试管婴儿技术的发展与探讨_彭靖

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ICSI 技术特点是通过显微操作技术 , 直接将单个精 细胞注入卵细胞来帮助卵细胞受精 。 其中 , 显微操作所
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用到的设备包括 :显微操作器 、微量注射器 、微量加样器 。 首先用微量注射器吸附固定住成熟卵细胞 , 然后用微量 加样器取出经过去尾固定的单个精子 , 将微量加样器穿 透卵膜到达卵细胞质中释放精子实现受精(图 3)。
当时 , 科学家们对人卵细胞的发育周期有了全面的 认识 , 甚至还可以对 这一发育过程进行人为的 控制 , 但 是他们还需要解决一个问题 , 那就是如何将这些成熟的 卵细胞从人体内安全的取出来 。 在这一时期 , 爱德华兹 遇到了他职业生涯中的一位重要合作者 , 来自奥尔德姆 的妇产外科医生帕特里克 ·斯特普托(图 1)。 斯特普托 擅长利用在当 时看来同样 饱受争议的 腹腔镜检技 术从 患有输卵管性不孕的妇女体内取出成熟的卵细胞[ 5] , 这 种技术避免了传统剖腹术取卵对患者造成的创伤 。
试管婴儿技术起源的另一重要基础 , 是对脑垂体腺 和促性腺激素作用的深入认识 , 并开始能够利用生物制 品诱发 超排卵反应 。 1957 年 , Fowler 首次在成熟 的哺 乳动物体内成功诱发超排卵 , 卵子数目的增加提高了产 下后代的数量[ 3] 。之后 , 爱德华兹使用枸橼酸氯米芬和 H CG 来控制卵 母细胞成熟时 间 , 使得取卵 时机变得 更 容易把握 。 与此同时 , Lunen feld 改进了刺 激卵细胞 发 育周期的方法 , 增加 使用了促卵 细胞生成素(H MG )来 控制卵细胞发育[ 4] , 这一方法后来被称作控制性超排卵 (con trolled ovarian hyperstimulation , COH)。此外 , 该 领域的另一个进步 是促性腺激 素释放 素促效剂(gonadotrophin-releas ing hormone agonists , G nRH A )的 使 用 , 它能避免卵母细 胞早熟 , 让卵母细胞的发育 周期变 得更有规律 。
2 .1 试管婴儿技术的起源
人们对于试管婴儿相关技术的研究由来已久 , 甚至 可以追溯到 18 世纪人们对动物生育技术的研究 。真正 拉开这道序幕的 , 是源于 20 世纪人们对于哺乳动物排 卵 、男女不孕不育症 、内分泌学 、胚胎学和遗传学研究的 兴起 。
有意思的是 , 最开始人们对辅助生育技术的研究竟 然是出于避孕研究的目的 ,其中关键的内容是对卵细胞 发育周期的深入认识 。 20 世纪初 , 科学家们在研究了不 同动物的卵细胞在体外发育成熟的过程后[ 1] , 推测人卵
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创性的工作 、卓越的 成就和 引起 的争 议而 备受世 人瞩 目 ,更被誉为“试管婴儿之父” 。那么为何距世界上第一 例试管婴儿诞生之后的 32 年 , 这一造福于人类 、为人类 生殖技术带来深 远影响的技 术才终于得到 诺贝尔奖的 肯定 ? 试管婴儿究竟是什么样的技术 , 它的发展又都经 过了哪些历程呢 ? 由它带来 的社会伦理方 面的问题又 有哪些 ? 本文将为您就这些问题一一解答 。
自 然 杂 志 第 32 卷第 6 期
诺贝尔奖简介
细胞的发育成熟需要 12 h 。 但遗憾的是 , 这一估计是错 误的 , 并导致了后续一系列人卵细胞体外受精的实验都 失败了 , 因为人卵细胞的实际成熟时间远不止 12 h 。 直 到 1965 年 , 才由爱德华兹对这一实验结果做出了纠正 , 指出某些哺乳 动物包括灵 长类动物的 卵细胞在体 内或 体外环境发育成熟的时间是固定的 , 即在出现黄体生成 素峰或注射人绒毛膜促腺性激素(H CG )37 h 后 卵细胞 发育成熟[ 2] 。
1980 年 , 爱德华兹与斯特普托一起创办了博恩霍尔 诊所以继续他们关于 IVF 技术的研究 , 并培养相关的专 业人才 。 至 1988 年 , 在博恩霍尔诊所共有 1 000 例试管 婴儿诞生 , 也正是在同一年 , 斯特普托逝世 , 未能看到他 和爱德华兹所 开创的技术 给现今世界 带来的影响 以及 诺贝尔奖对他们成绩的肯定 。
时过 境 迁 , 32 年之 后 , 诺 贝 尔 奖 评 委 会 宣 布 , 将 2010 年诺贝尔生理学或医学奖授予罗伯特 · 爱德华兹 , 以表彰他在体外受精技术领域的开创性贡献 , 并称其研 究成果是现代医学发展的里程碑 。 爱德华兹早在 20 世 纪 60 年代就开始进 行体外授精方面的研究 , 由 于其开
Brief Introduct ion of No bel P rize
doi :10.3969/ j .issn 0253-9608 .2010 .06.006
Chinese J ournal o f N ature V ol .32 N o .6
试管婴儿技术的发展与探讨
彭 靖① 卢大儒②
2 试管婴儿技术的发展历程
从 20 世纪 60 年代爱 德华兹与帕 特里克 ·斯特普 托合作成立世界 上第一 个体外 受精研 究中心 , 到 1978 年世界上第一例试管婴儿诞生 , 到现 今全世界约有 400 万人通过试管婴儿技术出生并繁衍他们自己的后代 , 试 管婴儿技术走过了其独特的发展道路 , 试管婴儿至今不 仅在数量上超过了 400 万 ,而且试管婴儿的技术也不断 发展 , 历经了三代 ,挑战了一个又一个技术难度 。
图 1 帕特里克· 斯特普托(左)和罗伯特 · 爱德华兹 (右), 拍摄于 1969 年 2 月 14 日伦敦
准备就绪 , 科学家们开始尝试将取到的成熟人卵细
图 2 体外受精联合胚胎移植技术图解
早期 IV F 技术形成与发展的目的 , 是为了解决因为 女性疾病原因而导致的 不孕症 , 例如输卵管堵塞 , 子宫 内膜异位等 。 这 些不孕症通 常采用辅助生 育技术是无 法治愈的 , 因此可以说 , IVF 技 术是人类生殖技术的一
2 .3 第二代试管婴儿技术
如果说 ,第一代试管婴儿技术解决的是女性不孕的 问题 , 第二代试管婴儿技术则是针对男性精子受精能力 的问题而发展起来的 。
第二代试管婴 儿技术也叫 胞质内单精 子注射技 术 (intracytoplasmic sperm injection , 以下称 ICSI) , 又称 显微受精 , 它是 IV F 技术发展应用中的重要拓展 。 这一 技术在 1992 年首次临床应用成功[ 11] 。
胞进行体外受精实验 , 这一过程似乎进行得很顺利 。然 而在接下来的受精卵和胚胎体外培养中又遇到了问题 , 因为人们一直找不到条件合适的培养液成分 , 直到丙酮 酸脂的出现 。 丙 酮酸脂是鼠 胚胎发育代谢 必不可少的 成分 , 而含有高浓度丙酮酸脂的培养液也正适合人类胚 胎的体外培养[ 6] 。
至此 ,在解决了上述 几个方面的 问题之 后 , 试管婴 儿技术初显雏形 。
第一代试管婴儿技术 ,又被称为体外受精联合胚胎 移植技 术(in vitro fertilization , 以下将 简称 为 IV F)。 它是借助内窥镜或 B 超 , 从妇女卵巢中 取出成熟卵 子 , 并与精子在试管或培养皿中一起培养以生成受精卵 , 受 精卵进一步发育成胚胎后 ,再将胚胎移植到未来母亲的 子宫内 , 使胚胎在母体子宫内继续发育直至成为成熟胎 儿(图 2)。 可见 , 试管婴儿并不是在试管中长大的婴儿 , 只是使原本应发 生在人体内 输卵管处的自 然受精过程 改由在体外试管环境中进行 , 这也正是试管婴儿这个名 称的由来 。当胚 胎移植回子 宫着床后的发 育过程就和 正常受孕没有区别了 。
2 .2 第一代试管婴儿技术
1978 年路易丝 ·布朗的诞生 , 标志着试管婴儿技术 的成熟以及临床运 用上的成功[ 7] 。 随 后越来 越多的试 管婴儿在世界各地接连诞生 , 1988 年 3 月 , 中国首例试 管婴儿郑萌珠在北京 医科大学第 二临床医院 诞生 。 如 今这些试管婴儿 有的也通过 自然繁衍的方 式生产了自 己的后代 。
值得一提的是 , 虽然对于辅助生育技术的研究由来 已久 , 科学家很早就用兔卵细胞成功的进行过试管内受 精[ 10] , 但是一旦想把这一技术应用在人身上却遇到了重 重阻力 。 在那个时候 , 爱德华兹与斯特普托的工作遭受 到了来自包括科 学界 、宗教人士 、政府等各方的 激烈反 对 。英国医学研究理事会拒绝了他们的研究资金申请 , 他们本人也多次遭受控诉 。 在这种困难的条件下 , 他们 只能依靠少量私人捐助的资金来维持自己的研究 , 直到 第一个试管婴儿的诞生 。
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Brief Introduct ion of No bel P rize
Chinese J ournal o f N ature V ol .32 N o .6
个重大突破 。 一般来说 , IV F 技术主要有以下步骤 :诱发超排卵 ,
取卵 , 取精 , 体外受精 , 胚胎移植 。 诱发超排卵主要是采 用药物促进的 办法 , 使卵细胞发育不受自然 周期限制 , 目的是能获得多个 健康成熟的 卵子 。 取 卵 、取精后 , 将 它们共同置于模拟人体内环境的培养基中 , 完成体外受 精过程 。 待受精卵分裂至 4 ~ 16 细胞期胚胎后 , 挑选若 干个发育较好的 胚胎 , 移植到母体的子宫内 , 待 胚胎着 床后继续发育 。 其中 , 精子 、卵子可取自夫妻双方 , 也可 由他人提供 。
1 前言
在 20 世纪 70 年代 , 有这样 一对普通 的英国 夫妇 : 约翰 ·布朗和莱 斯利 , 他们感情深厚 , 却被无法 繁育后 代的问题所困扰 。 莱斯利 女士因为患 有输卵管堵 塞病 症 , 9 年来一直没有怀孕 , 虽然多次就医但仍不见好转的 迹象 , 迫切想拥有可爱宝宝的愿望与残酷的现实让他们 无比痛苦 。 在那之前世界 上像这样患 有无法治愈 的不 孕不育症夫妇还有很多 , 可是当时医学技术的局限性只 能让他们留下绝 望和遗憾 。 然而布朗 夫妇无疑是 幸运 的 , 他们遇到了致力于试管婴儿研究的罗伯特 · 爱德华 兹(Rober t G .Edw ards)和 帕特 里克 · 斯特 普托(Patrick Steptoe)。虽然被告知试管婴儿技术可能会带来风 险 , 但是布朗夫妇不 愿放弃哪怕是一丝一毫的 希望 , 于 是莱斯利在 1977 年 11 月 10 日 接受了试 管婴儿 手术 。 令她无比惊喜的是 ,她竟然真的成功受孕了 。 1978 年 7 月 25 日 , 莱斯利在英 国曼彻斯特的奥尔德姆医 院成功 地产下了世界上第一个试管婴儿 ———路易斯 · 布朗 。 4 年后 , 布朗夫妇的第二个孩子娜塔莉 · 布朗也同样通过 试管婴儿技术出生 。就这样 , 试管婴儿技术为一个原本 可能面临不幸命运的家庭带来了新生 , 也标志着一个崭 新的时代由此拉开了序幕 。
①博士 , ②教授 , 复旦大学遗传学研究所遗传工程国 家重点实验室 , 上海 200433 关键词 罗伯特 · 爱德华兹 试管婴儿 胞内单精子注射 胚胎移植前遗传诊断
ຫໍສະໝຸດ Baidu
2010 年诺贝尔生理学或医学奖授予了“试管婴儿之父”罗伯特 · 爱德华兹 。 试管婴儿技术是一项影响深远的重 要技术 , 为人类辅助生育技术带来了重大变革 。 试管婴儿技术主要是融合了体外受精技术与胚胎移植技术 , 旨在帮 助各种不孕不育症夫妇繁育后代 。 30 多年来 , 在原有基础上 , 试管婴儿技术还发展演变出了胞内单精子注射以及胚 胎移植前遗传诊断等其他方法 , 使得其功能大幅扩展 。 本文将对试管婴儿技术 , 发展历程和引发的伦理社会问题作 一个简要介绍 。
为了提高 IVF 成功率 , 一般会取多个成熟卵子 , 分 别体外受精后培 育成多个胚胎 再植入母体 。 通常 情况 下会同时植入 2 ~ 3 个 胚胎 , 但也随 母体 健康 状况 、年 龄 、有无流产史等因素改变 。 随着冷冻 -冻融技术的发 展与成熟 , 可以将剩 余的成熟卵子或胚胎保存 起来 , 以 备在移植 胚胎受 孕不成 功后 可以进 行再 移植[ 8] 。 IV F 技术的成功率约 30 %, 随着女方年龄的增长 , 成 功率明 显下降[ 9] 。
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