Development of In-vitro fertilization: Nobel Prize in 2010

2022-04-17

我们经常在新闻中可以看到,一些通过医学手段生育双胞胎的例子,这里就离不开体外受精的技术。你知道吗,这其实是一项获得了2010年诺贝尔医学奖的发现,获奖人是英国科学家Robert G. Edwards。Robert G. Edwards可能是真正意义上的“送子观音”。

The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2010 to Robert G. Edwards for the development of in vitro fertilization

想起双胞胎,大家的第一反应就是长得一模一样。如果是龙凤胎,那肯定是长得不一样,因为性别不同,因为龙凤胎必然是异卵双生。其实,即便是同一性别的双胞胎,也可能长得不一样。因为双胞胎也分为同卵双生,和异卵双生。同卵双生的双胞胎则长相相同,而异卵双生的双胞胎则和平常的兄弟姐妹一样,长相不同。生活中,好像存在一个规律,那就是自然状况下,在家族中有双胞胎的准爸爸妈妈,生育双胞胎的概率,明显高于家族中没有双胞胎先例的家庭。这表示遗传因素肯定与怀有双胞胎的概率有关。

Summary

早在20世纪50年代,爱德华兹就预见到试管受精可以作为治疗不孕症的有效手段。他系统地工作以实现他的目标,发现了人类受精的重要原理,并成功地在试管(或更准确地说,细胞培养皿)中实现了人类卵细胞的受精。1978年7月25日,世界上第一个“试管婴儿”诞生,他的努力终于取得了成功。在接下来的几年里,爱德华兹和他的同事改进了体外受精技术,并与世界各地的同事分享。

到目前为止,大约有400万人通过试管婴儿技术出生。他们中的许多人现在已经成年,有些人已经为人父母。一个新的医学领域出现了,罗伯特·爱德华兹(Robert Edwards)领导了从基本发现到目前成功的体外受精疗法的整个过程。他的贡献是现代医学发展的一个里程碑。

Infertility – a medical and psychological problem

全世界超过10%的夫妇不能生育。对他们中的许多人来说,这是一个巨大的失望,对一些人来说,这还会造成终生的心理创伤。在过去,医学帮助这些人的机会有限。今天,情况完全不同。体外受精(IVF)是精子和卵子在体内不能相遇时的一种既定疗法。

Basic research bears fruit

英国科学家罗伯特·爱德华兹在20世纪50年代开始了他关于受精生物学的基础研究。他很快意识到体外受精可能是治疗不孕症的一种可能方法。其他科学家已经证明,当添加精子时,兔子的卵细胞可以在试管中受精,从而产生后代。爱德华兹决定研究是否可以用类似的方法使人类卵细胞受精。

事实证明,人类的卵子与兔子的卵子有着完全不同的生命周期。在与几个不同的同事一起进行的一系列实验研究中,爱德华兹有了一些基本的发现。他阐明了人类卵子是如何成熟的,不同的激素是如何调节它们的成熟的,以及卵子在什么时候对受精的精子敏感。他还确定了在何种条件下精子被激活并有能力使卵子受精。1969年,他的努力获得了成功,人类卵子首次在试管中受精。

尽管取得了这些成功,但仍然存在一个重大问题。受精卵的发育仅限于单细胞分裂。爱德华兹怀疑,卵巢中已经成熟的卵子在被取出进行体外受精之前会发挥更好的功能,并寻找以安全方式获得这些卵子的可能方法。

From experiment to clinical medicine

爱德华兹联系了妇科医生帕特里克·斯特普托。他成为了一名临床医生,与爱德华兹一起,将体外受精从实验发展到实用医学。斯特普托是腹腔镜技术的先驱之一,这在当时是一种新的、有争议的技术。它允许通过光学仪器检查卵巢。斯特普托使用腹腔镜从卵巢中取出卵子,爱德华兹将卵子放入细胞培养中,并加入精子。受精卵细胞现在分裂多次,形成早期胚胎,大小为8个细胞。

这些早期研究很有希望,但医学研究理事会决定不资助该项目的继续。然而,一笔私人捐赠让这项工作得以继续。这项研究也成为由爱德华兹本人发起的一场激烈的伦理辩论的主题。一些宗教领袖、伦理学家和科学家要求停止该项目,而其他人则表示支持。

The birth of Louise Brown – an historic event

多亏了这次捐赠,爱德华兹和斯特普托可以继续他们的研究。通过分析患者的激素水平,他们可以确定最佳的授精时间点,最大限度地提高成功的机会。1977年,莱斯利和约翰·布朗在经历了9年的生育失败后来到了这家诊所。他们进行了体外受精治疗,当受精卵发育成有8个细胞的胚胎时,就把它还给了布朗太太。1978年7月25日,一名健康的婴儿路易斯·布朗在足月怀孕后通过剖腹产出生。体外受精已经从想象变成了现实,医学的新时代已经开始。

IVF is refined and spreads around the world

爱德华兹和斯特普托在剑桥建立了伯恩霍尔诊所,这是世界上第一个试管婴儿治疗中心。斯特普托在1988年去世前一直担任医疗主任,爱德华兹在退休前一直担任研究主管。来自世界各地的妇科医生和细胞生物学家在伯恩霍尔接受培训,在那里试管受精的方法不断完善。到1986年,已经有1000名婴儿通过试管受精在伯恩霍尔出生,约占当时世界上通过试管受精出生的儿童的一半。

今天,体外受精已经成为全世界公认的治疗方法。它经历了几次重要的改进。例如,单个精子可以直接微注射到培养皿中的卵细胞中。该方法提高了体外受精治疗男性不育症的效果。此外,适合体外受精的成熟卵子可以通过超声识别,并使用精细的注射器而不是通过腹腔镜取出。

体外受精是一种安全有效的治疗方法。20-30%的受精卵能孕育出孩子。并发症包括早产,但非常罕见,特别是当只有一个卵子植入母亲体内时。长期随访研究表明,试管婴儿和其他儿童一样健康。

大约有400万人通过试管婴儿技术出生。路易丝·布朗和其他几个试管婴儿自己也生了孩子;这可能是体外受精治疗安全性和成功的最好证据。今天,罗伯特·爱德华兹的愿景已经成为现实,为全世界的不孕症患者带来了欢乐。

References:

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  • Steptoe PC, Edwards RG. Birth after the reimplantation of a human embryo. Lancet 1978; 2:366.
  • Edwards RG. The bumpy road to human in vitro fertilization. Nature Med 2001; 7:1091-4.