科普相当重要

 

尤其是前沿热点

 

比如干细胞

 

追逐“航天梦”近百年，如今的中国已逐渐成长为领跑世界的航天大国。而在最近几次航空任务中，我们都能看见一个特殊的“身影”—干细胞。作为地面上的新兴科技，干细胞受命冲向太空，不但帮助人类拓宽宇宙的边界，更为地球上的我们带来了意想不到的惊喜。

 

11月12日，海南文昌海岸线上升起一股壮丽的白烟，“天舟五号”货运飞船在长征七号遥六运载火箭稳稳地托举中，满载货物奔赴宇宙。

 

总历程2小时，天舟五号货运飞船实现了与空间站天和核心舱后向端口的顺利对接，创下了世界最快交接记录！

 

 

搭载着天舟五号货运飞船的长征七号遥六运载火箭在我国文昌航天发射场点火发射

 

其所携带的物资也不容小觑。据悉，天舟五号上行物资约6.7吨，不但包含神舟十五号3名航天员的在轨驻留消耗品、推进剂等物品，还搭载了浙江大学生命科学学院余路阳教授、王金福教授团队的干细胞实验单元，只待抵达中国空间站，与此前安装在问天舱内的生物技术实验设备“会师”。

 

此后，在“神舟十四号”航天员乘组的操作下，中国空间站迎来了首个干细胞研究项目。

 

01

 

再次冲出地球

 

空间站迎首个干细胞研究项目

 

在空间站的首个干细胞项目中，通过自动换液、温控、供气等处理，空间实验装置将诱导人骨髓间充质干细胞向骨细胞分化，并进行实时显微成像。

 

在轨实验完成后，实验装置中的细胞样品还将随航天员重返地面，接受进一步的生物学分析。项目负责人余路阳介绍，团队后续将对回收样品开展生物化学和分子生物学检测，并开展地面匹配实验。

 

 

中国航天员首次在空间站迎接货运飞船来访

 

为什么要开展太空干细胞成骨分化研究？

 

我们知道，人体的骨骼具有支撑和保护的作用，并由成骨细胞和破骨细胞组成，正常情况下，骨骼保持骨形成与骨吸收的动态平衡，就不会出现骨质疏松。

 

“在太空失重的情况下，肌肉萎缩、肌肉收缩减弱，会引起机械负荷降低，当骨骼得不到足够应力的刺激，引起骨代谢紊乱、骨微结构退化及骨量流失时，就会出现破骨细胞功能活跃，成骨细胞生长缓慢，使骨破坏大于骨形成，最终导致骨钙流失，引起骨质疏松。”

 

王金福教授解释道：失重是引起航天员骨质疏松的主要原因。

 

“随着航天事业的发展，人类将来在太空中的时间会越来越长，而且会在更深远的太空中进行工作和生活，那么也就意味着骨质疏松对于航天员的影响将越来越大。”

 

王金福教授表示，此次带去的人类干细胞定向分化骨细胞实验对于预防和治疗航天员骨质疏松将发挥非常重要的指导意义。此外，对于老年人骨质疏松防治也具有一定科学价值。

 

太空中骨细胞是怎么消失的呢？

 

团队前期的研究发现，部分骨髓间充质干细胞在太空中没有分化成骨细胞，而是成为了脂肪细胞。“这与老年人骨质流失的情况十分相似，在之前研究的基础上，我们将进一步探究其中的生物学机制。”余路阳介绍说。

 

利用中国空间站细胞实验装置，团队科研人员将进一步解析在太空微重力环境下，骨髓干细胞分化成骨细胞的表型变化规律，以及分化细胞的基因图谱和表观遗传特征。

 

此前，团队于2014年和2017年先后在“实践十号”卫星和“天舟一号”货运飞船上开展了相关干细胞研究，揭示了在空间微重力的作用下，骨钙在不断流失的同时，生成也相应减少的现象，并明确了空间微重力影响骨细胞生成的核心信号调控通路。

 

“载人空间站是非常理想的太空实验平台。”王金福如此说道，要搞清楚太空环境是如何对机体产生影响的机制，就必须要在真实的太空环境中开展研究。

 

面向未来，团队将继续深入深空环境影响骨生成的研究，针对骨质代谢疾病寻找相关靶点，为后续药物开发和干预策略提供新的线索。

 

02

 

探索太空，反哺地球

 

太空干细胞实验意义重大

 

这不是中国第一次派干细胞到外太空“出差”，7个月前，依托于中国空间站和神舟十三号，我国宇航员们创造了“两个国际首次”。即“首次观测到失重条件下的心肌细胞‘钙信号闪烁’”和“首次完成皮肤干细胞失重悬浮培养实验”。

 

除此以外，2015年美国宇航局（NASA）研究人员首次报道了在STS-131飞行任务中进行的干细胞生长和组织再生方面的成果。2016年心脏细胞也被带入太空，并揭示了人类心脏细胞对环境变化的适应性等等。

 

为什么世界诸国要前赴后继地将干细胞送出地球呢？

 

首先，当然是为了科学家能更好地理解宇航员的生理变化。当研究越深入，不但意味着宇航员可以进行更长距离的太空旅行，也为人类日后移居太空做好准备。

 

其次，从史前开始仰望星空到如今挣脱地心引力，当我们能近距离触摸那片浩瀚星空时，科学家们也在思考，这些探索太空的技术是否能反馈给地球上的人类？

 

于是，上世纪90年代，NASA就制定了一项空间基础生物学计划（FSB计划），试图研究如何最有效地将人类空间探索的成果应用于实际生活，而细胞和分子生物学便是研究微重力影响的重要学科要素之一。

 

随着各国加入研究行列，科学家发现在微重力条件下，干细胞更有希望被培育至成熟水平，形成3D结构的类器官；还有科学家研究太阳辐射如何破坏人类干细胞的DNA，从而导致癌症的产生；此外，在微重力环境中研究造血和神经干细胞，有助于了解干细胞是如何增殖和定向分化的，这将助推科学家探索白血病、老年痴呆等疾病的新解法……

 

总的来说，将干细胞送上天的意义大概能用一句概括：拓宽宇宙边界，反哺地球人类。我们也期待随着航空技术的迭代更新，科学既能赋予我们立足其他星球的能力，也能让地球上的人类收获更加健康、光明的未来。

 

拉里·尼文曾说：恐龙因没有太空计划而灭绝。但是人类不会，太空旅行已经逐渐跳脱出科幻小说，走向现实，随着以干细胞为首的新兴科技在太空为我们的现在及未来赋能，我们有理由相信，人类的边界将再一次被拓宽。