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天舟一号上的“骨干生”

记天舟一号上生命科学研究项目
来源:光明日报 作者:齐芳 2017-04-21 15:14:43
内容摘要: 在天舟一号的科学实验和技术验证中,最受公众关注的是被概括为“骨干生”研究的生命科学实验——骨研究、干细胞研究和生殖细胞研究。这3个实验分别由清华大学、香港浸会大学、中国科学院动物研究所等研究机构的专家负责,科学家们希望太空的微重力条件能让相关研究取得突破性进展。

  在天舟一号的科学实验和技术验证中,最受公众关注的是被概括为“骨干生”研究的生命科学实验——骨研究、干细胞研究和生殖细胞研究。这3个实验分别由清华大学、香港浸会大学、中国科学院动物研究所等研究机构的专家负责,科学家们希望太空的微重力条件能让相关研究取得突破性进展。

  骨研究:开发更有效的药物


  清华大学陈国强教授是骨研究的主要负责人之一。他介绍说,骨质疏松是骨组织结构的退化过程,现今的治疗办法尚无法逆转这一过程。而在太空中,航天员骨质流失的情况会更严重。“临床应用治疗骨质疏松的药物已经发现有一些副作用,同时对航天员防止骨质疏松的效果并不理想。”为了开发出更有效的治疗骨质疏松的药物,陈国强课题组首次将3-羟基丁酸(3HB)送上了太空。

  据陈国强介绍,3HB是一种天然存在于哺乳动物体内的小分子物质,相关研究结果已表明,它很有希望被制成抗骨质疏松的药物。“我们将首次在真实的微重力环境中研究3HB的成骨作用,同时还可通过与地面模拟失重实验得到的数据相比较,为今后微重力模拟实验领域的研究方法提供一些新的看法和建议。”

  而香港浸会大学的科学家将另一种治疗骨质疏松的备选物质CKIP-1送上太空。在正常生理环境中的研究表明,CKIP-1能够促进骨细胞的形成,不过其在空间微重力环境中是否有作用仍然未知。科学家们希望能够通过这次实验,为宇航员的空间骨质丢失问题提供理论基础和潜在治疗策略。

  干细胞研究:探讨微重力对干细胞的影响

  中国科学院动物研究所段恩奎研究团队负责开展“微重力环境下胚胎干细胞培养”实验。“干细胞生物学是目前最热点的研究领域之一,空间微重力环境是否会影响干细胞增殖和分化?能否利用空间微重力独特的条件开展干细胞大规模扩增和组织工程构建?”相关科学家说,希望这次研究能够给出答案。

  据介绍,科学家们前期已经在地面进行了模拟研究。“我们在真实的微重力环境下首次采用活细胞荧光示踪技术,探讨小鼠胚胎干细胞的增殖、分化特征,这些数据也将与地面模拟实验结果进行对比,从而探讨微重力对干细胞的影响。”

  近年来,美国宇航局等机构都将空间干细胞研究作为重点课题,并取得了一些成果。科学家们预期,此次能够获得太空小鼠胚胎干细胞增殖及自我更新的实时图片,实时看到小鼠拟胚体体外分化实验的情况,“希望能够为多功能干细胞在组织工程和再生医学中的应用,探索一种新途径,最终让其服务于人类健康”。

  生殖细胞研究:太空生育能否成真

  生殖细胞研究项目由清华大学纪家葵教授研究小组负责。科学家们希望实验能够阐明太空微重力环境下生殖细胞发育与成熟的基本规律,探索胚胎干细胞分化的分子机制。纪家葵介绍,此项研究将建立体外分化体系研究人生殖细胞发育,克服太空生殖研究中人体生殖细胞取样困难的局限,“理解太空生活对人类生殖的影响,对实现空间移民非常重要”。

  太空微重力下人类生殖健康研究尚处于初级阶段,现有的结果主要是通过短期检测航天员生殖激素水平和生殖器官变化,间接分析太空微重力对人类生殖健康的影响。纪家葵介绍,此次研究主要有两个内容:一是在太空微重力条件下诱导人胚胎干细胞转为生殖细胞,并利用明视野显微镜和荧光显微镜进行跟踪观察;二是开展细胞形态学分析,根据所传输回地面的实时显微成像结果,观察各诱导体系内报告基因表达情况和细胞形态,并与地面对照组比较,分析各类生殖细胞诱导效率和形态特征。纪家葵介绍,虽然这项实验还无法告诉我们人类能不能在太空繁衍,“但我们已经朝前迈出了一步”。

  太空微重力环境能为很多实验提供无法替代的环境,科学家们纷纷表示,未来我国空间科学实验如能更有系统、更具有连续性地展开,将会取得更多原创性科学成果。

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