毛发变卵子精子 3D打印卵巢能顺利生孩？

    浙江在线5月25日讯(浙江在线记者 李文芳 通讯员 方序 鲁青 田申)科技的发展，总是超出人类的想象。近日，美国西北大学一支研究团队利用3D打印技术，研制出了一种人造卵巢，并在小鼠体内发挥了天然卵巢的功能，帮助其成功排卵和怀孕。那么，这项研究成果是否意味着，未来的某个时刻，不孕女性可通过3D打印卵巢而成功怀上宝宝呢?

    本期《Dr.照谣镜》栏目，叨妹就带着各位读者，一起走进这个神秘的领域。

    

    ▲3D打印卵巢对生物医学来说有里程碑意义(图片来源：WIRED)。

    孕育生命，是人类生生不息、传递基因密码的源泉。可总有一些内因、外因，阻断着人类生育的本能。如今，随着环境变化、社会变迁，一些女性面临不孕的难题。

    近日，美国西北大学麦考密克工程及应用科学学院的科研人员利用3D打印技术，制作出了一款里程碑式的人工卵巢，成功让母鼠怀孕并生下小鼠。这项科研成果在线发表在《自然》子刊《Nature Communications》上。

    许多研究学者认为，3D打印人造卵巢完全具有可行性，而且结构足够可靠。利用此类技术也许能帮助生育能力存在缺陷的女性成功怀孕，而无需通过复杂的移植或辅助生殖技术。而团队研究者给外界的答复是，5年后有望在人类身上实现。

    

    ▲该项研究的主要负责人之一Teresa Woodruff教授(图片来源：西北大学)。

    3D打印“卵巢”让小鼠成功怀孕

    卵巢，作为女性不可或缺的生殖器官，除了生产卵子，还有调节女性荷尔蒙的功能。没有卵巢，年幼的患者可能永远不会经历青春期，成年妇女则可能过早进入绝经期。

    现实中，遗传变异、卵巢疾病或是放疗化疗等因素，严重破坏了卵巢的功能，让许多女性“成为母亲”的梦想破灭。

    如果能利用先进的医学技术制造出有正常功能的人工卵巢，是不是就能极大地改善这些女性的生活质量?

    遵循这样的思路，西北大学的著名科学家Teresa Woodruff教授开始了研究。

    卵巢内充满了卵泡，它们是一群还未发育成熟的卵子，被分泌激素的细胞包围，卵巢的作用是引导这些卵泡逐渐变成熟，并每月生成卵子。因此，如果想要制造人工卵巢，首先就要模拟好卵巢与卵泡之间相互依存的结构。

    去年，这群研究人员利用化学试剂，移除了人类卵巢中的卵泡、血管以及其他组织，仅留下一个由胶原组成的复杂支架。在显微镜下，研究人员发现，这个支架结构互相交织，组成了一个个小格，就好像人类的骨骼在体内支撑起血肉一样。

    后来，研究人员使用明胶，即在很多动物卵巢内很常见的天然胶原，利用3D打印技术制作出了人工卵巢支架的原型——在1.5厘米见方的空间上，研究人员“织”出了多种支撑卵巢的支架，它们的密度各有不同。

    

    ▲3D打印出的卵巢支架堪称艺术(图片来源：《Nature Communications》)。

    随后，他们在其中放入了小鼠的卵泡，观察它们的生长情况。实验发现，卵泡在那些“织”得越密的结构中生长得非常好，并能在体外存活长达8天。

    于是，研究人员在体外实验取得了理想的结果后，转向了体内实验。他们在3D打印的卵巢支架上留出了一批2毫米大小的小孔，并在每个小孔中植入了一个卵泡。这样，一个人工制造的卵巢就形成了。

    他们将这些人工卵巢移植入7只卵巢被移除的小鼠中，不久后，研究人员观察到一个积极的现象——在小鼠体内，血管逐渐渗透进这些3D打印的卵巢，为这些卵泡提供氧气与营养物质，并能将它们产生的激素通过血液循环带到全身。这些现象暗示着这些3D打印的卵巢有望行使天然卵巢的功能。

    果不其然!有3只小鼠在交配后顺利产下了后代。这些新出生的小小鼠一切正常，甚至一些又正常怀孕当上了爹妈。研究人员还观察了好几代小鼠的情况，结果堪称完美。他们因此确认，人工卵巢没有对小鼠带来任何明显的副作用。

    Woodruff教授说，团队的下步计划是制作在猪体内也能正常工作的卵巢。由于猪的器官与人的器官尺寸接近，生理周期也相似，有望推动这项技术最终应用于人体。

    打印“卵巢”解决不孕有待商榷

    那么，这项研究在未来解决女性不孕问题上，是否真的可行?叨妹请来了浙医二院生殖医学中心负责人金敏进行解读。

    “这项研究其实更偏重于3D打印工程材料学，胶原组成的复杂支架是文章的亮点。”金敏说，从研究方法及结果来看，研究人员并没有真正的“3D打印”一个卵巢，而是打印了一个“骨架”，实际上后续受孕的卵子，是来源于人工种植在骨架中的卵泡，这些卵泡是从16日龄的CD-1雌性小鼠体内获得的。

    虽然在移植了卵泡后，这些骨架内成功生长了血管，模拟了“卵巢”的功能，但是人工打印的部分仅仅是外壳而已。众所周知，怀孕的基本条件是精子和卵子结合，在生殖科学领域，真正困难的问题是如何获取一颗健康的卵子(如高龄女性，卵巢早衰女性)。因此，单就这项研究来看，3D打印人工卵巢不能解决卵子的问题，也就说不能解决不孕的难题。

    金敏强调，导致妇女不孕的原因是非常多的，包括子宫因素、输卵管因素、免疫因素等，即使解决了卵子的问题，也还有许多环节会影响妊娠。因此，只要打印个卵巢就能顺利怀上宝宝的说法并不成立。

    “哪怕未来有可能将这一技术运用到人类身上，但依旧有很多伦理的限制，目前很难说是否可行。”

    3D打印结合IPS技术，或成终极不孕良方

    3D打印卵巢也并非毫无益处，如果能把3D打印和IPS(诱导多能干细胞)结合起来，或许就能得到完整的卵巢(外壳)和卵子，也就解决了女性不孕的终极难题。

    那么，我们就又面临一个脑洞相当大的科学命题了——IVG，即体外配子技术。怎么说呢，它是比试管婴儿技术(IVF)更令人“叹为观止”的新研究。

    这项技术路径是，无论男女、年龄，所有人都可以取出自己的一点普通细胞，如皮肤、毛发，再将细胞诱导制造成卵子及精子，待结合成受精卵后，放入子宫生育!

    听起来天方夜谭，可自2006年始，日本科学家Shinya Yamanaka研究发现，通过在体细胞中放入几个转录因子，可将这个体细胞重新编程，将它们编程类似胚胎干细胞的一种细胞，这种细胞被他称为诱导多能干细胞(IPS)，因此项研究，这位哥们儿还获得2012年诺贝尔奖。

    2014年，以色列干细胞生物学家Jacob Hanna就将人类皮肤细胞重新诱导，变成了胚胎样干细胞，随后变成了原始生殖细胞。这是历史上人类首次制造出的原始生殖细胞。后来出于伦理的考虑，他没有继续往下将其转变成精子和卵子。

    而2016年，日本九州大学生物学家Katsuhiko Hayashi通过成年雌性小白鼠尾巴上的一点皮毛，用皮肤细胞制造出了一系列诱导多能干细胞，而后培育成一系列卵子，和另一只老鼠的精子结合后，将胚胎放入小鼠子宫，最后生出了26只健康的小白鼠。

    随后，一支中国科学院、南京医科大学等组成的联合科研团队，利用小鼠的胚胎干细胞在体外培育出了具有生殖功能的精子细胞，并成功用气繁衍出小鼠后代。

    虽然，在伦理上，“该技术会造成胚胎农场，加剧对人类生命的贬值。”可不得不承认，如果单从科学研究来看，的确将解决人类的生育问题，如可帮助已经失去卵巢的女人或失去睾丸的男人重新获得卵子和精子。

    “也就是说，IPS解决了卵子和精子的问题，加之3D打印卵巢技术，将完美破解不孕女性自体孕育生命的难题。”金敏说。

    当然，科学能否发展到这个地步，需要的不仅仅是科学本身，更有其他更为复杂的社会因素。

    但是，理论上，一切皆有可能。

来源：浙江在线