從肉眼到 AI,橫跨 1 世紀的體外受精生育革命

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圖片來源:路透社

不少男女渴望成為父母,卻因為身體問題,即使備孕多年,仍難有一子。傷心失望之餘,還要承受各種壓力,這種求而不得之苦,不足為外人道。幸而數十年來,一眾專家致力提升人類的生育能力,從首位成功令人類卵子在體外受精的女科學家,到現時利用人工智能(AI)篩選胚胎的新創公司,令更多人得以孕育生命,一償素願。

說到人類生殖醫學上的重大突破,不得不提 Miriam Menkin 這號人物。1900 年,她在拉脫維亞出生,後隨家人移民美國。自幼對科學感興趣的 Menkin,1922 年於康奈爾大學畢業,獲得組織學和比較解剖學學位,翌年再於哥倫比亞大學取得遺傳學碩士,但當她想要步父親後塵從醫時,卻被兩間頂級醫學院拒收。Menkin 改為嫁予哈佛醫科生 Valy,擔任秘書助丈夫完成學業。

正是這個時候,Menkin 開始涉足生育科學。她參加細菌學和胚胎學課程,並因在實驗室幫丈夫忙,遇到生物學家 Gregory Pincus。這位「科學怪人」創造了一種「無父兔」,並在培養皿受精,長成健康的成年兔子。當年 Menkin 按要求,從垂體提取兩種關鍵激素,注入雌性兔子的子宮使牠們排卵,操作愈發熟練。但 1937 年,Pincus 未能獲得終身教席,要返回英國,她亦失去這份工作。

Miriam Menkin 致力研究的同時,亦忙於照顧女兒 Lucy。 圖片來源:哈佛大學 Countway 圖書館醫學史研究中心

惟生育專家 John Rock 接手,把 Pincus 對動物的見識用於臨床研究,Menkin 則獲聘擔任技術員,以達成體外受精的目標。此後每個星期二的早上 8 時,她都會在醫院地牢一間手術室外等候,幸運的話,就能獲 Rock 交予剛從病人身上摘下的一小部分卵巢(通常是個卵泡),然後跑上 4 層樓到實驗室,將其切開尋找卵子。多數人用顯微鏡也難找一個,但她憑肉眼就能找出卵子,甚至能看出是變形或正常。

如是者,Menkin 形成一個常規:週二尋卵子、週三將其與精子結合、週四祈禱、週五看結果。可惜,每個星期五她看到的,都只有一顆未受精的卵子,以及一堆死掉的精子。6 年來,她進行了 138 次試驗。直至 1944 年 2 月一個星期二,她通宵照顧幼女而缺乏睡眠,翌日讓精子和卵子「相處」時,因為太睏而忘了計時,當醒過來時已由慣常的 30 分鐘變成 1 小時。沒想到,這樣反令「奇蹟」出現。

就在那個週五,當 Menkin 返回實驗室打開孵化器的門,她看到了那些細胞融合起來並正在分裂,目睹全球首個在玻璃瓶內受精的人類胚胎。激動的同時,她立刻致電 Rock 通知喜訊,大批人士亦聞訊而至。「所有人都跑來看這個有史以來最小的人類嬰兒。」為了保存這個極為珍貴的受精卵,Menkin 需要逐滴添加液體,長時間重複此舉,直到深夜。

1944 年,首個體外受精卵面世。 圖片來源:哈佛大學 Countway 圖書館醫學史研究中心

可惜,這個受精卵最後流失了,Menkin 形容是「在試管內首次流產」。她往後曾 3 度成就此事,創造出另一個兩細胞受精卵和兩個三細胞受精卵,並固定在玻璃上,染成紅色和藍色,送到華盛頓卡內基研究所。她形容這些標本是「我們的驕傲和喜悅」,因為它們證明了「毫無疑問,我們有了那個卵子」。當她與 Rock 抵達研究所所在的巴爾的摩,已收到數百封來自不育婦女的信,問科學能否治好她們。

Menkin 的成就開創了生殖技術的新紀元。1978 年,全球首名試管嬰兒 Louise Brown 誕生,而在不久以後,體外人工受孕(IVF)發展成龐大商機。2017 年,美國 284,385 宗嘗試輔助生殖的個案中,IVF 佔了大多數,共有 78,052 位新生兒。但根據美國疾病管制與預防中心的數據,目前試管嬰兒的出生率差異很大,從 35 歲女性的 31% 到 42 歲以上女性的 3% 左右。

許多婦女為了懷孕,最終必須經歷多輪體外人工受孕,過程耗時而昂貴,亦能使人情緒備受折磨。一些學術人員和新創公司正在研究,在生育領域應用 AI 技術。他們表示,AI 可以通過選擇最有活力的胚胎以助患者早日懷孕。胚胎學家亦認為,AI 可以找出人眼看不到的胚胎異常。由兩名越南年青人在澳洲創立的 Harrison.AI,正是其中一間致力運用 AI 以改善不育問題的新創公司。

Dimitry Tran 是澳洲公司 Harrison.AI 的創辦人之一。

Harrison.AI 正在研發一套 AI 系統,以預測特定的胚胎會否發展出胎兒心跳,提高體外人工受孕的成功率。創辦人之一的 Dimitry Tran 解釋,過去的體外人工受孕從 20 個受精胚胎選出 5 個注入母體,有可能誕下多胞胎,對孕婦亦有一定危險性。Harrison.AI 則以大數據及錄影方式,在 5 天內紀錄各個胚胎的活躍情況,綜合近萬項數據後,找出最易成功的胚胎。

Tran 解釋,普通婦科醫生選取能夠生育的胚胎,成功率為 65%,但其系統在篩選能否成孕的胚胎上,有效率達 93%。此技術獲全球最大的體外人工受孕診所 Virtus Health 採用,在澳洲及歐洲已服務逾 2,000 名病人,與診所簽署的合作協議則達 1,100 萬美元,去年 10 月的 A 輪融資亦獲維港投資參與。他強調 AI 乃協助診斷,最終仍由醫生建議採用何種方式,但相信病人傾向選擇成功率較高的方案。