“试管婴儿之父” 饱受非议者终于获得荣耀

2010-10-17 09:21 来源: 本站原创
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  1978年7月25日午夜,英国Oldham总医院被无数记者包围得水泄不通,很多人带着帐篷在医院外面的草坪上过夜,他们即将见证第一个试管婴儿的诞生。

  午夜,随着第一声婴儿的啼哭,人类的生殖技术史进入了一个新的时代。作为试管婴儿之父,罗伯特・爱德华兹(Rbert G. Edwards)和帕特里克・斯台普托(Patrick Steptoe)既得到了崇高的赞誉,也饱受批评和攻击。

  直到32年后的今天,他们的发现仍然褒贬不一,有人奇怪为什么爱德华兹能够获得诺贝尔奖,有人则奇怪,为什么直到今天他才获奖。

  为何只有一个精子能进入卵细胞

  1925年,爱德华兹出生在英国一个普通的工人家庭,他从小就对生物的繁殖现象很感兴趣。从英国陆军退役后,他进入Bangor大学读本科,专业是农业。

  不过,研究植物对爱德华兹来说不是件太有趣的工作,他尝试修一些动物学系的课程。爱德华兹特别关注动物的“种子”:卵子和精子。从那时起,他就开始不断地思考一些生殖生物学中的基本问题,比如为什么通常只有一个精子能进入卵细胞?

  1951年,爱德华兹毕业了,但与很多本科毕业生一样,他对前途感到迷茫。有一天,从一位朋友那听说,著名的遗传学家和胚胎学家Conrad Wadding 在爱丁堡大学(University of Edinburgh)开了一门面向研究生的遗传学课程,爱德华兹决定去听这门课,来看看自己到底适合做什么。

  不过,他没有足够的钱交学费,在接下来的3个月里,爱德华兹尝试了所有愿意付酬给他的工作:在曼彻斯特码头帮人运香蕉,到威尔特郡帮人收割庄稼,还去报社打杂。经过一个夏天的努力,钱总算攒够了。10月,爱德华兹来到爱丁堡大学。

  在爱丁堡的第二学期,爱德华兹开始研究小鼠的胚胎,他工作非常努力,Wadding教授决定让他跟着自己读博士。爱德华兹高兴极了,他不仅可以继续自己喜欢的研究,还能领到一笔工资。

  不过在那个年代,很多强有力的生物学方法还没能应用到胚胎学的研究上,所以很多想法不易实现,而且工作非常辛苦。一个大麻烦是小鼠们一般喜欢在夜里交配,所以,爱德华兹得经常熬夜工作。但他仍然热爱自己的研究。

  有一天,没有熬夜做实验的爱德华兹约一位蓝眼睛的姑娘去听音乐会。这位姑娘叫露丝・福勒,也是爱丁堡大学的在读博士,专业是遗传学。听完音乐会后,两人坐下来一起喝咖啡。他们聊起了各自的生活,也聊起了共同的爱好:科学。

  爱德华兹告诉露丝,他最崇拜的4位科学家是卢瑟福、门捷列夫、孟德尔以及美国科学家卢克・霍华德。

  让他万万没有想到的是,坐在他对面的姑娘笑眯眯地说:“卢克・霍华德是我的祖先,卢瑟福是我的外祖父。”爱德华兹吓傻了,他的第一反应是:“天哪,她的身上有卢瑟福的基因!”爱德华兹显然是误打误撞的搭讪者而不是一个深藏不露的泡妞高手,因为当他得知这位姑娘身上有自己偶像的基因以后,吓得好几个月没敢再约她出去。

  爱德华兹拿到博士学位后继续在爱丁堡工作了几年。他和很多人合作,研究小鼠的生殖生物学。他发现如果注射某些特定的激素,不仅可以影响小鼠的排卵时间,还能增加小鼠的排卵数量。他和已成为自己女友的露丝・福勒合作,发现了促性腺激素可以促进成熟雌鼠排卵――之前科学界认为这种激素只能促进未成熟雌鼠排卵。这一发现为之后的试管婴儿技术的第一步奠定了理论基础。

  这对研究生情侣并不富裕,他们商量好攒够125英镑之后就结婚。当露丝博士毕业以后,两人终于攒够了钱。很快,他们有了自第一个女儿,也认识了很多新朋友。有一天,一对不能生育的夫妇来爱德华兹家做客,爱德华兹注意到当他们抱着自己女儿玩时,流露出的淡淡哀伤。从此他决定把体外受精作为自己研究的方向。

  体外受精

  在女性体内,有两个大约拇指大小的器官,叫做卵巢。性成熟后,卵巢里充满了卵泡,每个卵泡里包含了一个卵母细胞。卵母细胞通过减数分裂变成成熟的卵子,而成熟的卵子会被卵巢排出,进入连接卵巢和子宫的输卵管――通常每月一次。当精子达到输卵管的时候,就可以完成授精。受精卵再进入子宫发育成胚胎。

  但是在英国,大约有2%的女性的输卵管是堵塞的,也就是说,即使她们体内的卵子在卵巢内发育成熟,也无法接触到精子形成受精卵。在很少的情况下,通过手术可以疏通输卵管。对于大部分输卵管堵塞的女性,她们此生注定无法怀孕。

  爱德华兹想,既然这些病人可以产生成熟的卵子,也有正常的子宫,那么如果想办法把卵子提取出来,让它们在体外和精子结合,然后再把受精卵发育成胚胎并且植入子宫,就可以绕过和输卵管有关的步骤,让女性正常怀孕。

  要做到这一点,需要做到以下几步:提取成熟卵子;或者提取卵母细胞,并让其在体外分裂成卵子;让卵子和精子在体外(玻璃培养皿里)完成受精过程;让受精卵发育成早期胚胎;把胚胎移入子宫。

  步骤看起来很直观,但是具体操作起来却困难重重,因为前人相关的研究很少,而且有时候会有错误,因此每一个步骤和方法都需要反复尝试才能确定。

  爱德华兹很轻松地就让小鼠的卵母细胞分裂成卵子,但他准备发表自己研究结果的时候,却沮丧地发现著名的生物学家、避孕药的发明人格雷戈里・平卡斯(Gregory Pincus)已经做过几乎一样的实验了。

  平卡斯的研究说,只要用一样的培养条件,人类的卵母细胞也能在12小时后分裂。爱德华兹开始着手重复平卡斯的实验。帮助他女儿接生的医生Molly Rose有时需要切除病人的小块卵巢组织,这些组织中有时含有一些卵母细胞。爱德华兹利用这些卵母细胞开始实验。但无论他怎么尝试,都不能重复出平卡斯的结果。

  原来平卡斯的实验弄错了时间,人类的卵子成熟需要36个小时。爱德华兹花了两年才纠正了平卡斯的错误。

  接下来爱德华兹试着让成熟的卵细胞受精。他把卵子和精子放在同一个培养皿里,却没有观察到受精现象,一时间,实验又陷入了困境。1965年和1966年,爱德华兹两次来到美国进行短期研究,他尝试了各种方法完成体外受精。提高了培养皿中的精子浓度,不过没用。

  当时科学界流行的理论是,只有接触了子宫颈分泌物的精子才有让卵子受精的活力,所以爱德华兹尝试用含有子宫碎片的溶液来模拟子宫颈内的环境,或者让精子和卵子置入兔子的输卵管里,不过还是没有得到任何结果。

  1966年,爱德华兹做了一个更大胆的实验,他制作了一种容器,里面可以装上精子。这种容器是半透的,换句话说,精子在里面跑不出来,但是子宫分泌物却可以渗进容器。爱德华兹把装有精子的容器置入志愿者的子宫里,希望这些志愿者的子宫分泌物可以“激活”容器里的精子,让它们有体外授精的能力。

  把装有志愿者精子的盒子插入另外一些志愿者的子宫很是需要勇气的,如果盒子在志愿者子宫里发生渗漏,精子就会从里面跑出来,爱德华兹不免要吃不了兜着走。实验整整持续了一夜,期间,爱德华兹紧张得睡不着觉――幸好这一切都没有发生,但是,被“激活”的精子仍然没有与卵子结合的能力。

  万般无奈之下,似乎只存在最后一种可能了。那就是从需要进行体外受精的病人的体内直接提取精子,然后进行受精。不过在那个时候,要做到这一点非常困难。爱德华兹在图书馆里试着寻找相关的文献。直到有一天,他突然发现一篇文章讨论了一种很新的技术――腹腔镜技术,这篇文章的作者是帕特里克・斯台普托。

  长达20年的合作

  斯台普托比爱德华兹大12岁,他曾作为海军军医参加了第二次世界大战,并在克里特岛战役(改岛位于爱琴海和地中海之间,是地中海上的第五大岛,1940年,德军对驻扎该岛的英军发动空降作战,在付出高昂代价后攻占该岛)中被俘。作为医生,斯台普托在监狱中享有特权,这一特权在长官发现他试图帮助战友越狱后结束。1943年,斯台普托通过战俘交换回到英国,并完成了医学学位。之后斯台普托成为皇家Oldham总医院的一名妇科医生。

  斯台普托在巴黎学到了腹腔镜技术。在20世纪50-60年代,如果医生需要直接观察病人的内脏器官,只能进行剖腹手术(Laparotomy)。剖腹手术需要打开病人的腹腔,造成很大的创伤。而腹腔镜技术只需要在病人腹部肚脐下方切开一个小小的口子,就可以让医生进行检查。这种技术日后在外科手术中得到广泛应用,不过在那个年代,英国很少有人可以熟练掌握。

  在Oldham总医院,斯台普托已经在不少病人身上试过腹腔镜技术,他能够用腹腔镜检查病人的输卵管,还可以把精液转入输卵管中。如果精子浓度和活力不够的话,直接把精子注入输卵管可以提高怀孕的可能。斯台普托一度尝试使用这种方法帮助一些不能怀孕的夫妇,不过没成功。

  1968年初,在一次学术会议上,爱德华兹找到了斯台普托。他们发现彼此的技术和背景正好互补,而且都有共同的理想:帮助不孕的夫妇生育自己的孩子。于是两人开始了长达20年的合作。

  他俩在Oldham建立了实验室和手术室。他们试着从病人的输卵管里得到精子。斯台普托决定在做子宫切除术的病人中寻找志愿者。他们让志愿者在子宫切除之前完成性交, 这样他就可以提取输卵管中的精子了。即使这样,在培养皿里精子也不能通过卵子的外膜,受精实验仍然失败了。

  就在两人一筹莫展的时候,转机在剑桥出现了。

  众矢之的

  1968年初,爱德华兹在剑桥的研究生Barry Bavister利用他自己发现的特殊的培养液,成功地让仓鼠的精子和卵子在培养皿里结合。3月,爱德华兹用相同的培养液也完成了人类的体外受精。原来人类的精子并不需要子宫的分泌物“激活”,只需要适合的溶液提供足够的营养和能量,以及适当的环境就可以了。

  这一阴差阳错的发现,证明爱德华兹之前3年的研究都走了弯路,不过他至少可以完成体外受精了,还顺带证伪了一个曾经被科学界当做真理的理论。

  在确定体外受精可行后,斯台普托开始寻找愿意提供卵子的志愿者。爱德华兹则设计了一个吸取卵母细胞的装置,利用这个装置以及腹腔镜,斯台普托就能从志愿者的输卵管里直接提取卵子了。

  这一次他们选择提取已经成熟的卵子,在适当的培养条件下,受精卵开始分裂,1变2,2变4,4变8。那是人类首次直接观察人类胚胎的早期发育情况。

  不过,来自各方的反对声也越来越强烈。从那时起,爱德华兹和斯台普托面临的不仅仅是科学探索上的艰辛,还有来自舆论的压力。宗教人士认为,受精卵是一个生命的开始,应该享有人类的一切权利,所以用早期人类胚胎做实验是不道德的。

  爱德华兹则反驳说,如果是这样的话,那么当时在英国已经合法的人工流产就是杀人了,此外,宫内节育装置也有杀死早期胚胎的功能。

  当时的新闻媒体也给爱德华兹和斯台普托带来了不少麻烦,记者们不停地把他们的研究和核武器以及反应堆相提并论,认为这些都是科学研究造成灾难的例子。

  爱德华兹在一篇文章中针锋相对地进行了回应:“有些人总是悲观地假定最坏的事情总会发生。核物理不可避免地让人类制造出原子弹,电流的发现导致了电椅的出现,土木工程会用来制造毒气室。”

  相对于宗教和新闻界的批评,科学界同行的批评则造成了更大的影响。1971年,英国医学研究理事会决定停止对两人研究的资助。更糟糕的是,Oldham总医院认为他们占用了医院的资源,所以医院不能再给他们提供房屋和设施进行研究。

  但这一切没有压垮两位坚定的研究者,爱德华兹试着从一些私人基金会获得研究经费,但钱还是不够。斯台普托自掏腰包购买了一些试剂和设备。两人在附近的一家地区医院找到了几间房间,一间用作手术室,一间用作实验室。帮助研究的护士和助手全都是志愿工作。没人领取工资,但是整个团队却气氛融洽,团结一致。

  1971年底,爱德华兹和斯台普托开始试着把发育中的胚胎移植回志愿者的子宫里。他们给志愿者注射促进排卵的药物,然后斯台普托用腹腔镜技术提取发育好的卵子,爱德华兹为卵子在体外受精以后,让受精卵发育几天,成为早期胚胎。最后斯台普托把早期胚胎置入志愿者的子宫里,希望她能怀孕。两人尝试了好几年,失败了100多次,却毫无结果。

  后来爱德华兹才发现胚胎不能在子宫内发育的原因,原来是促进排卵的药物会改变月经周期,当受精卵可以移植回志愿者体内的时候,在促排卵药物的作用下,她正好处于月经来潮期,子宫内膜开始脱落,不能受孕。

  如果不给志愿者注射促进排卵的药物,那么她每次月经周期只能排出一个卵细胞,从技术上来说太困难了。斯台普托一度想尝试利用代孕母亲来解决这个难题,不过被爱德华兹否决了。

  恰好此时一位得力助手需要照料重病的家人,所以不能继续参与研究了。而爱德华兹也在数年的两地往返中逐渐地变得精疲力竭,他希望多陪陪家人。于是研究中断了9个月。斯台普托继续做医生,而爱德华兹把更多的精力转向矿工权利保护上。1974年夏,爱德华兹参与竞争剑桥地区工党候选人失败,又开始思考如何把胚胎植入子宫的问题。

  爱德华兹想,既然促孕药物能改变月经的周期,那么如果通过注入一种激素拖延月经来潮,就可以让志愿者怀孕了。在和斯台普托商量以后,爱德华兹选择了人绒毛膜促性腺激素(hGC),这种激素可以略微延长月经周期。不过因为hGC干扰了雌激素和黄体素在人体内的含量。于是两人又决定使用雌激素和黄体素替代体。

  终于,1975年夏天,一位志愿者怀孕了。得到消息后,整个研究团队都很兴奋,这是4年来的首次成功。斯台普托密切关注病人怀孕的情况。前几周都没问题。

  但将近两个月以后,斯台普托突然发现了可疑情况。他发现胚胎似乎没有在子宫内发育,也就是出现了宫外孕。斯台普托通过腹腔镜确认了这个问题,不在子宫内发育的胚胎注定无法存活,这个志愿者需要立即进行流产手术。手术结束后,爱德华兹眼睁睁地看着这对夫妇离开医院。

  发生在成功触手可及时的失败最让人沮丧,而且,斯台普托将于1978年退休,留给他的时间已经不多了。爱德华兹仔细地分析了之前的案例,他发现一个奇怪的现象,在傍晚和夜里移植的胚胎最容易存活。他猜测这种结果是一种周期性变化的激素以及周围噪音的干扰导致的。

  此外,爱德华兹和斯台普托决定,不施加任何激素,让志愿者在自然情况下排卵。但这样的话,一个女性一次只能排出一颗卵细胞。提取卵细胞的难度和时间准确性的要求大大增加了。为了决定精确地提取卵细胞的时间,爱德华兹决定测量志愿者体内黄体化激素的含量――在排卵期间,这种激素的浓度会以惊人的速度增加。

  聚光灯下的第一个试管婴儿

  利用新方法,爱德华兹和斯台普托试着让3位志愿者怀孕。其中一位志愿者来自英国的布里斯托,她叫莱斯利・布朗。

  莱斯利两侧的输卵管都发生了堵塞,这很可能是因为一次感染造成的。莱斯利和她的丈夫约翰・布朗尝试了9年也没能怀孕,绝望之余,他们找到了爱德华兹和斯台普托。问题不在布朗这边,他和前妻有一个女儿,所以他的精子是正常的。

  1977年11月10日,黄体化激素的检测结果显示莱斯利进入了排卵期。于是斯台普托从她的身上试着提取卵子,过程很不顺利,斯台普托很难找到那颗唯一的卵子,于是他仅仅提取了一些液体,希望卵子就在里面。不过很幸运,爱德华兹在显微镜下发现了那枚卵子。在完成体外受精后,11月12日,斯台普托把包含了8个细胞的早期胚胎植入莱斯利的子宫里。

  几天后,布朗夫妇出院并回到布里斯托的家,所有人都开始了焦急的等待。23天后,爱德华兹给莱斯利做了检测,发现她怀孕了。经过了无数失败,爱德华兹和斯台普托希望能够保密,尤其不希望媒体得到任何消息。

  一切进展顺利,莱斯利怀孕12周以后,超声波显示胎儿发育正常。不过就在这个时候,有人向外界泄露了莱斯利怀孕的消息。世界各地的媒体涌入Oldham,甚至有人试图闯入布朗夫妇的家里。记者们用各种耸人听闻的标题报道这一事件,关于伦理的批评也一波波地到来。

  但是,久经风雨的斯台普托和爱德华兹并没理会,他们只把注意力放在母亲和她家人身上。

  怀孕7个月以后,莱斯利的情况突然恶化,她的血压开始升高,身体开始红肿。经过检查,她得了妊娠毒血症。大约10%的孕妇会得妊娠毒血症,病人的情况变得非常不稳定,血压可能会毫无预兆地突然升高,危及母亲和孩子的生命。

  在这种情况下,早产是一种解决问题的方法,但是莱斯利肚子里的胎儿似乎发育不足,早产会有危险。在两难的抉择中,爱德华兹和斯台普托饱受煎熬。

  莱斯利・布朗秘密地住进了Oldham总医院,这样她可以得到更好的照顾。但还是有人得到了情报。无数记者试图侵入Oldham总医院,他们打扮成清洁工和修理工试图进入医院。甚至有人向医院报告存在炸弹的威胁,Oldham的警察花了两小时才确认这是一个假消息,不过是某个记者希望趁乱拍一张照片而已。

  在此期间,莱斯利的毒血症一直没有消退,但是检测发现胎儿的发育似乎赶上了进度。于是斯台普托决定以剖腹产的方法为第一个试管婴儿接生。

  1978年7月25日下午4点,斯台普托得到了胎儿发育的检测结果。他立刻开始准备手术。为迷惑记者,斯台普托和约翰・布朗下午都假装回家,斯台普托特地开上了他的那辆白色奔驰车。

  半夜,他们又赶回医院。晚上11:38,手术开始,并且进行得非常成功。斯台普托在病人的腹部开了一个口子,用手把胎儿从子宫里拉了出来。晚上11:47,世界上第一位试管婴儿诞生了,她的名字叫露易丝・布朗(Louise Brown)。

  手术成功不久,斯台普托和爱德华兹就离开了Oldham,他们开了全球第一家人工受精诊所,在这个诊所里,诞生了超过6000个试管婴儿。

  爱德华兹和斯台普托持续合作,改进试管婴儿技术,直到1988年斯台普托去世。临终前,露易丝・布朗一直陪在他身边。

  (本文参阅了爱德华兹与斯台普托合著的《A Matter of Life RG. Edwards》(Morrow Press 1980);以及爱德华兹为《自然》、《柳叶刀》等杂志撰写的自述文章。)