天舟一號上的“骨干生”

齊芳

天舟一號上的“骨干生”

齊芳

在天舟一號的科學實驗和技術驗證中，最受公眾關注的是被概括為“骨干生”研究的生命科學實驗——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、香港浸會大學、中國科學院動物研究所等研究機構的專家負責，科學家們希望太空的微重力條件能讓相關研究取得突破性進展。

骨研究：開發更有效的藥物

清華大學陳國強教授是骨研究的主要負責人之一。他介紹，骨質疏松是骨組織結構的退化過程，現今的治療辦法尚無法逆轉這一過程。而在太空中，航天員骨質流失的情況會更嚴重。“臨床應用治療骨質疏松的藥物已經發現有一些副作用，同時對航天員防止骨質疏松的效果并不理想。”為了開發出更有效的治療骨質疏松的藥物，陳國強課題組首次將3-羥基丁酸（3HB）送上了太空。

據陳國強介紹，3HB是一種天然存在于哺乳動物體內的小分子物質，相關研究結果已表明，它很有希望被制成抗骨質疏松的藥物。“我們將首次在真實的微重力環境中研究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據相比較，為今后微重力模擬實驗領域的研究方法提供一些新的看法和建議。”

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

干細胞研究：探討微重力對干細胞的影響

中國科學院動物研究所段恩奎研究團隊負責開展“微重力環境下胚胎干細胞培養”實驗。“干細胞生物學是目前的熱點研究領域之一，空間微重力環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模擴增和組織工程構建？”相關科學家說，希望這次研究能夠給出答案。

據介紹，科學家們前期已經在地面進行了模擬研究。“我們在真實的微重力環境下首次采用活細胞熒光示蹤技術，探討小鼠胚胎干細胞的增殖、分化特征，這些數據也將與地面模擬實驗結果進行對比，從而探討微重力對干細胞的影響。”

近年來，美國宇航局等機構都將空間干細胞研究作為重點課題，并取得了一些成果。科學家們預期，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學中的應用，探索一種新途徑，最終讓其服務于人類健康”。

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紀家葵教授研究小組負責。科學家們希望實驗能夠闡明太空微重力環境下生殖細胞發育與成熟的基本規律，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，現有的結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容：一是在太空微重力條件下誘導人胚胎干細胞轉為生殖細胞，并利用明視野顯微鏡和熒光顯微鏡進行跟蹤觀察；二是開展細胞形態學分析，根據所傳輸回地面的實時顯微成像結果，觀察各誘導體系內報告基因表達情況和細胞形態，并與地面對照組比較，分析各類生殖細胞誘導效率和形態特征。紀家葵介紹，雖然這項實驗還無法告訴我們人類能不能在太空繁衍，“但我們已經朝前邁出了一步”。

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

（摘自2017年4月21日《光明日報》）