Po trzech latach wizyt o północy, miał już dość. Opierając się na pracy innych, pracował ze swą przyszłą żoną, Ruth Fowler, nad opracowaniem schematu, za pomocą którego nakłaniał zwierzęta do owulacji w ciągu dnia. Podając określone kombinacje i dawki hormonów, mógł kontrolować liczbę jaj produkowanych przez samice myszy, jak również czas owulacji. Co więcej, rozszerzył on wcześniejsze prace, aby dowiedzieć się, w jaki sposób pobudzić uśpione jajeczka usunięte z jajnika do dojrzewania – poza organizmem samicy. Te i inne eksperymenty ustaliły czas wielu kluczowych etapów zapłodnienia i kolejnych wydarzeń wymaganych do reprodukcji, takich jak implantacja embrionu w macicy.
Sukcesy te zapowiadały jego późniejszą pracę u ludzi i stanowiły dla niej podstawę. Rzeczywiście, wiele z jego nabytego wglądu w układ rozrodczy myszy i jego rosnąca zdolność do manipulowania wydarzeniami kluczowymi dla zapłodnienia i rozwoju embrionalnego dały mu skok do wyzwań, przed którymi stanął później, kiedy stanął przed zadaniem przezwyciężenia ludzkiej bezpłodności. Bardzo wcześnie zdał sobie sprawę, że jeśli uda mu się przełożyć swoją pracę z myszy na ludzi, być może będzie mógł zająć się problemami ludzkiej niepłodności i zdiagnozować zaburzenia genetyczne, zanim jeszcze dojdzie do implantacji zarodka.
Przekonał kilku ginekologów, by dali mu wycinki ludzkich jajników od kobiet, które z powodów medycznych musiały poddać się operacji. Z tych próbek tkanki wyodrębnił jajeczka, które jeszcze nie uczyniły kroku w kierunku owulacji. Chociaż naukowcom udało się dokonać tego wyczynu na niektórych gatunkach zwierząt, próby z ludzkimi jajami nie powiodły się. Konwencjonalna mądrość głosiła, że proces ten powinien trwać 12 godzin, ale po upływie tego czasu, jaja nadal leżały bezczynnie, bez żadnych oznak, że choćby zbliżyły się do dojrzałości. Zaczął się zastanawiać, czy 12 godzin to wystarczająco długo, i zaczął czekać coraz dłużej, zanim zrezygnował z pozornie bezwładnych jaj. W końcu chromosomy stały się widoczne – jeden z kluczowych etapów dojrzewania – po 25 godzinach. Udokumentował sekwencję wydarzeń podczas dojrzewania ludzkiego jaja w probówce i doszedł do wniosku, że dojrzewanie jaj trwało około 37 godzin.
Wkrótce odkrył, że inne popularne pomysły również mają wady. Naukowcy uważali, że plemniki muszą być wystawione na działanie wydzielin z dróg rodnych kobiety, zanim staną się zdolne do zapłodnienia. Edwards wykazał jednak, że sperma pochodząca z ejakulatu mężczyzny może zadziałać. W ten sposób osiągnął zapłodnienie całkowicie poza ciałem kobiety i opublikował ten postęp w 1969 roku.
Nawet gdy świętował ten sukces, zdał sobie sprawę, że pozostała poważna przeszkoda. Inni badacze wykazali, że zapłodnione jaja zwierzęce, które dojrzewały w naczyniach hodowlanych, rozwijały się przez pewien czas, a następnie embriony obumierały. Edwards potrzebował jajeczek, które dojrzewały w jajniku – nie w probówce.
Poszukując rozwiązań, zagłębił się w literaturę. Dowiedział się o chirurgicznej pracy Patricka Steptoe. W tamtych czasach operacja zwana laparotomią stanowiła standardowy sposób badania dróg rodnych kobiety. Chirurdzy otwierali jamę brzuszną, aby móc zobaczyć i poczuć tkanki i narządy. W ten sposób próbowali wskazać diagnozy, których nie można było postawić za pomocą mniej inwazyjnych testów, takich jak zdjęcia rentgenowskie i pomiary hormonów.
Pod koniec lat sześćdziesiątych opracowano bezpieczniejszy i mniej inwazyjny sposób zaglądania do jamy brzusznej. Metoda ta została nazwana laparoskopią i wymagała jedynie niewielkiego nacięcia. Z techniką, chirurdzy włożyli teleskopopodobne urządzenie do oglądania narządów wewnętrznych i tkanek. Steptoe zbierał płyny z dróg rodnych kobiet – dlaczego więc nie jaja?
Edwards i Steptoe zaczepili się w 1968 roku i zdecydowali, że Steptoe będzie uzyskiwał dojrzałe jaja bezpośrednio od kobiet za pomocą laparoskopii. Musiałby on pobrać jajeczka bezpośrednio z jajnika, nie uszkadzając ich. Aby wiedzieć, kiedy wykonać zabieg, użyliby hormonów, aby kontrolować cykl menstruacyjny i pobudzić owulację. W krytycznym momencie, blisko końca programu dojrzewania, Steptoe pobierał jajeczka, a następnie Edwards próbował zapłodnić je w szalce hodowlanej ejakulowaną spermą potencjalnego ojca. Jeśli szacunki czasowe Edwardsa były słuszne, jaja byłyby w idealnym stadium do przyjęcia plemników.
Proces ten zadziałał, a zapłodnione jaja podwoiły się kilkakrotnie, rozwijając się do punktu, w którym embriony składały się z ośmiu i szesnastu komórek. Do 1971 roku zespół doprowadził embriony do rozwoju poza tymi kilkoma pierwszymi podziałami komórkowymi do punktu, w którym można było odróżnić komórki, które staną się płodem, od komórek, które staną się łożyskiem. Tworzenie i hodowanie embrionów w laboratorium stało się już rutyną. Zespół zdecydował, że nadszedł czas, aby spróbować przenieść je do matki przez kanał szyjki macicy.
Przenoszenie embrionów do niepłodnych matek rozpoczęło się w 1972 roku. We wczesnych latach 70. rozwinęło się kilka krótkotrwałych ciąż, a Edwards zastanawiał się, dlaczego te embriony spontanicznie poroniły. Zdał sobie sprawę, że terapie hormonalne były wadliwe. Chociaż hormony zachęcały do tworzenia wielu jajeczek i zwiększały szanse na sukces poprzez zwiększenie prawdopodobieństwa zapłodnienia i późniejszej implantacji, powodowały również, że macica zrzucała wyściółkę dokładnie wtedy, gdy zarodek potrzebował implantacji. Edwards i Steptoe zmienili schemat działania hormonów i uzyskali ciążę. Niestety, embrion utknął w jajowodzie i Steptoe musiał przerwać ciążę pozamaciczną w 13 tygodniu. Postanowili całkowicie zaprzestać manipulacji cyklem menstruacyjnym. Ale gdyby nie podawali leków na bezpłodność, ciało kobiety produkowałoby tylko jedno jajo na cykl.
Mimo to zdecydowali się na ten skok. Jeśli wiedzieli dokładnie, kiedy jajo dojrzeje, rozumowali, że Steptoe może je zdobyć dokładnie w tym czasie. Przewidzieli, kiedy kobieta będzie miała owulację, mierząc stężenie szczególnego hormonu w jej moczu, zwanego hormonem luteinizującym (LH). Po upływie określonego czasu Steptoe przeprowadzał laparoskopię i pobierał pojedyncze jajeczko. Jego technika rozwinęła się do tego stopnia, że udawało mu się to przez większość czasu – nawet jeśli miał teraz tylko jeden cel.
Jesienią 1976 roku Edwards i Steptoe spotkali się z Brownami i zgodzili się wypróbować swoją procedurę na Lesley Brown, która nie miała jajowodów. W dniu 9 listopada 1977 r. nastąpił wyraźny wzrost LH, a następnego dnia pobrano jajo i zapłodniono je. 25 lipca urodziła się Louise Brown. Pierwsze „dziecko z probówki” przybyło.
Podczas dekady, która poprzedziła ten monumentalny sukces, wokół pracy Edwardsa i Steptoe szalały etyczne bitwy. Wielu ludzi wierzyło, że poczęcie jest święte i że embriony mają pełne prawa od momentu zapłodnienia. Niektórzy naukowcy obawiali się, że z embrionów stworzonych w probówce mogą powstać nienormalne dzieci i oskarżali Edwardsa i Steptoe o zwodzenie swoich pacjentów fałszywymi nadziejami. Edwards zaangażował się w te dyskusje na temat swojej pracy i wraz z prawnikiem Davidem Sharpe’em opublikował w 1971 roku pierwszą pracę na temat etyki IVF. W artykule tym omówili oni możliwość złagodzenia niepłodności, wykorzystanie genetycznej diagnostyki przedimplantacyjnej w celu uniknięcia zaburzeń medycznych sprzężonych z płcią, możliwość modyfikowania embrionów i inne kwestie, które utrzymują się nawet teraz, 30 lat później.
Edwards był współzałożycielem jednej z pierwszych klinik IVF na świecie w Bourn Hall, Cambridge w 1980 roku. W tym samym roku w Stanach Zjednoczonych urodziło się jedno „dziecko z probówki”. W 1990 roku liczba ta wzrosła do 4000 w Stanach Zjednoczonych, a w 1998 roku osiągnęła 28 500. IVF baby boom eksploduje podobnie na całym świecie.
Praca Edwardsa i Steptoe’a zrodziła wiele nowych technik, które sięgnęły głęboko w świat nauk reprodukcyjnych. Teraz niepłodność rzadko stanowi wyzwanie dla instytucji medycznych. Ponieważ lekarze mogą teraz wstrzyknąć pojedynczy plemnik do komórki jajowej, niepłodni mężczyźni, jak również niepłodne kobiety mogą mieć dzieci. Dzięki temu postępowi, zwanemu Intracytoplasmic Sperm Injection (ICSI), nawet mężczyźni, którzy mają małą liczbę plemników, mogą być ojcami dzieci. Praca Edwardsa położyła podwaliny pod przedimplantacyjną diagnostykę genetyczną. Naukowcy mogą sprawdzić, czy zarodek nosi w sobie chorobę dziedziczną, zanim zdeponują go u matki.
Robert Edwards w trakcie swojej kariery napotkał wiele przeszkód naukowych, kulturowych i etycznych. Dylematy moralne rozwiązywał z rozwagą, a naukowe z twórczym duchem i poświęceniem. Za każdym razem, gdy natrafiał na przeszkodę, drapał się po głowie i obmyślał możliwe sposoby jej obejścia. Dzięki uważnej obserwacji i badaniom klinicznym, on i Steptoe wytrwali i odnieśli sukces w przekształceniu całej dziedziny i życia milionów ludzi.
by Evelyn Strauss
Kluczowe publikacje Roberta Edwardsa
Fowler, R.E. i Edwards, R.G. (1957). Indukcja superowulacji i ciąży u dojrzałych myszy przez gonadotropionów. J. Endocrin. 15, 374-384.
Edwards, R.G. (1965). Maturation in vitro of mouse, sheep, cow, pig, rhesus monkey and human ovarian oocytes. Nature. 208, 349-351.
Cole, R.J., Edwards, R.J., and Paul, J. (1966). Cytodifferentiation and embryogenesis in cell colonies and tissue cultures derived from ova and blastocysts of the rabbit. Dev. Biol. 13, 385-407.
Gardner, R.L. i Edward, R.J. (1968). Control of the sex ratio at full term in the rabbit by transfering sexed blastocysts. Nature 218, 346-349.
Edwards, R.G., Bavister, B.D., and Steptoe, P.C. (1969). Early stages of fertilization in vitro of human oocytes matured in vitro. Nature. 221, 632-635.
Steptoe, P.C. and Edwards, R.G. (1978). Birth after the reimplantation of a human embryo. Lancet. 2, 366.
Edwards, R. G., Steptoe, P.C., and Purdy, J. M. (1980). Establishing full-term human pregancies using cleaving embryos grown in vitro. Br. J. Obstet. Gynaecol. 87, 737-756.
Steptoe, P.C., Edwards, R.G., and Purdy, J. M. (1980). Clinical aspects of pregnancies established with cleaving embryos grown in vitro. Br. J. Obstet. Gynaecol. 87, 757-768.
Edwards, R.G. (1981). Test-tube babies, 1981. Nature. 29, 253-256.
Edwards, R.G. (1997). Recent scientific and medical advances in assisted human conception. Int. J. Dev. Biol. 41, 255-262.
Edwards, R.G. (1997).