首批利用精子注射机器人受孕的婴儿已经出生
去年春天,巴塞罗那的工程师们将他们设计的精子注射机器人打包,通过 DHL 寄往纽约市。他们随后将其送到了那里的一家名为新希望生育中心的诊所,在那里他们将这台仪器重新组装起来,组装了一台显微镜、一根机械针、一个微型培养皿和一台笔记本电脑。
然后,一位没有生育医学实际经验的工程师使用索尼 PlayStation 5 控制器定位机器人针。通过摄像头观察人类卵子,然后它自行向前移动,穿透卵子并落下一个精子细胞。总共,该机器人被用来使十几个卵子受精。
研究人员表示,手术的结果是产生了健康的胚胎,现在已有两个女婴,他们声称她们是第一个通过“机器人”受精后出生的人。
“我很平静。就在那一刻,我想,‘这只是又一个实验而已,’”负责精子注射装置的机械工程学生爱德华·阿尔巴 (Eduard Alba) 说。
开发该机器人的初创公司Overture Life表示,该设备是实现体外受精(IVF)自动化的第一步,可能使该程序比现在更便宜、更普遍。
目前,IVF实验室配备了经过培训的胚胎学家,他们每年的收入高达125,000美元,在显微镜下使用超细空心针小心地处理精子和卵子。
但一些初创公司表示,整个过程可以自动进行,或几乎自动进行。例如,Overture 已提交专利申请,描述了一种用于微型 IVF 实验室的“生物芯片”,该芯片配有隐藏的储存器,其中装有生长液,还有供精子蠕动的微小通道。
实验室培养人类性细胞竞赛
“想象一下,精子和卵子被放进一个盒子里,五天后胚胎就会被取出来,”获奖遗传学家、这家西班牙公司的首席创新官圣地亚哥·穆内 (Santiago Munné) 说。他认为,如果体外受精可以在一台台式仪器内进行,患者可能就不需要去专科诊所了,在美国,一次怀孕尝试的费用可能高达 2 万美元。相反,他说,患者的卵子可能会直接被输入妇科医生办公室的自动生育系统中。“这必须更便宜。如果有医生能做到这一点,那将是真的,”穆内说。
《麻省理工技术评论》列出了六家目标相似的初创公司,包括AutoIVF、IVF 2.0、Conceivable Life Sciences和Fertilis。其中一些公司起源于专门研究微型芯片实验室技术的大学实验室。
到目前为止,Overture 已筹集最多资金:来自 Khosla Ventures 和 YouTube 前首席执行官苏珊·沃西基 (Susan Wojcicki) 等投资者的约 3700 万美元。
更多婴儿
企业家们表示,IVF自动化的主要目标很简单:生育更多婴儿。全球每年约有50万名婴儿通过IVF出生,但大多数需要生育帮助的人无法获得生育药物或无法支付费用。
“我们怎样才能将每年 50 万名婴儿增加到 3000 万名婴儿?”前生育医生、现管理一家投资基金的 David Sable 问道。“如果你像经营定制厨房一样经营每个实验室,你就无法做到这一点,这就是 IVF 面临的挑战。40 年来,科学研究成果卓著,但系统工程却平庸无奇。”
虽然一体化的生育机器目前还不存在,但即使将部分过程自动化,如注射精子、冷冻卵子或培育胚胎,也可以降低体外受精的成本,并最终支持更激进的创新,如基因编辑甚至人造子宫。
但实现体外受精的完全自动化绝非易事。想象一下制造机器人牙医的情景。试管受孕涉及十几个步骤,而 Overture 的机器人目前只执行了其中的一个步骤,而且只是部分步骤。
一段视频展示了 Overture Life Sciences 公司“机器人”对卵子进行受精的过程。一根振动针刺穿卵子,将一个精子细胞放入其中。

“这个概念很了不起,但这只是一小步,”威尔康奈尔医学中心的生育医生詹皮耶罗·巴勒莫 (Gianpiero Palermo) 表示,他因在 20 世纪 90 年代开发出卵胞浆内单精子注射 (ICSI) 而受到赞誉。巴勒莫指出,Overture 的研究人员在将精子装入注射器针头等任务上仍然依赖一些手动辅助。“在我看来,这还不是机器人 ICSI,”他说。
其他医生则对机器人能否或应该在短期内取代胚胎学家持怀疑态度。哥伦比亚大学生育诊所主任泽夫·威廉姆斯 (Zev Williams) 表示:“你拿起精子,尽可能小心地将其放入卵子中,尽量减少创伤。”他说,就目前而言,“人类比机器要好得多。”
他的中心确实开发了机器人,但其目的更为有限:分配微小的液滴供胚胎生长。“液滴大小不同对胚胎不利,”威廉姆斯说。“一遍又一遍地制造相同的液滴——这就是机器人的闪光点。”他称这是将自动化引入实验室的“低风险”方式。
去年秋天,Overture 的研究人员和新希望的医生发表了一篇关于他们使用该机器人的研究报告,声称两名患者已经怀孕。新希望创始人兼报告的资深作者 John Zhang 表示,这是在获得研究伦理批准后做出的。
新希望卵子捐赠协调员珍妮·卢表示,这两个孩子现在都已经出生。《麻省理工技术评论》采访了其中一名孩子的父亲。
“这太疯狂了,不是吗?”这位不愿透露姓名的父亲说道。“他们说到目前为止,这项工作都是手工完成的。”
他说,他和伴侣之前曾尝试过几次试管受精,但都没有成功。两次机器人注射都涉及捐赠卵子,这些卵子是免费提供给患者的(否则可能要花费 15,000 美元)。在每次注射中,卵子受精并发育成胚胎后,都会植入患者的子宫。
捐献卵子最常用于年龄较大(40 多岁)且无法通过其他方式怀孕的患者。
由于自动化无法直接解决卵子老化问题,因此 IVF 实验室也无法解决导致生育治疗失败的这一棘手问题。然而,自动化可以让医生开始精确测量他们的工作,从而让他们能够微调他们的程序。即使成功率略有提高,也可能意味着每年多生出数万个婴儿。