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浙大科学家在天舟一号上探索出宇航员“腿软”的秘密

2017-05-08 18:10浙江在线记者 赵磊 通讯员 江霖

 

  浙江在线杭州5月8日讯(浙江在线记者 赵磊 通讯员 江霖)2017年4月20日19时41分,被网友亲切称为“勤劳快递小哥”的我国第一艘货运飞船天舟一号,由长征七号火箭发射送入太空,与在轨半年的天宫二号空间实验室进行交会对接。飞行任务取得圆满成功的天舟一号,使我国稳步迈入空间站时代。

  在天舟一号所装载超过6吨的物资与设备中,除了维持天宫二号的各种补给外,还有大量太空实验设备和载荷。这其中有一个来自浙江的生命科学项目:浙江大学生命科学学院王金福教授团队实验室的人骨髓间充质干细胞。

  干细胞们跟随“快递小哥”进入太空,并顺利完成了为期7天的骨细胞定向诱导分化实验。日前,记者联系到王金福教授,他表示,这个实验所探究的问题是太空微重力环境下对干细胞分化潜能影响,解析宇航员患骨质疏松症的根本原因,该实验在全球范围内尚属首次。

  航天迷们想必都了解,宇航员这一职业具有诸多风险,身体遭受严重的骨质疏松就是其中之一。数据显示,宇航员在太空中一个月的骨质流失量相当于孕妇近一年的流失量。正常人虽然每天也有骨质流失的情况,但骨质生成量的补充使得我们体内骨质含量始终处于一种动态平衡状态中。王金福说:“太空的微重力环境会使宇航员的骨质流失加剧,骨质生成减少,从而造成骨质疏松。”这一结论,以前都是在地面模拟微重力条件完成的。此次天舟一号上的太空实验,将这一结论在真实环境中得以验证。

   其实早在去年4月,王金福团队就在我国第一颗返回式科学实验卫星“实践十号”上做过一个验证微重力如何导致宇航员“腿软”的实验。“实验表明,微重力环境下,人骨髓间充质干细胞定向分化骨细胞的能力被抑制,反而转向分化为脂肪细胞。”王金福说,“实验结果说明,失重环境导致骨生成减少是宇航员骨质变化的主要原因之一。”

浙江大学生命科学学院王金福教授

  由于“实践十号”的承载能力限制,监测细胞结构变化的仪器及实时图像传输的设备都不能放入卫星中,王金福团队只有通过对“实践十号”卫星返回舱回收细胞的研究,才了解到细胞内与骨细胞和脂肪细胞分化相关信号通路的变化。但是导致这一变化的过程与具体原因尚未完全得到解答。本次在天舟一号上开展的实验,王金福表示,在天舟一号上开展的太空干细胞实验,旨在更细致地揭示人体干细胞定向分化为骨细胞的过程,这个过程在太空这样的微重力环境下会发生显著的变化,得到了进一步验证。

  在被问及此次太空实验的难度,王金福感慨在太空中开展干细胞实验并不容易,“与在地面上做实验的感觉完全不同。”他解释说,在天舟一号飞天过程中,细胞的培养及诱导分化无人操作,全程自动化,这就需要研制生物反应器的工程技术人员与科学实验人员不断磨合。

  除了细胞运输、数据回传等技术上的难点外,细胞的制备标准和细胞的储存标准也非常重要。“只有达到标准的细胞才能做出有效的数据,我们这次细胞储存和制备的标准就是使用浙江省区域细胞制备中心的相关标准,该标准是我国首个通过官方审核的标准。”王金福表示,有严格的细胞制备标准作为依据,团队所提供的最终检测报告和成果才更具权威性和说服力。

  “此次,天舟一号太空实验的研究成果,与前期科学卫星研究成果结合,可全面地掌握和了解太空微重力环境对人骨髓间充质干细胞定向分化潜能的影响以及相关分子机制。”王金福表示,通过与地面条件下的实验结果进行比对,该实验的最终报告将在今年年底前正式对外发布,为今后骨质疏松类疾病预防和治疗以及针对相关分子靶点研发药物提供科学依据。

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