9月14日,常山籍科學家、浙江大學生命科學學院王金福教授向記者透露,他帶領團隊研究的人骨髓間充質幹細胞實驗項目將再度“上天”,有望成為我國載人空間站的首批實驗項目之一。
項目將隨著中國空間站運營展開
據介紹,中國空間站核心艙計劃於2020年前後發射,全站預計於2022年建成並投入運營。屆時,空間站將在空間生命科學與生物技術、微重力流體物理和燃燒科學、空間天文和天體物理學等8個研究方向、30多個研究主題上開展大規模的空間科學研究和應用。
王金福教授帶領的人骨髓間充質幹細胞實驗項目即屬於空間生命科學領域,旨在揭示微重力環境如何導致人體骨質疏鬆的原因。
常山人研究的“幹細胞”曾兩次“上天”
在地球上,正常人的骨質是由骨生成與骨丟失達到平衡所維持的,當骨量丟失增加併骨生成減少時就容易造成骨質疏鬆。“而宇航員的骨質變化很嚴重,一個月的骨質流失丟失相當於孕婦懷胎十月的骨質流失。”王金福說。
許多在地面模擬微重力條件的實驗研究表明,太空的微重力環境會使宇航員的骨質流失加劇,同時骨質生成減少,從而造成骨質疏鬆。
為了進一步驗證這個實驗結果,2016年4月,王金福團隊第一次送幹細胞“上天”,在我國第一顆返回式科學實驗衛星“實踐十號”上做起了實驗。“實驗表明,微重力環境下,人骨髓間充質幹細胞定向分化骨細胞的能力被抑制,反而轉向分化為脂肪細胞,也就意味著骨生成減少。”王金福說,“這充分說明了失重是宇航員骨質變化的主要原因之一。”
那失重環境下,人骨髓間充質幹細胞是否可以繼續變成骨細胞而不是脂肪細胞呢?為此,2017年4月,王金福帶領他的團隊,又一次將幹細胞送上天,藉助“天舟一號”的升空開展骨細胞定向誘導分化實驗,進一步確認了細胞外力學信號的變化是引發幹細胞分化方向變化的直接原因。
為何還要再度“上天”?
通過這些實驗,王金福和他的團隊已經描繪出一個明確的細胞信號通路,闡釋微重力如何環環作用,最終導致骨質生成減少。現在,他們希望更進一步,解釋這一過程中的數個關鍵基因為何在微重力環境下發生了重要變化。這將深化人們對微重力引發骨質疏鬆的認識,併為未來研發靶向藥物打下基礎。我國首個載人空間站成為了該研究團隊第三次太空實驗的理想平臺。
“前兩次太空實驗,都缺少人在場,且條件不同程度受限。”王金福介紹,在“實踐十號”衛星上,實驗人員在地面上只能得到太空中傳回的一些數據,但看不到細胞的樣子。只有等衛星返回地球后,守候在著陸地點的科研人員才趕緊回收實驗裝置,連夜運回杭州,在實驗室進一步分析。在“天舟一號”上的實驗則恰恰相反,他們通過新研發的設備看到了細胞在太空中的照片,但“天舟一號”完成任務後離軌隕落燒燬,意味著實驗細胞無法回收。
相比之下,空間站優勢明顯———常駐空間站的宇航員將全程“呵護”實驗細胞,隨時完成必要的實驗操作。太空階段完成後,實驗細胞可搭乘往返空間站和地球的飛船回到地面,供實驗室做深入研究。
“我們必須全力以赴,保證一次成功!”
由於目前浙大研究幹細胞領域的教授只有王金福一個人,所以他決定帶上現任生命科學學院副院長餘路陽教授,一起合作完成這個項目。
“今年我已經63歲了,原本延遲退休的話,到年底也該退休了,但我不會走。”王金福說,一來自己放不下熱愛的空間生命科學事業,二來希望趁項目的開展,在探索空間生命科學的路上,再為國家培養一批能力水平和專業技術過硬的年輕人。
“目前我們正在進行項目的準備工作,預計耗時1至2年。”王金福介紹,團隊已開始模擬在失重環境下進行幹細胞的培養和誘導分化等一系列工作。中科院也在抓緊研發相關裝置和設備。“根據前兩次的經驗,培養好細胞後,我們還要與新設備進行無數次磨合,不斷修改實驗參數及細節。”王金福認真地說:“我們每次上天只有一次正式的實驗機會,所以決定了必須全力以赴,萬無一失,保證‘上天’後一次成功。”
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