一次卵子與精子的奇特相遇,造就了如今近千萬的生命

一次卵子與精子的奇特相遇,造就了如今近千萬的生命
2021年09月11日 10:30 新浪科技綜合

  ▎藥明康德內(nèi)容團(tuán)隊編輯

  40多年前,年輕的胚胎生物學(xué)家Jean Purdy見證了一次令人著迷的細(xì)胞分裂,在她面前的培養(yǎng)皿中,存在著的不是簡單的組織細(xì)胞,而是具備演化成一個完整生命個體潛力的受精卵,或者說早期胚胎。

  Purdy在觀察中,看著它從單細(xì)胞逐漸走向了八細(xì)胞期。作為在發(fā)育生物學(xué)家Robert Edwards實(shí)驗室的一名技術(shù)員,Purdy算是與Edwards共同見證了人類歷史性的一次體外受精的全過程。

  在實(shí)驗室工作的Purdy(圖片來源:doi: 10.1016/j.rbmo.2011.04.010。 Open-i service of the National Library of Medicine。 courtesy Barbara Rankin。 CC BY 4.0)

  隨后,這枚胚胎被植入到了一位女性Lesley Brown的體內(nèi)。因為這枚在體外受精的胚胎,她在經(jīng)歷9年的受孕失敗后,終于懷上了屬于自己的孩子。38周之后,她的女兒Louise Brown作為世界上首個試管嬰兒誕生了。

  改變歷史的世界第一

  Louise出生那一天,奧爾德姆總醫(yī)院已經(jīng)被聞風(fēng)而來的記者圍得水泄不通。攝影師都在蓄勢待發(fā)準(zhǔn)備搶先拍攝首個試管嬰兒的照片。Louise的父親跨越警方設(shè)立的重重警戒線來到女兒身邊,在那里L(fēng)ouise正等待護(hù)士進(jìn)行超過60項身體檢查項目。

  等到檢查結(jié)束,他看到了檢測報告上寫著“正常”時便已經(jīng)激動得難以言喻。當(dāng)他和妻子帶著Lousie回家后,仍然有超過一百名記者站在他們的房子外面等待,有的報紙頭條甚至用醒目的字體寫著“世紀(jì)嬰兒”來吸引公眾的眼球。

  但Lesley對這些事情并沒有放在心上,她不在乎世界有多少人關(guān)注自己的家庭,也不在乎媒體會如何評價她。“她只知道,她很想要一個孩子,現(xiàn)在她做到了。”Louise在成年后的一次采訪中表示,“我的母親根本沒有意識到,我是‘世界第一’。

  如今,Louise的兩個孩子都已經(jīng)十多歲,也足以證明通過體外受精技術(shù)孕育的試管嬰兒完全能夠與正常人一樣獲得完整、健康的人生。而賦予她和其他試管嬰兒生命的人,便是年輕時就立志改變自然繁衍規(guī)則的Edwards。

  修改自然繁衍法則

  人類第一次打破“繁衍規(guī)則”的嘗試,已經(jīng)是100多年前的事情了。最早在1890年,Walter Heape就將一只雌兔體內(nèi)的受精卵轉(zhuǎn)移到了另一只兔子的體內(nèi),而接受胚胎的兔子成功孕育出了后代。但隨后的數(shù)十年里,這類實(shí)驗幾乎停滯,直到上世紀(jì)30年代才在大鼠、綿羊和山羊中重現(xiàn)。

  經(jīng)歷了數(shù)十年,科學(xué)界僅僅只是發(fā)展了簡單的體外胚胎轉(zhuǎn)移,而真正有證據(jù)顯示能夠體外受精的成果還是1959年生殖學(xué)專家M.C。 Chang在兔子中完成的。當(dāng)時,科學(xué)家還在嘗試在其他哺乳動物中發(fā)展類似的技術(shù),但Edwards已經(jīng)開始真正考慮,既然兔子能完成體外受精,那人類呢?

  ▲年輕時期的Edwards(圖片來源:doi: 10.1016/j.rbmo.2011.04.010。 Open-i service of the National Library of Medicine。 courtesy Ruth Edwards。 CC BY 4.0)

  帶著這份決心,1969年,Edwards革命性地完成了人類卵子的體外受精過程,其中卵子是從切除的卵巢中獲得并在培養(yǎng)皿中成熟。盡管當(dāng)時的卵子受精效率并不高,但這一舉動已經(jīng)注定在未來將改變無數(shù)不孕不育夫妻的命運(yùn),目前,全世界有超過10%的夫妻因為一些原因無法擁有自己的孩子。而1969橫空出世的實(shí)驗,已經(jīng)讓現(xiàn)在的不孕夫妻有了完全不同的生活。

  事實(shí)上,Edwards的這一次實(shí)驗并不是偶然,或許從一開始,他就注定要成為將試管嬰兒帶到世界的那個人。在博士階段,他已經(jīng)確認(rèn)了將小鼠的發(fā)育生物學(xué)作為自己的研究方向,并且提出發(fā)育不僅僅是胚胎學(xué)和生殖學(xué)需要考慮的事情,更應(yīng)該考慮遺傳學(xué)在其中的作用。

  這一觀點(diǎn)在現(xiàn)在看來并沒有什么特別之處,但在DNA領(lǐng)域才剛剛建立起來的上世紀(jì)50年代,已經(jīng)算得上非常前瞻的想法。而想要研究小鼠發(fā)育的遺傳學(xué)過程,需要使用大量的卵子、精子和胚胎。精子的獲得過程并不難,但是卵子的數(shù)量就非常少。

  ▲Edwards(正中)在劍橋大學(xué)讀博(圖片來源:doi: 10.1016/j.rbmo.2011.04.010。 Open-i service of the National Library of Medicine。 courtesy Ruth Edwards。 CC BY 4.0)

  這種材料極其不均衡的條件,促使Edwards設(shè)法找到了讓小鼠大量產(chǎn)生同周期卵子的方式——使用外源性激素;此外,他與合作者共同找到了卵細(xì)胞成熟事件的時間順序。光探索這個方向,Edwards就在短短6年內(nèi)發(fā)表了38篇文章,平均2個月就能產(chǎn)出一篇。

  在后續(xù)的實(shí)驗中,Edwards有了更多大膽的嘗試,比如在體外模擬小鼠卵子的成熟過程,進(jìn)而推演到狗、猴子和狒狒的卵子,然后是人類的卵子。但這些實(shí)驗其實(shí)并不為當(dāng)時的一些人接受,Edwards所在研究所的主任得知此事后,嚴(yán)令禁止他繼續(xù)開展體外受精實(shí)驗。

  兩顆受精卵和一個新生兒

  實(shí)驗短暫地被迫暫停,但他隨后接到了格拉斯哥大學(xué)同事的邀請繼續(xù)開展研究,并最終在劍橋大學(xué)獲得了自己的實(shí)驗室。1963-1969年的6年時間里,他解決了體外受精研究的兩個關(guān)鍵問題:首先是證明眾多動物的卵細(xì)胞可以在體外成熟;第二個是獲得合法的人類卵子來源。

  在此基礎(chǔ)上,經(jīng)過無數(shù)次的體外受精嘗試后,他獲得了兩顆寶貴的受精卵。在一次體外受精實(shí)驗中的56顆卵子中,有兩顆受精卵達(dá)到了雙原核期。盡管受精效率極低,卻非常直接地顯示出一種可能性:我們可以完成人類體外受精。

  在后續(xù)的實(shí)驗中,Edwards與奧爾德姆總醫(yī)院的外科醫(yī)生Patrick Steptoe改進(jìn)了成熟卵子的獲得過程,由體外促成熟改為了體內(nèi)促成熟后再獲取。這一小小的改變,直接將受精效率提升到了一個全新的高度,受精卵可以毫無問題地走向囊胚期。

  ▲Patrick Steptoe(圖片來源:doi: 10.1016/j.rbmo.2011.04.010。 Open-i service of the National Library of Medicine。 courtesy Andrew Steptoe。 CC BY 4.0)

  憑著這一成果,他興致勃勃地向英國醫(yī)學(xué)管理委員會(MRC)提出申請,想要將Steptoe引薦到劍橋大學(xué)來。但MRC卻意外地回絕這一申請,于是Edwards只能經(jīng)常花上12小時往返于劍橋大學(xué)和奧爾德姆總醫(yī)院,這趟旅程他堅持了7年。7年中,體外受精的方式變得更加精進(jìn),像他們最初體內(nèi)促成熟獲得卵子的方法就被逐漸摒棄了,因為使用了該方法的女性并不能懷孕。

  而Purdy也在這一過程中加入了他們的團(tuán)隊,成為了實(shí)驗室的技術(shù)員。她也如同Edwards一樣,常常開車往返于劍橋和奧爾德姆總醫(yī)院之間,“Purdy的加入非常關(guān)鍵,整個研究項目不再只是我和Patrick了,我們成了三人的隊伍。”Edward很多年后回憶道。

  最終在1977年,他們獲取了一顆經(jīng)歷自然周期成熟的卵子,并在體外完成了受精過程。這一次,受精卵被送回了提供卵子的女性體內(nèi)。她于1978年生下了一名女嬰,也就是Louise。伴隨著媒體鋪天蓋地的關(guān)注與爭論,體外受精走進(jìn)了人們的視野之中,Louise也逐漸健康成長并擁有了自己的孩子。

  而Louise的成長仿佛也在側(cè)面反映了體外受精技術(shù)的發(fā)展。Edwards和Steptoe在Louise出生后,在劍橋建立了第一個體外受精療法中心Bourn Hall Clinic。到1986年,這里一共誕生了1000名試管嬰兒。

  ▲Louise抱著Bourn Hall Clinic誕生的第1000個試管嬰兒(圖片來源:doi: 10.1016/j.rbmo.2011.04.010。 Open-i service of the National Library of Medicine。 courtesy Bourn Hall Clinic。 CC BY 4.0)

  如今體外受精技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟,截至2010諾貝爾獎被授予Edwards的時候,全世界大約已經(jīng)有400萬個生命得益于該技術(shù)而誕生,根據(jù)國際輔助生育技術(shù)監(jiān)控委員會2018發(fā)布的報告,這一數(shù)字已經(jīng)達(dá)到800萬。

  ▲Edwards因發(fā)展了體外受精技術(shù)獲得了2010年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(圖片來源:The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2010。 NobelPrize.org。  )

  而這一切生命的起點(diǎn),都是1977年,那一顆卵子與精子在體外奇妙的結(jié)合瞬間。

  *Patrick Steptoe和Jean Purdy分別于1988年和1985年去世,未能等到2010的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

  參考資料:

  [1] Robert edwards: nobel laureate in Physiology or medicine。 Retreived September 2nd from https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/edwards_lecture.pdf

  [2] The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2010。 Retreived September 2nd from https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2010/summary/

  [3] In Vitro Fertilization, the Nobel Prize, and Human Embryonic Stem Cells。 Retreived September 2nd from https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1934590910007101?via%3Dihub

  [4] My life as the world’s first ‘test tube baby’。 Retreived September 2nd from https://inews.co.uk/inews-lifestyle/people/ivf-40-louise-brown-life-worlds-first-test-tube-baby-97085

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