齊芳

天舟一號(hào)上的“骨干生”

齊芳

在天舟一號(hào)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)——骨研究、干細(xì)胞研究和生殖細(xì)胞研究。這三個(gè)實(shí)驗(yàn)分別由清華大學(xué)、香港浸會(huì)大學(xué)、中國科學(xué)院動(dòng)物研究所等研究機(jī)構(gòu)的專家負(fù)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(jìn)展。

骨研究：開發(fā)更有效的藥物

清華大學(xué)陳國強(qiáng)教授是骨研究的主要負(fù)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(huì)更嚴(yán)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(shí)對(duì)航天員防止骨質(zhì)疏松的效果并不理想。”為了開發(fā)出更有效的治療骨質(zhì)疏松的藥物，陳國強(qiáng)課題組首次將3-羥基丁酸（3HB）送上了太空。

據(jù)陳國強(qiáng)介紹，3HB是一種天然存在于哺乳動(dòng)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?！拔覀儗⑹状卧谡鎸?shí)的微重力環(huán)境中研究3HB的成骨作用，同時(shí)還可通過與地面模擬失重實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)相比較，為今后微重力模擬實(shí)驗(yàn)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(huì)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(jìn)骨細(xì)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。科學(xué)家們希望能夠通過這次實(shí)驗(yàn)，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(xì)胞研究：探討微重力對(duì)干細(xì)胞的影響

中國科學(xué)院動(dòng)物研究所段恩奎研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)開展“微重力環(huán)境下胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)”實(shí)驗(yàn)?！案杉?xì)胞生物學(xué)是目前的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一，空間微重力環(huán)境是否會(huì)影響干細(xì)胞增殖和分化？能否利用空間微重力的獨(dú)特條件開展干細(xì)胞大規(guī)模擴(kuò)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(jìn)行了模擬研究?！拔覀冊谡鎸?shí)的微重力環(huán)境下首次采用活細(xì)胞熒光示蹤技術(shù)，探討小鼠胚胎干細(xì)胞的增殖、分化特征，這些數(shù)據(jù)也將與地面模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從而探討微重力對(duì)干細(xì)胞的影響?！?/p>

近年來，美國宇航局等機(jī)構(gòu)都將空間干細(xì)胞研究作為重點(diǎn)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(xì)胞增殖及自我更新的實(shí)時(shí)圖片，實(shí)時(shí)看到小鼠擬胚體體外分化實(shí)驗(yàn)的情況，“希望能夠?yàn)槎喙δ芨杉?xì)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(xì)胞研究：太空生育能否成真

生殖細(xì)胞研究項(xiàng)目由清華大學(xué)紀(jì)家葵教授研究小組負(fù)責(zé)?？茖W(xué)家們希望實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜿U明太空微重力環(huán)境下生殖細(xì)胞發(fā)育與成熟的基本規(guī)律，探索胚胎干細(xì)胞分化的分子機(jī)制。紀(jì)家葵介紹，此項(xiàng)研究將建立體外分化體系研究人生殖細(xì)胞發(fā)育，克服太空生殖研究中人體生殖細(xì)胞取樣困難的局限，“理解太空生活對(duì)人類生殖的影響，對(duì)實(shí)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(jí)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(duì)人類生殖健康的影響。紀(jì)家葵介紹，此次研究主要有兩個(gè)內(nèi)容：一是在太空微重力條件下誘導(dǎo)人胚胎干細(xì)胞轉(zhuǎn)為生殖細(xì)胞，并利用明視野顯微鏡和熒光顯微鏡進(jìn)行跟蹤觀察；二是開展細(xì)胞形態(tài)學(xué)分析，根據(jù)所傳輸回地面的實(shí)時(shí)顯微成像結(jié)果，觀察各誘導(dǎo)體系內(nèi)報(bào)告基因表達(dá)情況和細(xì)胞形態(tài)，并與地面對(duì)照組比較，分析各類生殖細(xì)胞誘導(dǎo)效率和形態(tài)特征。紀(jì)家葵介紹，雖然這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)如能更有系統(tǒng)、更具有連續(xù)性地展開，將會(huì)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(bào)》）