发现原因的那种没有原因的不孕,有另一名字叫不明原因不孕( Unexplained infertility);而另外有些人,开始时可以怀孕,可是后来不能了,医学上叫继发不孕(Secondary infertility);


无论是哪种不孕症,都是有原因的,即使是不明原因不孕,也只是检查的这些项目中没有发现原因而已;因为常规检查的项目是有限的,我们平时做的只是大体上的检查,而不是微观上的检查。


那么,怀孕大体上都必须有怎样的条件呢?首先需要“配子(Zygote)”,也即女方的卵子(Oocyte),男方的精子(Sperm)。接下来需要精子与卵子相遇的地方,也就是女性输卵管(Fallopian tube)通畅。而精子要与卵子相遇在输卵管,不仅男性的输精管(Ductus deferens)要通,还需要有正常的有一定频率的性生活(Intercourse),而精子也可以通过宫颈(Cervix),子宫(Uterus)才能到达输卵管;最后还需要有胎儿生长发育的良好环境-----子宫(Uterus),土地太贫瘠,即使有好的种子也是不会长庄稼的。




我们知道这些只是大体的初步的条件,细微的地方还有很多:

精子与卵子相遇了,他们能结合在一起吗(受精, Fertilization)?这卵子与精子的结合(合子, Gamete)才是一个新的生命的开始,没有这个也就没有后续新生命的诞生。


如果它们结合了,新的融合细胞(受精卵,也叫合子, Gamete),怎样可以变成一个人?这是非常复杂的过程。首先需要细胞的分裂增殖叫卵裂(Cell division),从合子的一个细胞变成2个,4个,8个以此级数增多,这些细胞叫这时的胚胎就叫卵裂球(cleavage);在中国许多IVF的胚胎移植就发生在这时(在取卵后的第2天到第3天);第4天时细胞数就更多,形状就像我们平时吃的桑葚一样表明布满小颗就叫桑葚胚(Morula);继续生长到第5天第6天,桑葚胚里面出现囊腔,此时就叫囊胚。


(Blastocyst)。目前西方国家像澳大利亚的胚胎移植大多在囊胚期移植,这样可以减少移植胚胎数(一般只移植1个),还可以提高妊娠率;而这时也是胚胎在子宫内安营扎寨的时候,叫着床(Implantation)。




既然只移植一个那么其他胚胎怎么办呢?是,一般我们通过促超排卵,希望取到8到10个卵子,有些人会更多,可能有20多个,这些不是全部都能受精了,也不是全部都能长得很好,这是优胜劣汰的自然过程,但是也可能还有比较好的胚胎比如说有5个吧,可能移植了2 个,还剩下3个,当然不能丢了,那都是好不容易得到的而且都可能成为新生命的。这剩下的3个,可以冷冻起来(叫胚胎冷冻技术,Embryo frozen),等到需要时再解冻(thaw),如果仍然好的话,也可以移植到子宫里去,有了这个胚胎冷冻技术,一次取卵的妊娠率就提高了许多。现在不仅胚胎冷冻技术和精子冷冻技术已发展得很不错,卵子冷冻也已有很大的提高。对于那些已有一定年纪的女性(因为38岁以后生育能力就会急剧下降),如果找到伴侣的日子还是遥遥无期,或有其他原因目前不能生育,或有癌症需要手术,放化疗的都可以把卵子或卵巢组织取出来冻存,以备它日之用。精子也一样,睾丸癌好发在年轻的男性,如果需要放化疗,可以把精子冻存。记得邓文迪如何怀孕的吧,她那位亿万富翁的前夫就得了前列腺癌,可他们有先见之明把精子冻存起来,才有她2个女儿格雷丝(Grace)和克洛伊(chloe)的出生。直得称道的是国际著名的IT公司脸书(facebook)和谷歌(google)公司确实是与时俱进,它们的美国公司给女性员工的福利中已经包括资助她们贮存卵子(oocyte preserve),真是很人性化的公司。


前面提到着床,子宫需要准备好接受胚胎,那么胚胎还需要做什么呢?我们也不是太了解,但是有一点它们还需要一个特别的显微镜下能看到的步骤叫孵化,这一般在第5天第6天的时候发生,所以目前胚胎移植最迟到6天,因为再晚些可能就孵出来了。


那这孵化是怎么回事呢?孵小鸡大家都知道吧,母鸡伏在鸡蛋上护着鸡蛋,等过段时间小鸡就可以破壳出来了。人比较复杂,但是那个孵小鸡的破壳而出的孵化过程也是必需的。卵子和受精卵都有一层保护层(透明带, Zona pellucida),如果这层透明带不破,胚胎不能从里面出来也就没有办法在子宫内膜内安营扎寨了,而这安营扎寨的举动就是前面提到的着床,就像小树小草把根扎进泥土从泥土里吸取营养,如果小树小草离开了泥土,那就得干掉,不能存活。这人也一样,需要扎根(胎盘Placenta的血管)进子宫内膜Endometrium)这个特殊的泥土,才能得到养份和氧气才有机会以后变成胎儿成长。




那么有没有胚胎就是孵不出来呢?在实验里观察确实有些是孵化不出来,这需要实验的技术用药物或激光把那层保护层透明带弄破或弄薄,来帮助孵化,这就是辅助孵化技术(Assistant hatch)。


最初的试管婴儿技术,就是提供卵子与精子相遇的地方(所说的试管Test tube),其实是平皿Petri dish),让他们在实验室里受精,为有别于后来的技术发展,现在大家把这个最初的试管婴儿技术叫常规的试管婴儿技术(Conventional IVF,在中国有俗称叫第一代试管婴儿)。


可是有些夫妇,即使做试管婴儿,卵子与精子也不能受精,我们人类还是很聪明的,1991年在比利时的科学家发明了在显微镜下把精子直接注射到卵子内的方法------单精子细胞浆内显微注射(Intracytoplasmic Sperm Injection, 简称ICSI),俗称第二代试管婴儿。这让许多不能自然受精的人(弱精少精等),即使是无精子的人,也可以通过这个途径而怀上了他们自己的孩子。


那既然说无精,怎么又能有精子注射呢?无精子是精液检查时没有,但是不代表里面没有。可以放一根针进去或切个小口取点组织出来检查,看有没有精子,有输精管堵塞(blockage)或射精不能(Anejaculation)的,就可以发现里面有精子。在这些情况下,我们可以用手术取精的男性的助孕技术来获得精子。最常用的是经皮附睾穿刺术(Percutaneous epididymal sperm aspiration,PESA),显微附睾精子吸取术(Micro-epididymal sperm aspiration,MESA)和睾丸穿刺取精术(Testicular Sperm Aspiration,TESA),顾名思义不难理解这是什么意思,这些都是非常小的手术,在局部麻醉下即可施行。


由此可见单精子细胞浆内显微注射技术,是男性不孕者的福音,自从有了此技术以前的绝对的男性不孕现在都可以有自己的孩子了。本来通过自然的受孕,需要上千万的精子才可以怀孕成功;试管婴儿时每个卵子也需要几万到十几万的好的活动的精子;现在有了单精子细胞浆内显微注射技术,一个卵子只需要1个精子就可以受精。


现在很多人已经知道了,试管婴儿尽管最初是在实验室里受精培养的,但是从遗传学上仍然是父母的亲生孩子,所以从生物学上与我们自然怀孕的没有太多的不一样,有流产的可能,宫外孕的可能,畸形的可能等等。


而说到这个畸形的可能,有些报道试管婴儿的畸形率可能稍高,但是目前还没有达成一致的意见,稍高的原因有可能因为是不孕症的本身原因,而非试管婴儿技术上的问题,但是不能排除。


那么既然做试管婴儿了,能否可以挑选好的胚胎呢?是,在一定程度可以这么做的。目前的着床前诊断(Pre-implantation Genetic Diagnosis, PGD)这个试管婴儿衍生的基因诊断技术(大家说的第三代试管婴儿)就是在胚胎着床前取出个别细胞进行遗传物质的分析,带有明显不好基因或染色体异常者就不放回母亲子宫,只有确保没有特定疾病的胚胎才可以有机会移植成为父母的孩子。


有人可能会想,那么我们是不是可以把所有的胚胎都先进行着床前诊断,这样只有“完美的人”才可以出生?在目前这是不切实际的,在伦理和法律上也是不允许的,就像胎儿性别选择一样,如果没有医学指征那么也是违法的。




话说回来,确实有些人想要漂亮的孩子,黄头发,蓝眼睛,据说不久的将来是可以做到的。要做到这样可以通过2种途径,一个激活细胞内潜在的基因,让它们定向发展与分化;另一就是引进第三方的遗传物质。这种引进第三方遗传物质后所生的试管婴儿就不再是传统意义上的每个个体遗传物质:只有来自父亲和母亲,还有别人的。目前最多用的是女方有线粒体病(线粒体,Mitochondrion细胞能量加工厂),线粒体是在细胞浆的,也有核苷酸的遗传物质,也是我们人体比较特别的地方,这些遗传物质主要来自母亲,因为精子细胞浆很少。那如果母亲有这个线粒体病怎么办呢?不是每个孩子都要得病了吗?是的,母亲有病大家都有。现在有个大家口中说的第四代试管婴儿就可以解决这个问题。可以把卵子的细胞浆抽出来,再把其他人的卵细胞浆注入进去,这样就可以解决这个问题了。所以这第四代试管婴儿所生的孩子有3个人的遗传物质。


说到涉及3个人,辅助生育试管婴儿在下面2种情况也会涉及到3个人,那就是捐卵(oocyte donation),捐精(sperm donation)和代孕(surrogate mother).主要为女方年龄较大,或癌症放射治疗或化疗后或其他原因卵子少或没有,这样另外一个女性捐献卵子,在体外受精胚胎发育好再放回想要孩子的女方的子宫里。当想要孩子的夫妇中男方没有精子或精子有问题或有明显遗传疾病等问题时也可以借用第三方的精子来怀孕,就需要有人捐献精子。这二种情况在我国都是合法的,但是代孕在有些国家是允许的,但是目前国家法律是不允许的。代孕一般是利用想要孩子的夫妇双方的自己的精子和卵子,所以遗传物质是想要孩子夫妇的,生物学是他们的亲生孩子,但是不是从母亲的子宫里孕育而是借了她方的子宫。