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克里斯蒂安·克拉姆（Christian Kramme）在一个大家庭中长大，他是家中七个孩子中最小的一个。当他前往哈佛大学乔治·丘奇（George Church）教授的实验室攻读博士学位时，他的兄弟姐妹们已成家并计划生育下一代，但这个过程并不顺利。目睹了家人为生育问题所困扰，他的研究方向从此发生了变化。因此，当丘奇博士问他想做什么研究课题时，他决定大干一场——他想要制造人类的卵子。

这不是一件容易的事。克拉姆回忆说：“这在他（丘奇博士）的实验室是史无前例的。当我加入实验室时，那里没有一个人在研究生殖。”

从大约十年前开始，世界各地少数几个发育生物学实验室的科学家们开始对胚胎用来生成配子（精子或卵细胞）的复杂化学分子进行编目整理，他们的想法是，如果能复制这些分子配方，他们就可以诱使所有的细胞按相同的路径转变为特定类型的细胞。早年间科学家们主要在啮齿动物身上开展研究，他们已经成功将小鼠的干细胞转化为精子和卵子。而在最近的研究中，科学家们甚至成功利用雄性小鼠的干细胞 出了卵子，并且这些卵细胞成功受精、诞生出了健康可育的后代。

这些突破性成果的关键是创造可支持生殖细胞发育的组织（如卵巢，睾丸），向这些配子前体细胞发送指示它们成为精子或卵子所需的信号。

让卵子在体外发育成熟的“人造卵巢”

博士在读期间，克拉姆的大部分时间都在研究如何制造这种“人造卵巢”，他的工作得到了一家生物技术公司Gameto的支持。今年2月，克拉姆所在的研究团队在eLife杂志上发表的一篇论文中详细报道了他们是如何将一名66岁女性的皮肤细胞转化为卵巢颗粒细胞的——这种细胞可以分泌生殖相关激素，甚至可以形成卵泡。

这项研究是一项重要医学进展，开启了生殖领域一系列全新的可能性。Gameto公司有一天或许能实现从零制造出人类卵子这项里程碑，不过他们现在将这项技术用于当前更贴切实际的应用——增加体外受精（IVF）助孕患者的成功几率。

今年3月底发表的两项预印本研究中，该公司公布了对其第一款产品——生殖支持细胞产品Fertilo如何在培养皿中让卵子成熟。这些发现展示了一种新颖的卵子体外成熟（IVM）技术，对于当前的辅助生殖技术具有广泛的适用性。

解决不孕难题的利器

和克拉姆的兄弟姐妹们一样，世界上还有许多遭受不孕不育问题困扰的夫妇，在经过多次备孕失败后，他们大多寻求辅助生殖技术的帮助，其中最广为人知的便是IVF助孕（俗称“试管婴儿”）。

在世界大部分地区，IVF助孕的流程包括注射一系列激素，使卵巢中的卵泡加速发育，一次产生多个成熟卵子，而在正常情况下，每个月卵巢只能发育、释放一个成熟卵子。然而，这种方法有其自身的短板。首先，这种人工合成激素的花费昂贵，每增加一次注射就会加重患者的经济负担，而且这些药物还会引起令人不适的副作用，甚至可能引起卵巢过度刺激综合征。这是促排卵药物刺激卵巢后的一种常见并发症，会导致约1/3的IVF患者出现恶心、抑郁和卵巢囊肿等症状，严重者可能需要住院治疗。此外，反复接触大量激素对健康的长期影响也尚未得到充分研究。

决定通过IVF受孕的人往往需要面临这些风险。尽管接受了激素刺激，但是许多卵子在取出体内时仍然不成熟，没有发育到足以在受精过程中存活下来的程度。在大多数辅助生殖诊室，这些不成熟的卵子由于派不上用场只能被扔掉，这是一个代价高昂的损失。如果能在体外环境中让卵子发育成熟，便可以减少患者对激素注射的需求，并让所有取出体内的卵母细胞存活——可用的卵子数目增加，也无形中增加了最终IVF助孕的成功概率。Gameto公司认为，他们的“人造卵巢”产品Fertilo可以通过支持卵子体外成熟和提高卵母细胞的质量来实现这一目标。

图片来源： 123RF

新一代IVM技术

IVM并不是一个全新的领域。早在1978年，世界上第一个试管婴儿路易丝·布朗出生后不久，生殖内分泌学家就开始尝试在培养基中添加各种激素，以推动卵子在体外进一步发育成熟。1991年，世界上首个IVM婴儿在韩国首尔的一家医院出生。但促使卵子在体外成熟的药物配方中似乎总是缺少一些东西——植入由这些IVM卵子受精而成的胚胎的患者受孕率下降、流产发生率上升。出于这些原因，这种方法在实践中受到了限制，并且伴随着争议。

“现实情况是，迄今为止进行的所有随机对照试验都没有表明IVM方案比常规的IVF方案有所改善，”澳大利亚蒙纳士大学（Monash University）女性健康循证研究小组的负责人Ben Mol教授说道。

Gameto的技术与其他的IVM技术有所不同，它向卵子的培养基所添加的物质并不是激素和蛋白质，而是真正的细胞。Gameto的科学家们认为，这些卵巢类器官将会比研究人员更加擅长制作卵子发育成熟所需要的“配方”、以及向卵子施加这些刺激分子的确切顺序和数量。其产品Fertilo来源于经细胞工程改造后的卵巢内支持卵子发育的细胞系，其制作方法是通过诱导人源多能干细胞重新编程为关键的卵巢细胞类型。

去年年初，该公司开始与西班牙、秘鲁和美国的诊所合作，来测试是否可以通过将未成熟卵子与干细胞源性的卵巢颗粒细胞共培养来实现卵子体外成熟。这一方案最大的挑战是弄清楚如何让两种细胞和谐地共存。卵子对周围环境极其敏感——二氧化碳激增或pH值的轻微变化都可能导致卵子破裂。由于它们非常敏感，胚胎学家通常不使用香水或手套，因为它们会释放出对卵子有毒的挥发性化合物。

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为了减少环境暴露，卵子被保存在小体积的液体中——体积仅为100微升的培养基，研究人员在培养基表面涂上一层矿物油保护层，以防止培养基内/外的物质交换。Gameto的科学家们必须找到一种方法，让这些卵巢颗粒细胞也能在这种微量液体中存活下来。

科学家们成功了！在论文中他们详细描述了所采用的方法以及结果。将两种细胞在培养箱中一起培养24至28小时后，大多数未成熟的卵子形态上看起来像成熟的卵子，并且它们所表达的基因和蛋白质谱也与成熟的卵子一样。

这些卵子的来源是接受标准高剂量激素方案的捐赠者。Gameto公司及其合作者也正在努力让那些来自仅接受少量激素刺激的患者的卵子成功在体外成熟。这些基于新IVM方案成熟的卵子在受精后发育到囊胚阶段，科学家对这些胚胎的染色体异常情况进行检测。超过一半（57%）的卵子受精后成功发育为囊胚，并且染色体正常。相比之下，现有的IVM方案中这一比例只有22%。这一数据表明，相比于传统IVM方法，新一代的IVM方案有望提高卵子及其所衍生的胚胎质量，从而提高活产成功率。

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在克拉姆看来，“这表明在IVF的过程中，解决方案并不总是施加更多的药物。也许有了这项新技术，我们真的可以减轻患者的负担，而不仅仅是把患者作为‘培养箱’。”

在推广临床应用前，还有哪些问题要解决？

早在30年前，当时的IVM研究人员表示，这项技术也许有一天会让所有接受IVF助孕的患者不必接受激素治疗。这些研究结果似乎预示着这项30年前的预言将变为现实。但Ben Mol教授警告大家要谨慎看待这些发现，这项技术还没有临床数据，因此很难预测它在现实世界中的效果。“从这些结果来看，这似乎是对现有IVF技术的改进，但这是否真的会让更多的婴儿安全出生还有待观察。”Ben Mol教授说。

不仅如此，Ben Mol教授进一步指出，大多数IVF助孕失败的案例是因为胚胎在转移到子宫后无法存活。虽然这项技术旨在创造更多或更好的胚胎，但这不是最大的问题所在。在考虑迈向市场之前，Gameto计划在美国、欧洲和日本进行相关的活产婴儿研究，以验证该技术的安全性和真实效果。

目前，Gameto还未决定是否真的要向生殖诊所出售其卵巢类器官产品——辅助生殖在美国的监管力度十分宽松。FDA监管IVF过程中所使用的激素，但不监管该过程的其他方面。因此，制造商在将产品推进市场之前不需要展示其临床益处。研究表明，试管婴儿的许多附加流程，如植入前基因测试、“胚胎胶（embryo glue）”和“辅助孵化（assisted hatching）”，几乎没有得到任何科学证据的支持来证明这些技术能增加活产几率。

根据美国FDA目前的政策，保存卵子的培养基不受上市前药物审批程序的约束。FDA对培养基的管理条例允许添加蛋白质和抗生素等补充剂，但它并不针对活细胞（如Gameto的类器官产品）。“不幸的是，我们没有太多先例，”Radenkovic博士说，“但要知道，我们真心想成为一家以证据为基础的公司，这就是为什么我们希望先进行活产率研究，然后再上市。”

结语

在面对全球性的生育挑战时，各学科领域的科学家们正在携手寻求创新解决方案。Gameto公司另辟蹊径，其产品Fertilo通过模仿卵巢中自然发生的卵母细胞成熟过程来发挥效力——在体外为卵子成熟提供了一个“人造卵巢”环境，以提供卵子成熟所需的各种支持。

根据初步的研究发现，Fertilo有望让不孕患者免于激素治疗的痛苦、并具备通过提高IVM卵子的质量来提高IVF成功率的潜力。这一突破性进展给那些渴望拥有孩子的家庭带来了希望，也为IVM的科学研究提供了崭新的视角。

然而，我们应以谨慎的态度来看待这一创新。在完成大规模的临床研究之前，这项技术的前景仍是未知数。为此，Gameto公司正计划开展相关研究，以验证该技术的临床安全性和真实效果。我们衷心希望这项技术能取得成功，帮助更多无法实现生育梦想的家庭找到圆梦的办法。

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参考资料：

[1] This biotech could one day make human eggs from scratch. But first, they’re trying to rethink IVF，Retrieved April 11th, 2018, from https://www.statnews.com/2023/04/08/ivf-eggs-hormones-gameto-reproductive-fertilo/

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