天舟一號上的“骨干生”

齊芳

天舟一號上的“骨干生”

齊芳

在天舟一號的科學(xué)實驗和技術(shù)驗證中，最受公眾關(guān)注的是被概括為“骨干生”研究的生命科學(xué)實驗——骨研究、干細胞研究和生殖細胞研究。這三個實驗分別由清華大學(xué)、香港浸會大學(xué)、中國科學(xué)院動物研究所等研究機構(gòu)的專家負責(zé)，科學(xué)家們希望太空的微重力條件能讓相關(guān)研究取得突破性進展。

骨研究：開發(fā)更有效的藥物

清華大學(xué)陳國強教授是骨研究的主要負責(zé)人之一。他介紹，骨質(zhì)疏松是骨組織結(jié)構(gòu)的退化過程，現(xiàn)今的治療辦法尚無法逆轉(zhuǎn)這一過程。而在太空中，航天員骨質(zhì)流失的情況會更嚴重?！芭R床應(yīng)用治療骨質(zhì)疏松的藥物已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有一些副作用，同時對航天員防止骨質(zhì)疏松的效果并不理想?！睘榱碎_發(fā)出更有效的治療骨質(zhì)疏松的藥物，陳國強課題組首次將3-羥基丁酸（3HB）送上了太空。

據(jù)陳國強介紹，3HB是一種天然存在于哺乳動物體內(nèi)的小分子物質(zhì)，相關(guān)研究結(jié)果已表明，它很有希望被制成抗骨質(zhì)疏松的藥物。“我們將首次在真實的微重力環(huán)境中研究3HB的成骨作用，同時還可通過與地面模擬失重實驗得到的數(shù)據(jù)相比較，為今后微重力模擬實驗領(lǐng)域的研究方法提供一些新的看法和建議?！?/p>

而香港浸會大學(xué)的科學(xué)家將另一種治療骨質(zhì)疏松的備選物質(zhì) CKIP-1 送上太空。在正常生理環(huán)境中的研究表明，CKIP-1能夠促進骨細胞的形成，不過其在空間微重力環(huán)境中是否有作用仍然未知?？茖W(xué)家們希望能夠通過這次實驗，為宇航員的空間骨質(zhì)流失問題提供理論基礎(chǔ)和潛在治療策略。

干細胞研究：探討微重力對干細胞的影響

中國科學(xué)院動物研究所段恩奎研究團隊負責(zé)開展“微重力環(huán)境下胚胎干細胞培養(yǎng)”實驗?！案杉毎飳W(xué)是目前的熱點研究領(lǐng)域之一，空間微重力環(huán)境是否會影響干細胞增殖和分化？能否利用空間微重力的獨特條件開展干細胞大規(guī)模擴增和組織工程構(gòu)建？”相關(guān)科學(xué)家說，希望這次研究能夠給出答案。

據(jù)介紹，科學(xué)家們前期已經(jīng)在地面進行了模擬研究?！拔覀冊谡鎸嵉奈⒅亓Νh(huán)境下首次采用活細胞熒光示蹤技術(shù)，探討小鼠胚胎干細胞的增殖、分化特征，這些數(shù)據(jù)也將與地面模擬實驗結(jié)果進行對比，從而探討微重力對干細胞的影響。”

近年來，美國宇航局等機構(gòu)都將空間干細胞研究作為重點課題，并取得了一些成果?？茖W(xué)家們預(yù)期，此次能夠獲得太空小鼠胚胎干細胞增殖及自我更新的實時圖片，實時看到小鼠擬胚體體外分化實驗的情況，“希望能夠為多功能干細胞在組織工程和再生醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，探索一種新途徑，最終讓其服務(wù)于人類健康”。

生殖細胞研究：太空生育能否成真

生殖細胞研究項目由清華大學(xué)紀家葵教授研究小組負責(zé)?？茖W(xué)家們希望實驗?zāi)軌蜿U明太空微重力環(huán)境下生殖細胞發(fā)育與成熟的基本規(guī)律，探索胚胎干細胞分化的分子機制。紀家葵介紹，此項研究將建立體外分化體系研究人生殖細胞發(fā)育，克服太空生殖研究中人體生殖細胞取樣困難的局限，“理解太空生活對人類生殖的影響，對實現(xiàn)空間移民非常重要”。

太空微重力下人類生殖健康研究尚處于初級階段，現(xiàn)有的結(jié)果主要是通過短期檢測航天員生殖激素水平和生殖器官變化，間接分析太空微重力對人類生殖健康的影響。紀家葵介紹，此次研究主要有兩個內(nèi)容：一是在太空微重力條件下誘導(dǎo)人胚胎干細胞轉(zhuǎn)為生殖細胞，并利用明視野顯微鏡和熒光顯微鏡進行跟蹤觀察；二是開展細胞形態(tài)學(xué)分析，根據(jù)所傳輸回地面的實時顯微成像結(jié)果，觀察各誘導(dǎo)體系內(nèi)報告基因表達情況和細胞形態(tài)，并與地面對照組比較，分析各類生殖細胞誘導(dǎo)效率和形態(tài)特征。紀家葵介紹，雖然這項實驗還無法告訴我們?nèi)祟惸懿荒茉谔辗毖?，“但我們已?jīng)朝前邁出了一步”。

太空微重力環(huán)境能為很多實驗提供無法替代的環(huán)境，科學(xué)家們紛紛表示，未來我國空間科學(xué)實驗如能更有系統(tǒng)、更具有連續(xù)性地展開，將會取得更多原創(chuàng)性科學(xué)成果。

（摘自2017年4月21日《光明日報》）