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人工子宮養活極早產羔羊 研究團隊:還有三年才可於人類測試

2017/4/27 — 18:12

羔羊人工子宮示意圖 
Credit: 費城兒童醫院

羔羊人工子宮示意圖
Credit: 費城兒童醫院

克服生物、科技等重重困難,美國研究團隊以充滿液體的人工子宮,將極早產羊養活,令其健康無大恙。消息對孕婦來說相當好,但研究團隊指要真正幫助人類早產嬰,仍要一段時間。

胎兒出生前處於獨特的環境中:胎盤提供營養和氧氣——胎兒肺部不懂呼吸空氣。他們會在羊水中漂浮;羊水會被胎兒吞嚥並由胎兒排尿而產生,羊水每天都會以這種方式補充。

而對於懷孕少過 28 周的極度早產嬰兒來說,他們只會有 10—50% 生存率,並有腦缺陷、胸肺疾病等嚴重併發症。歐美每年就大約有 90,000 個極早產嬰。要拯救這些早產嬰需面臨極大挑戰,因為現時技術有傷害性,例如俗稱「插喉」的機械式呼吸器,會損傷嬰孩脆弱肺部或令肺部停止發育。過去有研究人員試圖開發出模仿母體環境的人工子宮,但仍會影響嬰孩健康。尤其這些系統要依靠氣泵,透過充氧器為血液進行氣體交換,反過來可能導致早產嬰血液流動失衡與心臟衰竭。

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最新刊於《自然—通訊》的費城兒童醫院 (CHOP) 研究由兒科外科醫生 Alan Flake 領導。研究團隊將有 110 天大、剖腹產、有生存困難的八隻羔羊放進密封「生物袋」中,了解系統能否維持羔羊生命。該周歲的羔羊相當於人類的 23 或 24 週。

第一代「生物袋」充滿有電解質的人造羊水,以模仿真實母體子宮,並將羔羊連接到充氧器。該系統出人意料地令羔羊存活 108 小時,但羔羊出現敗血症及其他併發症顯示系統不夠好。其後經過幾個月測試,團隊放棄將羊水循環,而是用管道交換羊水;他們密封「生物袋」來隔絕外間感染,透過臍帶連接到無泵的充氧器為羊胎血液交換氣體。羔羊的心臟會推動血液循環,使血壓和其他生存指數保持正常水平。

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人工子宮原理
Credit: Partridge, E.A., et al. (2017).

人工子宮原理
Credit: Partridge, E.A., et al. (2017).

圖左: 107 日大的羊於人工子宮第四日情況;圖右:同一隻羊第廿八日情況,體型明顯有所增長
Credit: 費城兒童醫院

圖左: 107 日大的羊於人工子宮第四日情況;圖右:同一隻羊第廿八日情況,體型明顯有所增長
Credit: 費城兒童醫院

四週後,研究人員將羔羊從系統上取出並為牠們戴上人工呼吸器。雖然羔羊有包括肺炎的輕微併發症,但整體是健康的。除了有羊需被解剖進一步了解人工子宮對健康的影響,其他羔羊最長的已經活超過一年。

Flake 正在與美國食品藥品監督管理局 (FDA) 磋商合作,根據該機構的標准設計動物試驗,他又估計人體測試至少是 3 年後的事。不過 Flake 指出,他只想幫助極早產嬰渡過困境,並非要令胎兒可更早離開母體,尤其系統設計本身無法支持更細小的胚胎發育;而增加風險製造質素差的生命亦非他本人意願。

研究是重要突破,在醫學界引起廣泛討論,但仍有有很多不確定性。第一,胎兒在人造子宮出現感染時會如何應對;感染亦是早產的常見原因。另一個問題是這些嬰兒需否有全新的照料方式。未來將需一個長達數年的臨床試驗,評估系統與護理標準,以確保使用系統的嬰兒有健康生活。

來源:
Science, Fluid-filled ‘biobag’ allows premature lambs to develop outside the womb, 25 April 2017

報告:
Partridge, E.A., Davey, M.G., Hornick, M.A. (2017). An extra-uterine system to physiologically support the extreme premature lamb. Nature Communications 8, 15112 (2017). doi:10.1038/ncomms15112

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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