研究干細(xì)胞的科學(xué)家，心里似乎都裝著一個(gè)“太空夢(mèng)”。

隨著航天事業(yè)的發(fā)展，在太空開(kāi)展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)實(shí)驗(yàn)，成為了國(guó)家衛(wèi)生計(jì)劃的重點(diǎn)內(nèi)容。干細(xì)胞作為神奇的“萬(wàn)能細(xì)胞”，近年來(lái)因頻頻登上太空進(jìn)行科學(xué)研究，正不斷帶給人類更多意想不到的驚喜。

如果說(shuō)干細(xì)胞之于人類已經(jīng)足夠神奇，那太空中的“微重力”更有著讓科學(xué)家魂?duì)繅?mèng)繞的魅力。所以，對(duì)于干細(xì)胞上太空這件事，科學(xué)家們的態(tài)度那真叫——有條件要上，沒(méi)有條件創(chuàng)造條件也要上。

所以，自 2015 年起，美國(guó)宇航局（NASA）首次將干細(xì)胞送上太空進(jìn)行培育與研究后，干細(xì)胞就開(kāi)始了它在新領(lǐng)域中一展拳腳的機(jī)會(huì)。

而今年年初，中國(guó)航天員帶著干細(xì)胞在太空又完成了一項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)：依托中國(guó)空間站和神舟十三號(hào)，航天員完成了國(guó)際上首次皮膚干細(xì)胞長(zhǎng)期失重條件下的懸浮培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。

干細(xì)胞“上天”的意義

細(xì)胞是人體最基礎(chǔ)的生命單元，在人體中有 40-60 萬(wàn)億個(gè)，它們?nèi)找共幌⒌耐瓿芍x、更新、協(xié)同和調(diào)節(jié)等任務(wù)。而在浩瀚的細(xì)胞宇宙中，“干細(xì)胞”因?yàn)閾碛性偕鞣N組織器官的功能，被稱為“萬(wàn)用細(xì)胞”，也掌管著人類“返老還童”的終極秘密。

干細(xì)胞擁有如此美譽(yù)實(shí)至名歸。因?yàn)楦杉?xì)胞引領(lǐng)的再生醫(yī)學(xué)，作為第三次醫(yī)學(xué)革命的代表，給了疾病治療提供了基于細(xì)胞層面的諸多“反向思考”——與傳統(tǒng)的手術(shù)療法不同，干細(xì)胞主打“替補(bǔ)修復(fù)”，而不是“機(jī)械剔除”。人類生命之初本就是一個(gè)細(xì)胞，所以，干細(xì)胞療法就是要回到細(xì)胞層面去解決疑難病癥，而事實(shí)證明，效果十分顯著。

例如在免疫功能重建方面，由于人體細(xì)胞功能的好壞直接影響到人體機(jī)能的新陳代謝，而新陳代謝又是人體生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，因此干細(xì)胞利用對(duì)新陳代謝顯著的調(diào)節(jié)功能，可以重建免疫系統(tǒng)。

而造血干細(xì)胞（HSC）作為一種存在于血液系統(tǒng)中的成體干細(xì)胞，具有分化成各類血液細(xì)胞和免疫細(xì)胞的潛能，因?yàn)檫m用于惡性血液疾病及自身免疫缺陷疾病的治療，成名已久。

對(duì)于“糖尿病”、“抑郁癥”、“高血壓”甚至脫發(fā)等“不死絕癥”的治療，干細(xì)胞則通過(guò)“重生胰島素”、“抑制炎癥反應(yīng)”等來(lái)源于自身分化潛能的特性，找到了根治這些頑癥的解決之道。

在抗衰方面，干細(xì)胞更是帶領(lǐng)人類不斷靠近“重生計(jì)劃”——NK 細(xì)胞能以清除衰老、病變細(xì)胞來(lái)保持人體活力，而誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）可將普通的皮膚終末細(xì)胞逆轉(zhuǎn)成具有再生能力的干細(xì)胞使單個(gè)細(xì)胞實(shí)現(xiàn)“返老還童”，理論上整個(gè)人體都可以依托于此實(shí)現(xiàn)“重生”。

專家介紹，開(kāi)展這樣的細(xì)胞空間實(shí)驗(yàn)，將有助于人類更好地認(rèn)識(shí)生命、突破自身。我們還有一些其它課題，比如說(shuō)衰老和分化。為什么我們做干細(xì)胞，就是為人類的健康提供很重要的基礎(chǔ)科學(xué)支撐。

首個(gè)中國(guó)空間站干細(xì)胞項(xiàng)目正在軌開(kāi)展

北京時(shí)間 2022 年 11 月 12 日 10 時(shí) 03 分搭載天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船的長(zhǎng)征七號(hào)遙六運(yùn)載火箭在我國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火發(fā)射。12 時(shí) 10 分，天舟五號(hào)成功對(duì)接天和核心艙！

此次“天舟五號(hào)”貨運(yùn)飛船在文昌航天發(fā)射場(chǎng)順利升空，搭載的浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院余路陽(yáng)教授、王金福教授團(tuán)隊(duì)的干細(xì)胞實(shí)驗(yàn)單元也將抵達(dá)中國(guó)空間站，與此前安裝在問(wèn)天艙內(nèi)的生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備“會(huì)師”。在“神舟十四號(hào)”航天員乘組的操作下，中國(guó)空間站迎來(lái)了首個(gè)干細(xì)胞研究項(xiàng)目。

浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院王金福教授和余路陽(yáng)教授合作的研究團(tuán)隊(duì)再次成功地將人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞送入太空，并將在我國(guó)載人空間站“問(wèn)天”實(shí)驗(yàn)艙開(kāi)展人類干細(xì)胞定向分化骨細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，這是該團(tuán)隊(duì)第三次將人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞送入太空開(kāi)展相關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

這個(gè)合作團(tuán)隊(duì)開(kāi)展的人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目即屬于空間生命科學(xué)領(lǐng)域，旨在揭示微重力環(huán)境如何導(dǎo)致人體骨質(zhì)疏松的原因。

在地球上，正常人的骨質(zhì)是由骨生成與骨丟失達(dá)到平衡所維持的，當(dāng)骨量丟失增加并骨生成減少時(shí)就容易造成骨質(zhì)疏松。“宇航員的骨質(zhì)變化很嚴(yán)重，一個(gè)月的骨質(zhì)流失丟失相當(dāng)于孕婦懷胎十月的骨質(zhì)流失。”王金福說(shuō)。

許多在地面模擬微重力條件的實(shí)驗(yàn)研究表明，太空的微重力環(huán)境會(huì)使宇航員的骨質(zhì)流失加劇，同時(shí)骨質(zhì)生成減少，從而造成骨質(zhì)疏松。

為了驗(yàn)證這一試驗(yàn)結(jié)果，2016 年 4 月，王金福團(tuán)隊(duì)第一次送干細(xì)胞“上天”，通過(guò)我國(guó)“實(shí)踐十號(hào)”返回式科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星開(kāi)展了空間在軌科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

“通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)空間失重環(huán)境嚴(yán)重降低了干細(xì)胞向骨細(xì)胞分化的能力，影響了骨細(xì)胞的生成，導(dǎo)致人骨質(zhì)平衡發(fā)生改變。”王金福說(shuō)，通過(guò)回收細(xì)胞的檢測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)了一些與骨細(xì)胞分化相關(guān)的基因表達(dá)水平有顯著變化，這也充分說(shuō)明了失重是宇航員骨質(zhì)變化的主要原因之一。

那失重環(huán)境下，人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞是如何響應(yīng)環(huán)境中力學(xué)信號(hào)變化的呢？為此，2017 年 4 月，王金福團(tuán)隊(duì)通過(guò)“天舟一號(hào)”貨運(yùn)飛船，又一次將干細(xì)胞送“上天”，研究了細(xì)胞外的力學(xué)信號(hào)改變導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)與骨細(xì)胞分化相關(guān)的化學(xué)信號(hào)變化的分子機(jī)制。

為什么在空間微重力環(huán)境下，這些骨細(xì)胞分化相關(guān)的基因和蛋白表達(dá)水平和活性會(huì)發(fā)生改變？帶著這些疑問(wèn)，這個(gè)團(tuán)隊(duì)第三次將干細(xì)胞送“上天”。

與前兩次不同的是，隨著我國(guó)載人空間站的建設(shè)完成，人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成為第一個(gè)在空間站開(kāi)展干細(xì)胞研究的項(xiàng)目。

“此次項(xiàng)目由于有空間站‘神舟 14’乘組宇航員的幫助，為許多空間實(shí)驗(yàn)的操作提供了方便，比如實(shí)驗(yàn)樣品的取樣以及保存等，可以保證實(shí)驗(yàn)樣品可順利返回地面進(jìn)行檢測(cè)分析。前兩次空間實(shí)驗(yàn)都是無(wú)人操作的，所以對(duì)試樣樣品保存等都存在不可靠性，甚至不能回收樣品，只能在軌實(shí)時(shí)觀察，相對(duì)獲得數(shù)據(jù)結(jié)果存在一定的局限性。”王金福介紹，這次研究的目的就是期望通過(guò)檢測(cè)分析空間微重力環(huán)境下骨細(xì)胞分化過(guò)程中相關(guān)表觀遺傳學(xué)特征的變化，了解導(dǎo)致這些關(guān)鍵基因和蛋白表達(dá)水平發(fā)生改變的原因，載人空間站為空間實(shí)驗(yàn)的順利完成提供強(qiáng)有力的支持。

“通過(guò)這次研究，再結(jié)合前兩次的研究結(jié)果，我們基本上可確定空間微重力環(huán)境導(dǎo)致人類骨質(zhì)變化相關(guān)的骨細(xì)胞生成能力降低的分子機(jī)制和關(guān)鍵分子靶點(diǎn)，這可為我們后續(xù)進(jìn)一步針對(duì)這些關(guān)鍵分子靶點(diǎn)開(kāi)展相關(guān)小分子藥物調(diào)控實(shí)驗(yàn)提供科學(xué)依據(jù)，并為促進(jìn)針對(duì)宇航員骨質(zhì)變化以及老年性骨質(zhì)疏松預(yù)防和治療的藥物研發(fā)奠定基礎(chǔ)。”對(duì)此次研究結(jié)果，王金福充滿期待。

“今年我已經(jīng) 67 歲了，雖然退休了，但我沒(méi)有走，還是和團(tuán)隊(duì)一起做研究，不僅僅是因?yàn)闊釔?ài)，也是為了能夠培養(yǎng)更多專業(yè)能力和技術(shù)過(guò)硬的人才。”王金福說(shuō)，人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是他帶大的“孩子”，他還將繼續(xù)在空間生命科學(xué)的道路上探索。

王金福，常山縣天馬街道人，浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，曾任浙江大學(xué)細(xì)胞與發(fā)育研究所副所長(zhǎng)。1997 年，王金福來(lái)到浙江大學(xué)任職，當(dāng)時(shí)學(xué)校剛成立生命科學(xué)學(xué)院，干細(xì)胞領(lǐng)域的研究也才剛剛興起。當(dāng)時(shí)，王金福便負(fù)責(zé)干細(xì)胞學(xué)科，并專門(mén)前往美國(guó)進(jìn)修，成為浙江最早從事干細(xì)胞領(lǐng)域研究的科研人員。其教學(xué)方面從事本科生《高級(jí)生物化學(xué)》《分子生物學(xué)》和《生命科學(xué)與技術(shù)導(dǎo)論》等課程以及研究生《細(xì)胞分子生物學(xué)》和《細(xì)胞發(fā)育生物學(xué)》等課程教學(xué)；科研方面從事造血干細(xì)胞和骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞擴(kuò)增、分化及其相關(guān)分子機(jī)理研究，并開(kāi)展基于人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的組織工程技術(shù)研究。先后發(fā)表論文 70 多篇，其中 65 篇為 SCI 收錄，2 篇為 EI 收錄。獲國(guó)家科技成果二等獎(jiǎng) 1 項(xiàng)，省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng) 1 項(xiàng)，二等獎(jiǎng) 2 項(xiàng)，申請(qǐng)技術(shù)發(fā)明專利 12 項(xiàng)，獲授權(quán) 11 項(xiàng)。曾獲浙江省“151”跨世紀(jì)人才第一層次入選人員稱號(hào)。

當(dāng)我們可以上天的時(shí)候，我們希望干細(xì)胞能保證這是一場(chǎng)健康的旅行。當(dāng)我們?cè)诘孛嫜鐾强諘r(shí)，我們希望各種干細(xì)胞在太空能夠被賦能和得到研究，以獲得更強(qiáng)的能力，從而為地面的我們健康保駕護(hù)航。

這是干細(xì)胞有望突破“地球瓶頸”的嶄新切口，更是我國(guó)商業(yè)生物航天太空環(huán)境的布局探索，相信在未來(lái)，在科學(xué)家不懈的努力與干細(xì)胞不斷的發(fā)展研究下，宇宙會(huì)開(kāi)啟更強(qiáng)大的增益效果，帶來(lái)福祉，造福人類。

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