一座工廠飄浮在沒有重力的太空中，正在利用復雜的設(shè)備生產(chǎn)高價值的藥物。這些藥物在經(jīng)過機器人包裝后，再通過衛(wèi)星傳送回地球。

這個聽起來像是科幻故事里的場景，在一些太空制藥領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)者眼中，距離我們卻并不遙遠：10年到20年內(nèi)，“太空藥品”或許就將成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠帧?/p>

隨著航天領(lǐng)域的商業(yè)化發(fā)展，太空不再是神秘未知的宇宙空間，它已成為各個領(lǐng)域的科學家解決地球難題的新舞臺，藥物研發(fā)也不例外，尤其是涉及蛋白質(zhì)藥物的研發(fā)，就完全能受益于太空這一獨特環(huán)境。

太空制藥簡單來說是指利用太空中的特殊環(huán)境—比如微重力、高輻射、真空等—來研究和開發(fā)藥物。以蛋白質(zhì)類藥物為例，在太空中，蛋白質(zhì)的折疊和結(jié)構(gòu)可能會發(fā)生不同于地球上的變化，可以開發(fā)出更高效的藥物。

科學家們發(fā)現(xiàn)，太空環(huán)境可以使藥物結(jié)晶變得更加“完美”，甚至可能為攻克疑難疾病帶來突破性進展。

比如在癌癥領(lǐng)域，免疫療法普遍被認為是當下最有潛力的治療方式之一，它通過激活人體免疫系統(tǒng)來消滅腫瘤細胞。目前的免疫療法是讓藥物通過靜脈注射的方式進入血液，患者需要定期接受這種治療，這一過程痛苦且漫長。但如果把這個難題帶到太空，情況將有可能變得不一樣—在微重力環(huán)境下，蛋白質(zhì)結(jié)晶可以有更加穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，這意味著高濃度的活性成分可以被“包裹”進更小體積的藥物里，從而增強藥效和穩(wěn)定性。

2017年，默克公司就曾經(jīng)用國際空間站（ISS）的一項實驗，展示他們的明星抗癌藥物KEYTRUDA如何變得更加穩(wěn)定。經(jīng)過實驗，默克公司認為，在微重力狀態(tài)下生產(chǎn)出來的藥物，注射一針即可完成治療，患者自己在家都可以完成，不需要長期的靜脈注射；并且，這種“太空藥物”無需冷藏保存，因為實驗證明，這些蛋白結(jié)晶在常溫下也可以保持比較好的穩(wěn)定性。

微重力環(huán)境的魔力

在藥物研發(fā)中，蛋白質(zhì)結(jié)晶長期以來始終是一個難題。

許多藥物的有效成分是蛋白質(zhì)分子，而蛋白質(zhì)需要結(jié)晶，以形成合適的分子結(jié)構(gòu)，確保藥物的穩(wěn)定性和療效。

如果把藥物研發(fā)比喻成“做菜”，那么蛋白質(zhì)藥物就像是廚房里的主菜。為了做出更好的味道，廚師需要妥善處理食材，恰到好處地運用佐料，并精準地掌握火候。但是，地球引力就像一位不受控制的助手，它總是會讓“食材”變得不規(guī)則，甚至暗藏瑕疵—在地面上，細胞在融合液中會出現(xiàn)重力沉降現(xiàn)象，所以很難形成大而純的蛋白質(zhì)晶體。

但在太空里，蛋白質(zhì)能夠在沒有引力影響和污染的條件下自由生長。每一個分子都會按照理想的軌跡排列。大多數(shù)情況下，在太空中生長的晶體在多種指標上都比地面同類晶體更好：更大、結(jié)構(gòu)更好、更均勻，就像大小和質(zhì)量一致的珍珠。這樣的結(jié)晶不僅穩(wěn)定性高，溶解度也高。通過對這些晶體的分析，研究人員能更好地了解蛋白質(zhì)、酶和病毒的性質(zhì)，以及生命的基本構(gòu)造，研制出療效更好的新藥。

BioOrbit就是正專注于太空制藥的初創(chuàng)公司之一。其創(chuàng)始人KatieKing擁有劍橋大學納米醫(yī)學博士學位，但她對太空的興趣似乎超過了醫(yī)學研究。

2022年，King參加了一個為期兩個月的國際空間大學暑期課程。國際空間大學總部位于法國，專門為熱衷航天事業(yè)的人提供學術(shù)培訓。一年后，King創(chuàng)立了BioOrbit，目標是推動太空藥物的商業(yè)化，擴大太空藥物的生產(chǎn)規(guī)模。King認為“現(xiàn)在正是時候”，因為“這項技術(shù)已經(jīng)具備充分實現(xiàn)的條件”。

BioOrbit的創(chuàng)業(yè)項目目前已獲得歐洲航天局的資金支持，并計劃2025年年初在國際空間站做流程測試，驗證太空制藥方法的有效性。

太空藥物研究的歷史可以追溯到1960年代。

彼時，人類航天事業(yè)剛起步，科學家們已經(jīng)意識到太空中的微重力條件可能為藥物和材料研究帶來新的突破。當時的蛋白質(zhì)結(jié)晶實驗雖然沒有立竿見影的成果，但也為后來的太空藥物研究奠定了基礎(chǔ)。

到了2000年代，太空藥物研究有了新的發(fā)展契機，一個主要的標志就是國際空間站的啟用，它成了全球科研人員的實驗場。作為一個長期運行的太空實驗平臺，ISS能為科研人員提供一個穩(wěn)定的微重力環(huán)境。太空實驗艙內(nèi)的設(shè)備，能夠精確控制溫度、濕度、氣壓等因素，讓實驗更加可靠。BioOrbit就是在這樣的環(huán)境中開展藥物實驗的代表—與航天公司合作，將藥物樣本送上太空，通過微重力環(huán)境下的結(jié)晶實驗，尋找制藥的突破口。

當然，BioOrbit并不是唯一涉足太空藥物研發(fā)市場的公司。美國瓦爾達航天工業(yè)公司已經(jīng)成功在太空的微重力環(huán)境下生產(chǎn)出HIV藥物晶體利托那韋，其制藥工廠被認為是首個在近地軌道上運行的工廠。

目前，瓦爾達的主要目標是利用微重力環(huán)境來結(jié)晶藥物的活性成分（API）。這種方法能夠制造出在地球上無法得到的特殊晶體形態(tài)和顆粒分布，從而改善藥物的性能，比如延長藥物的保質(zhì)期、提高藥物的吸收率等。

根據(jù)瓦爾達的披露，太空制藥主要分為4個環(huán)節(jié)：運載火箭、衛(wèi)星巴士、制造和返回。瓦爾達自身專注于后兩個環(huán)節(jié)，至于前兩個環(huán)節(jié)，該公司會向SpaceX和RocketLab這樣的公司購買服務(wù)—SpaceX等商業(yè)航天企業(yè)的出現(xiàn)，降低了火箭發(fā)射成本，也為太空制藥的落地提供了更多的可能性。

除了癌癥藥物，還有一些大型制藥公司的新興藥物也在進入太空，特別是在骨質(zhì)疏松、心血管和疫苗等領(lǐng)域。比如禮來就與航天公司RedwireCorporation達成合作，后者在太空中為禮來創(chuàng)建實驗室，主要研發(fā)糖尿病和心血管疾病的療法。生物技術(shù)巨頭安進公司則在太空微重力環(huán)境下，使用小鼠做了骨保護素、肌肉生長抑制素和硬化蛋白抗體這3種在研藥物的測試。

從制藥到生命科學

微重力如此有用，那么，為什么不在地球上制造微重力？

在地球上，通過讓物體做拋物線運動（比如自由落體實驗）可以暫時模擬零重力環(huán)境，但這種狀態(tài)通常只能持續(xù)不到一分鐘。

更重要的是，在地球上建立微重力實驗室或使用極高精度技術(shù)來制造藥物晶體，成本非常高昂。據(jù)商業(yè)博客NotBoring披露，以白血病免疫療法藥物BLINCYTO為例，如果在地球上搭建一個微重力實驗室生產(chǎn)這種藥物，其每公斤的價格將高達1143億美元，“這些堆起來的美元鈔票足已讓人類駛向目前可達的大部分太空高度”，該博客寫道。因此，想要獲得持續(xù)穩(wěn)定且成本相對較低的微重力環(huán)境，相比地球，太空還是更理想的選擇。

當然，太空制藥仍然投入巨大，而且，能夠進入ISS做實驗的機會非常有限，項目與項目之間競爭激烈，一個實驗的準備工作和排隊時間往往長達數(shù)年，也進一步拉長了研發(fā)戰(zhàn)線及成本。為了讓生意更可持續(xù)，制藥之外，瓦爾達另一大塊業(yè)務(wù)是開發(fā)返回模塊，以此獲得利潤反哺制藥業(yè)務(wù)。

太空制藥的歷史進展時間軸

以色列初創(chuàng)公司SpacePharma則自己在太空上建立了一座空間科學實驗室，旨在降低租用ISS研究空間和運輸實驗設(shè)備的高昂成本—將一臺重達6公斤的設(shè)備送入太空的費用大約需要3萬美元。SpacePharma希望通過簡化流程、降低費用的方式來增加科研項目的靈活性。它計劃未來能在太空中開發(fā)疫苗，但其當下的主要目標還是支持小規(guī)模的科研項目，以期盡快獲得盈利。

太空藥物研發(fā)和生產(chǎn)面臨的另一大挑戰(zhàn)是監(jiān)管—如何在全球甚至太空范圍內(nèi)開展監(jiān)管？人體實驗怎么做？太空藥物的生產(chǎn)、銷售和使用是否能適應(yīng)現(xiàn)有的法律框架？一系列的問題都有待解決。

“制藥是一個長周期的，需要立法和監(jiān)管配合的領(lǐng)域?！被鸺蓜?chuàng)始人程巍對《第一財經(jīng)》雜志說，“所以在太空制藥的研發(fā)方面，目前大多還主要處在實驗階段。”來自中國的初創(chuàng)企業(yè)火箭派的一項業(yè)務(wù)是建立空間科學實驗室。2021年年底，火箭派發(fā)射了國內(nèi)首個商業(yè)航天生物載荷裝置“火種一號”。這個裝置就是為近地生命科學研究和航天生物醫(yī)藥提供微重力服務(wù)的。除此之外，火箭派也開發(fā)過生物衛(wèi)星產(chǎn)品。比如，其“火炬一號”衛(wèi)星能夠在軌飛行較長時間，為微重力生命科學研究提供穩(wěn)定的實驗環(huán)境。

“空間生命科學主要為了解決人類在太空中生存的問題。如果未來我們真的要移居外太空，我們不可能帶上足夠的食物和水，必須依賴太空中的資源來滿足人類需求?！背涛≌f，“所以生命科學研究者的目標主要有兩個方面。第一是利用太空的特殊環(huán)境研究和開發(fā)更高效的物種或技術(shù)，為地球上的人類生活提供更好的支持；第二則是當人類開始星際旅行甚至外太空移民時，確保我們在太空中的吃喝、健康等需求能夠得到滿足?！?/p>

目前，除了火箭研發(fā)，火箭派的業(yè)務(wù)重心正逐步放在空間生命科學領(lǐng)域里應(yīng)用落地更快的項目，爭取形成商業(yè)模式閉環(huán)，比如太空農(nóng)作物育種和“空間細胞圖譜計劃”。

與太空制藥的原理類似，太空育種也是將種子送入太空，利用太空環(huán)境誘導植物發(fā)生遺傳變異，培育出具有更優(yōu)良性狀的新品種。但與普遍還處在實驗階段的太空制藥相比，目前，空間育種已經(jīng)進入到商業(yè)化應(yīng)用階段，玉米、大豆、稻米、小麥等農(nóng)作物都已取得一定突破。海南航天工程育種研發(fā)中心一位工程師曾在2022年的一次采訪中透露，北京市場30%的草莓都是“太空草莓”。

火箭派目前正在籌備的“空間細胞圖譜計劃”，則是受到人類基因組計劃的啟發(fā)后提出的—人類基因組計劃的目標是繪制人類基因組的結(jié)構(gòu)圖譜，而“空間細胞圖譜計劃”不僅關(guān)注地球上的細胞特征，還特別關(guān)注太空環(huán)境對細胞的影響，“就像我們開車要有地圖的道理是一樣的，它是一個基礎(chǔ)設(shè)施，是空間生命科學的底層，而太空制藥只是空間生命科學中的一個應(yīng)用?！背涛≌f。