去年春天，巴塞罗那的工程师们把他们设计的精子注射机器人打包好，通过DHL快递送到了纽约市。他们跟着它来到了一家名为新希望生育中心的诊所，在那里他们把仪器重新组装起来，组装了一台显微镜、一根机械化的针头、一个微型培养皿和一台笔记本电脑。
然后，其中一名没有生育医学经验的工程师使用索尼PlayStation 5控制器来定位机器人针头。它通过摄像头看到一个人类卵子，然后自己向前移动，穿透卵子，落下一个精子。总的来说，这个机器人被用来使十几个卵子受精。
研究人员说，这个过程的结果是获得了健康的胚胎——现在又有了两个女婴，他们声称这是世界上首例由“机器人”受精后出生的人类。
“我很平静。就在那一刻，我想，‘这只是又一个实验，’”负责精子注射装置的机械工程师爱德华阿尔巴（Eduard Alba）说。
开发这款机器人的初创公司“序曲生命”称，这款设备是体外受精（ IVF ）自动化的第一步，有可能让这个过程比现在更便宜，更普及。
目前，体外受精实验室的工作人员都是训练有素的胚胎学家，他们在显微镜下用超薄空心针小心地处理精子和卵子，年收入高达12.5万美元。
但一些初创公司表示，整个过程可以自动完成，或者几乎可以自动完成。例如，Overture公司已经提交了一份专利申请，描述了一种用于试管婴儿实验室的微型“生物芯片”，包括含有生长液的隐藏容器和供精子蠕动的微小通道。
“想象一下一个盒子，里面放着精子和卵子，五天后胚胎就出来了，”获奖遗传学家圣地亚哥·穆恩说，他是这家西班牙公司的首席创新官。他认为，如果试管婴儿可以在台式仪器内进行，患者可能永远不需要去专门的诊所，在美国，一次怀孕的尝试就要花费2万美元。相反，他说，患者的卵子可以直接被送入妇科医生办公室的自动生育系统。“得便宜点。如果任何一个医生都能做到这一点，那就是”蒙恩说。
《麻省理工科技评论》（ MIT Technology Review ）列出了六家有着类似目标的初创公司，它们的名字包括自动试管婴儿2.0、可想象生命科学公司和受精公司。其中一些公司的根就在专门从事微型芯片实验室技术的大学实验室里。
到目前为止，Overture已经筹集了最多的资金：从科斯拉风险投资公司（Khosla Ventures）和YouTube前首席执行官苏珊沃西基（Susan Wojcicki）等投资者那里筹集了约3700万美元。
更多婴儿
企业家们说，实现试管婴儿自动化的主要目标很简单：那就是制造更多的婴儿。大约有五十万全球每年都有孩子通过试管婴儿出生，但大多数需要帮助生孩子的人没有获得生育药物或负担不起。
“我们是如何从每年50万婴儿增加到3000万的呢？””大卫·塞布尔曾是一名生育医生，现在经营一家投资基金。“如果你把每个实验室都当成定制的手工厨房，你就做不到，这就是试管婴儿面临的挑战。这是40年来杰出的科学和真正平庸的系统工程。”
虽然目前还不存在一个完整的生育机器，但即使是将注射精子、冷冻卵子或培育胚胎等部分过程自动化，也可能降低体外受精的成本，并最终支持更激进的创新，比如基因编辑，甚至人工子宫。
但要完全自动化试管婴儿并不容易。想象一下，试着做一个机器人牙医。试管受孕涉及十几道程序，而Overture公司的机器人目前只完成了其中的一项，而且只是部分完成。
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序曲生命科学公司的一段视频展示了一个卵子的“机器人”受精。一根振动的针刺穿卵子，沉积一个精子细胞
威尔康奈尔医学中心(Weill Cornell Medical Center)的生育医生吉安皮耶罗·巴勒莫(Gianpiero Palermo)说：“这个概念非同寻常，但这是婴儿迈出的一步。”帕勒莫在上世纪90年代开发了称为ICSI的受精程序。巴勒莫指出，Overture的研究人员仍然依靠一些人工帮助来完成一些任务，比如将精子细胞装入注射器针头。“在我看来，这还不是机器人ICSI，”他说。
其他医生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·威廉姆斯说：“你把一个精子放入一个卵子中，尽可能地小心，尽量减少创伤。”就目前而言，“人类远比机器好得多，”他说。
他的中心确实开发了一个机器人，但它有一个更有限的目标：分配微小的液滴的生长培养基中的胚胎生长。威廉姆斯说：“如果液滴大小不同，这对胚胎没有好处。”“一次又一次地制造相同的水滴——这就是机器人可以发光的地方。”他称之为将自动化引入实验室的“低风险”方式。
微型支架
实现概念自动化的一个障碍是所谓的微流体——芯片实验室技术的另一个名字——还没有达到它的炒作。
杰瑞米·汤普森是澳大利亚阿德莱德的一名胚胎学家，他说，他的职业生涯都在研究如何让胚胎在实验室里成长时“生活得更好”。但直到最近，他说，他对微流体系统的修修补补产生了一个明确的结果：“胡说八道没成功。” 汤普森说，体外受精仍然是一个手动的过程，部分原因是没有人愿意把一个胚胎——一个潜在的人——托付给一个微型装置，在那里它可能会被像气泡一样小的东西困住或伤害。
由Fertilis开发的3D打印微型摇篮被设计用来携带一个人类卵细胞
然而，几年前，汤普森看到了一个小埃菲尔铁塔的图像，只有一毫米高。它是用一种新型的添加剂3D打印制造的，在这种打印中，光束的目标是使液体聚合物硬化。他认为这是必要的突破，因为这将让他建立“一个盒子或一个围绕胚胎的笼子”。
从那以后，他创办的一家名为Fertilis的初创公司已经筹集了几百万美元，用于打印所谓的透明“豆荚”或“微型摇篮”。“ 这个想法是，一旦一个卵子被放入一个容器中，它可以更容易地处理和连接到其他设备，如泵添加微量溶液。
在Fertilis的一个豆荚里，一个卵子放在一个不比水珠大的容器里，但容器本身足够大，可以用小钳子夹起来。Fertilis发表的论文显示，它可以快速冷冻摇篮内的卵子，并通过用针推进精子使其受精。
一个人的卵子大约有0.1毫米宽，在人眼所能看到的范围之内。现在，为了移动一个，一个胚胎学家会把它塞进一根空心的针头里，然后再喷出来。但是汤普森说，一旦进入公司的摇篮，卵子就可以受精并发育成胚胎，就像在传送带上一样，在机器人实验室的各个站中移动。“我们的整个故事是尽量减少对胚胎和卵子的压力，”他说。
汤普森希望有一天，当医生从妇女的卵巢中收集卵子时，它们将被直接放入一个微型摇篮中，然后由机器人照顾，直到它们成为健康的胚胎。“这就是我的愿景，”他说。
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一段通过显微镜拍摄的视频显示，一个微针穿透了3D打印的卵子，直径约0.1毫米
《麻省理工科技评论》发现，一家名为 AutoIVF 的公司，从马萨诸塞州总医院-哈佛大学微流体实验室剥离出来，已经获得了 400 多万美元的联邦拨款，以开发这种卵子收集系统。该公司称该技术为“OvaReady”。
卵子收集发生在患者接受生育激素治疗后。然后，医生使用一个真空动力的探测器来收集卵巢中成熟的卵细胞。由于它们漂浮在液体碎片中，并被包裹在保护组织中，胚胎学家需要手动找到每一个细胞，然后用玻璃吸管轻轻地清洁它们。
AutoIVF的一位高管Emre Ozkumur拒绝讨论该项目，因为该公司希望“在雷达下多待一会儿”但该公司的拨款和专利文件显示，该公司正在测试一种设备，这种设备可以发现并分离卵子，然后自动将卵子从周围的组织中剥离出来，方法可能是让卵子嗖嗖地穿过一个类似于显微镜下奶酪刨丝器的东西。
精子追踪器
一旦有了卵子，医生就需要将其与精子进行匹配。为了帮助他们选择合适的精子，墨西哥的生育医生亚历杭德罗·查韦斯-巴迪奥拉（Alejandro Chavez-Badiola）成立了一家名为IVF 2.0的公司，开发了一种软件，对在培养皿中游动的精子进行排序和分析。这类似于计算机视觉程序跟踪运动员在球场上奔跑、碰撞和转换方向。
这项工作是通过评估精子的形状和观察它们的游泳能力来识别健康的精子。“Chavez-Badiola说：“活力是精子健康和正常的最终表现。”虽然一个人一次只能盯着几个精子，但电脑却不面临这个限制。”我们人类善于将注意力集中在一点上。我们可以评估5个或10个精子，但你不能评估50个，“查维斯-巴迪奥拉说。
他的试管婴儿诊所正在对人类和计算机挑选的精子进行一项面对面的研究，以观察哪种精子能生出更多的婴儿。到目前为止，计算机持有一个小的优势。
“我们并不声称它比人类更好，但我们确实声称它和人类一样好。而且它永远不会累。一个人必须在早上8点，喝完咖啡后，在电话里吵了一架后，”他说。
查韦斯-巴迪奥拉说，这种软件将是“指挥未来自动化实验室的大脑”。今年，他将自己的精子追踪项目卖给了可想象的生命科学公司，这是另一家在纽约成立的体外受精自动化初创公司，查韦斯-巴迪奥拉将在那里担任首席产品官。参加该公司的还有雅克·科恩，一位著名的胚胎学家，他曾在英国诊所工作，1978年第一个IVF婴儿出生在那里。
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由IVF 2.0开发的一个计算机系统使用图像识别软件对游动的精子进行跟踪和分级
可以想象的是，它计划建立一个“自主”的机器人工作站，可以使卵子受精和培育胚胎，并希望在今年展示所有关键步骤。但科恩允许自动化可能需要一段时间才能成为现实。“这将一步一步地发生，”他说。“即使是看似明显的事情，也需要10年才能流行起来，20年才能成为常规。”
背后的投资者认为，他们可以通过扩大IVF的使用来获利。几乎可以肯定的是，IVF产业可能会增长到目前规模的五到十倍。在美国，只有不到2%的孩子是以这种方式出生的，但在丹麦，手术是免费和鼓励的，这个数字接近10%。
说：“这才是真正的需求阿兰·穆雷他是一位有软件和合作空间背景的企业家，他与他的商业伙伴乔舒亚·艾布拉姆共同创建了“可想象”公司。他说：“挑战在于，这些富有而又古怪的国家能够做到这一点，但世界其他国家却做不到。但他们已经证明了人类真正的需要。“他们用金钱做的事，我们需要用技术来做。”
默里估计，在美国，试管婴儿的平均费用为8.3万美元，如果算上失败的话，这是很常见的。他说，他的公司的目标是降低70%的成本，他说，如果成功率提高，这是可能发生的。
但这并不是说机器人会降低试管受精的成本，也不会把节省下来的钱转嫁给病人。怀孕科学公司Fecundis的顾问兼首席执行官丽塔·瓦塞纳(RitaVassena)说，该领域有在不显著提高怀孕率的情况下引入创新的历史。“趋势是将测试和技术堆积在一起(…)而不是真正的努力，以降低准入壁垒，“她说。
未来世界
去年秋天，序曲的研究人员和新希望的医生发表了描述他们的工作与机器人，声称有两个病人已经怀孕。新希望创始人、该报告的资深作者张约翰（John Zhang）说，这是在获得该研究的伦理批准后进行的。
这两个孩子现在都已经出生了，新希望的卵子捐赠协调员Jenny Lu说。《麻省理工技术评论》采访了其中一个孩子的父亲。
“这是野生的，不是吗？”这位要求匿名的父亲说。“他们说，到目前为止，它一直是手动完成的。”
他说，他和他的伴侣之前尝试过几次试管婴儿，都没有成功。两例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15000美元）。在每一个案例中，在受精并成长为胚胎后，它们被植入患者的子宫。
捐赠卵子最常用于年龄较大、40多岁、否则无法怀孕的患者。
由于自动化不能直接解决卵子老化的问题，试管婴儿实验室也不能解决生育治疗失败的棘手问题。然而，自动化可以让医生开始精确地衡量他们的工作，使他们能够微调他们的程序。即使是成功率的小幅增长，也可能意味着每年多生数万名婴儿。
美国南部连锁诊所“创新生育”（Innovation Fertility）的首席科学家凯瑟琳米勒（Kathleen Miller）表示，她的中心现在正使用计算机视觉系统来研究发育中胚胎的延时视频，并试图找出是否有任何数据可以解释为什么有些胚胎会变成婴儿，而有些则不会。她说：“我们正在把它应用到模型中，问题是‘告诉我一些我不知道的事情’。”
“我们将看到胚胎学家的进化，”米勒预测。“现在，他们是技术人员，但他们将成为数据科学家。”
对于一些试管婴儿自动化的支持者来说，一个更加狂野的未来在等待着他们。通过将概念交给机器，自动化可能会加速基因组编辑或从干细胞制造卵子的先进方法等仍有争议的技术的引入。
虽然穆恩说，序曲生命没有计划改变儿童的基因组成，但他认为，使用精子注射机器人来实现这一目的是很简单的，因为它可以将精确量的基因编辑化学物质分配到卵子中。“它应该很容易添加到机器，”他说。
更具有投机性的技术即将出现。生育机器可以逐渐演变成人造子宫，孩子在科学中心孕育直到出生。汤普森说：“我相信我们会达到目的的。”“有可信的证据表明，我们认为不可能的事情，并不是那么不可能。”
另一些人则设想，机器人最终可以被发射到外太空，并在静止的玻璃状态下储存卵子和精子。在经过千年的遥远星球之旅后，这些机器可能会启动并创造一个新的人类社会。
这都是创造更多人的目标的一部分，而不仅仅是在地球上。查韦斯-巴迪奥拉说：“人们认为人类应该是一个星际物种，人类的生命周期不足以触及这些世界。”“科学家的工作之一就是不断地做梦。”
