今年七月，距離全球首位透過體外受精（IVF）誕生的路易絲·布朗（Louise Joy Brown）誕生已屆滿四十八週年。自那時以來，已有數百萬名試管嬰兒來到這個世界。這在一定程度上歸功於科技的進步，使得試管嬰兒技術更加安全有效。

但它仍不完美。這個過程可能緩慢、痛苦且昂貴——這還只是針對那些有幸能夠獲得治療的人而言。而且，至少有一項指標顯示，近年來試管嬰兒的成功率一直在下降。

生殖是一個複雜的過程，胚胎學家和婦產科醫生仍有許多未知且無法控制的因素。例如，他們不明白為何許多看起來健康的胚胎無法在子宮內著床。他們不總是有辦法解釋為何病患無法懷孕。而且，他們無法總是解釋為何不同個體之間以及不同生育診所之間的試管嬰兒成功率存在巨大差異。

科學家們正在研究所有這些問題以及更多問題。他們正在權衡關於如何使用新的基因工具來分析甚至改變胚胎的複雜倫理問題。同時，旨在標準化治療、消除人為錯誤、提高成功率並使試管嬰兒技術更易於取得的技術，已經開始引領輔助生殖進入一個新時代——一個由AI和機器人輔助的時代。

其中一些技術正在西班牙瓦倫西亞的卡洛斯·西蒙基金會（Carlos Simon Foundation）開發。三月我參訪時，研究人員帶我參觀了實驗室，並向我展示了一種首次用於在體外維持人類子宮存活的裝置。

雖然團隊中的一些成員夢想著建造人造子宮，有一天能夠將胎兒孕育至足月，但他們首先希望利用這些裝置來更深入地了解著床——受精卵接觸子宮內膜、鑽入其中並「孵化」，從而啟動懷孕過程的時刻。

儘管試管嬰兒技術已發展數十年，但這個過程仍然知之甚少。即使是看起來健康的胚胎，著床的成功率也不超過 40% 至 60%。

在目前使用的試管嬰兒技術中，診所可以創造早期胚胎，並等待子宮被認為最易於接受時進行植入，但一旦將胚胎植入子宮，它就只能靠自己了。卡洛斯·西蒙基金會的資深臨床科學家哈維爾·桑塔馬里亞（Xavier Santamaria）及其同事正在試驗一種不同的方法。他們開發了一種裝置，只需按一下按鈕，即可將胚胎注射到子宮內膜中。

在我觀看原型機演示時，桑塔馬里亞拿起他的窺陰器，轉向他「病患」的陰道開口，這實際上只是一個塑膠模型，具有外陰、陰道、子宮和卵巢，以及代表通常會放在支架上的雙腿的兩段短截肢。

他彎下腰往裡看。「胚胎，」他喊道。他的同事、胚胎學家瑪麗亞·帕爾多（Maria Pardo）遞給他一根細針，裡面裝著她剛從培養皿中取出的老鼠胚胎。

桑塔馬里亞的裝置允許將裝有胚胎的針頭連接到一個輸送管。該管還配備了攝影機、燈光和感測器，讓醫生知道針頭何時到達子宮內膜。一旦進入子宮，婦產科醫生就可以看到器官內部，並將管子引導至內膜。

「一切就緒後，您只需按下按鈕，」桑塔馬里亞說著，他用腳踏板啟動了裝置，讓胚胎得以注射。「它進去了。」

該團隊剛剛開始對該裝置進行試驗；到目前為止，不到 10 名女性接受了該手術，其中沒有人懷孕。但基金會主任卡洛斯·西蒙（Carlos Simon）對此表示樂觀，他指出，試管嬰兒技術的發明者在路易絲·布朗出生前必須進行超過 160 個週期（在 1969 年至 1978 年間，該團隊對 250 人進行了 457 個週期，僅產生了兩次活產）。「試驗仍在進行中，」他說。

試管嬰兒技術長期以來面臨的一個挑戰是選擇。假設您從一方收集了 10 顆卵子，並從另一方獲得了看起來不錯的精液樣本。您如何選擇要使用的細胞？一旦產生的胚胎在培養皿中培養了幾天，同樣的問題就出現了：您應該將哪個胚胎轉移到子宮？

傳統上，這些判斷是憑肉眼做出的。胚胎學家實際上會挑選那些在形狀上看起來最好的，或者在精子方面，挑選那些運動能力最好的。但科學家們一直在尋找替代方案。在過去的十年左右，許多人轉向基因檢測，以暗示哪些胚胎最有機會孕育出健康的嬰兒。

最常用的測試稱為 PGT-A，代表非整倍體胚胎植入前基因檢測。非整倍體本質上是指染色體數量「不正確」，人們認為具有這些特徵的胚胎更有可能因流產而丟失，或可能發育成患有遺傳疾病的嬰兒。

一旦胚胎學家在實驗室中創造了胚胎，他們就可以取下幾顆細胞進行非整倍體檢測。波士頓 IVF 的生殖內分泌學家艾倫·彭齊亞斯（Alan Penzias）表示，這些測試對 38 歲以上的女性尤其有益。「您開始看到改善：更多的嬰兒和更少的流產，」他說。這些測試可以縮短懷孕時間。

這種基因檢測之所以成為可能，歸功於多項技術進步——不僅是基因組學，還有將胚胎在培養皿中存活五到六天的能力，以及在細胞進行檢測時冷凍胚胎並在結果出來後解凍胚胎的技術。而且它已經變得非常流行——有些診所對他們所有的胚胎都進行 PGT-A 測試。

但紐約市人類生殖中心（Center for Human Reproduction）的生殖內分泌學家索尼婭·蓋耶特-拉富恩特（Sonia Gayete-Lafuente）表示，PGT-A 無法提供未來嬰兒基因組的完美讀數。而且，有些異常情況可能會隨著時間的推移自行糾正。蓋耶特-拉富恩特及其同事已經將一些「異常」胚胎轉移到患者的子宮中，並看到它們發育成完全健康的兒童，她說。

其他形式的 PGT 甚至更具爭議性。PGT-P 測試旨在預測胚胎發展複雜特徵的機率，這些特徵依賴於多個基因，包括疾病，但也包括身高等身體特徵或智商等認知因素。這些測試是新的，在包括英國在內的一些國家是非法的。但在美國，它們正在 gaining ground。Nucleus Genomics——一家邀請客戶「擁有他們最好的寶貝」的公司——承諾預測從眼睛顏色、智力到左撇子和阿茲海默症風險等各種特徵。

當我問 IVF 從業人員，如果患者要求這項服務，他們會如何回應時，大多數人都迴避了這個問題，並告訴我沒有足夠的證據表明這些測試實際上有效。他們還警告說，選擇一種特徵可能會無意中引入新的風險。沒有人似乎特別熱衷於將基因檢測用於預防嚴重疾病以外的任何目的。

有些人似乎對 AI 的潛力更感興趣。畢竟，AI 工具通常擅長識別模式。許多研究人員試圖訓練工具來識別健康的精子、卵子和胚胎。

他們也取得了一些成功。紐約哥倫比亞大學醫學中心的一個團隊開發了一種使用 AI 檢查精液樣本的裝置，該樣本來自只有少量健康精子的男性。胚胎學家可能難以在這樣的樣本中找到一個健康的精子。但精子追蹤與回收系統（Sperm Tracking and Recovery, STAR）每小時可以分析超過一百萬張顯微鏡圖像。它已經被用於創造健康的胚胎。該項工作的團隊於去年十一月宣布了第一例由此治療產生的懷孕。

其他團隊正在利用 AI 工具以更戲劇性的方式推進 IVF。大約十年前，一位名叫亞歷杭德羅·查維茲-巴迪奧拉（Alejandro Chavez-Badiola）的生殖內分泌學家開始開發一種用於對胚胎進行排序的 AI 工具，另一種用於對卵子進行排序，還有一種用於選擇精子。他回憶說，他意識到這些工具是「有潛力在未來驅動機器人的大腦」，他說。

在 2020 年代初期，查維茲-巴迪奧拉及其同事決定結合技術，開發一個自動化的 IVF 系統。理論上，一個配備了 AI 工具的機器人系統可以完成 IVF 過程所需的大部分步驟：選擇卵子和精子，使卵子受精以創造胚胎，在培養皿中培養這些胚胎，並選擇「最佳」的胚胎進行轉移。這樣的系統可以「以標準化的方式完成所有事情」，而不會感到疲倦，他說。

查維茲-巴迪奧拉，現任 Conceivable 的創始人兼首席醫療官，開始透過對常規 IVF 設備進行電動化並將其連接到電腦來建造原型機。他和他的同事們開始用動物細胞測試他們的系統，然後最終轉向人體細胞。「我們能夠證明，整合機器人來自動化 IVF 的不同步驟是可行的，」他說。

該裝置現在正被用於準備精子和卵子以及創造胚胎。至少有 19 名兒童在自動化 IVF 後出生。現在還處於早期階段，但查維茲-巴迪奧拉希望該機器的未來迭代每年能夠處理數千個 IVF 週期，從而可能使該手術更經濟實惠且易於取得。

該領域的許多人對 Conceivable 等自動化設備的潛力感到興奮。「這為胚胎學家節省了所有時間，」義大利 IVIRMA 生育中心網絡的臨床胚胎學家兼科學總監勞拉·里恩齊（Laura Rienzi）說。她也希望這有助於標準化 IVF 治療。「自動化將使每個患者在世界上的每個實驗室都能以相同的方式得到治療，」她說。

然而，有一個問題：所有這些技術都依賴於最初至少有一些健康的精子、卵子和胚胎。胚胎學家和 IVF 患者必須利用他們所擁有的。而有時，他們所擁有的將無法產生健康的嬰兒。

這就是為什麼一些科學家提出了一個有爭議的想法：使用 CRISPR 等基因編輯技術，在植入 IVF 胚胎之前對其基因組進行微調。生物物理學家何建奎（He Jiankui）在 2010 年代後期聲名狼藉地採用了這種方法，創造了導致三名兒童出生的胚胎。他受到了科學界的廣泛譴責，並最終在中國監獄服刑三年。

他的前伴侶凱西·蒂（Cathy Tie），現任初創公司 Origin Genomics 的負責人，正在將這項技術作為預防兒童嚴重疾病的一種潛在方法。在最近於海斯廷斯生物倫理中心（Hastings Center for Bioethics）舉行的一次活動中，蒂主張使用胚胎編輯來預防囊性纖維化、亨丁頓氏症和鐮狀細胞貧血等疾病。

從技術、法律或倫理角度來看，這並不容易。已知由單基因突變引起的疾病是很好的首批候選者，但正如人類生殖中心（Center for Human Reproduction）的蓋耶特-拉富恩特所指出的，大多數疾病要複雜得多。「我希望我們能了解每種疾病的遺傳基礎，以便能夠預防它，」她說。到目前為止，我們還不能。此外，大多數疾病都會受到我們的飲食、行為和環境以及基因的影響。

目前的情況是，沒有人知道編輯人類胚胎以消除一種疾病的風險是否會增加未來孩子罹患其他疾病的風險。一些科學家擔心，這種編輯可能會滑向基因增強或優生學的坡道。

里恩齊希望這項技術能夠以安全的方式開發，並在監管監督下進行，僅用於治療特定疾病。「必須在法律框架內進行，」她說。「但對我來說，這是一個夢想。」

與此同時，隨著新技術的發展，該領域似乎將繼續轉型，這些技術已經在創造健康的嬰兒。請密切關注。

該團隊計劃研究子宮疾病和懷孕早期階段——並可能培養人類胎兒。

一位老年學家希望他的保存大腦能夠被重新激活。低溫保存更有可能用於器官移植。

合成生物學家對製造微生物的鏡像圖像的想法感到著迷。然後事情變得複雜起來。

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