原標(biāo)題：天舟一號(hào)上特殊任務(wù) 研究如何對(duì)付骨質(zhì)疏松

天舟一號(hào)雖然是貨運(yùn)飛船，卻也承載了不少科學(xué)實(shí)驗(yàn)。其中就包括要搞明白宇航員在太空會(huì)骨質(zhì)疏松究竟是怎么回事？科學(xué)家們還要進(jìn)行抗失重情況下的骨質(zhì)疏松新藥開(kāi)發(fā)。為什么要去太空進(jìn)行這方面的研究？那里的實(shí)驗(yàn)和在地面實(shí)驗(yàn)有何不同？

宇航員在太空會(huì)骨質(zhì)疏松，他們要搞明白是為什么

天舟一號(hào)飛向太空時(shí)裝載了超過(guò)6噸的物資與設(shè)備，這其中有一個(gè)來(lái)自浙江的生命科學(xué)項(xiàng)目：浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院王金福教授團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)室的人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞，將搭載天舟一號(hào)進(jìn)入太空，開(kāi)展骨細(xì)胞定向誘導(dǎo)分化實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)將探究太空微重力環(huán)境對(duì)干細(xì)胞分化潛能影響的原因，在世界上尚屬首次。

王金福實(shí)驗(yàn)室的干細(xì)胞，是第二次飛向宇宙了。去年4月，專為科研設(shè)計(jì)的中國(guó)首顆微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“實(shí)踐十號(hào)”上搭載的19位“乘客”中，其中就有王金福課題組的兩組、大約50萬(wàn)個(gè)人體干細(xì)胞?？茖W(xué)家想搞明白：在微重力環(huán)境下，骨髓中干細(xì)胞生成骨細(xì)胞的過(guò)程，有什么異常。

對(duì)這種“異常”進(jìn)行探索的最初動(dòng)力是，自從1961年人類首次沖出地球后，所有宇航員剛回到地球，有好一段時(shí)間都“腿軟”，不要說(shuō)走路，站也站不起來(lái)。僅僅因?yàn)橹亓Νh(huán)境的改變，好漢都不得不服軟？一定是維持生命工作的細(xì)胞發(fā)生了什么變化。

王金福團(tuán)隊(duì)的兩組培養(yǎng)單元里的細(xì)胞任務(wù)周期不同：一組只需要2天；另一組則進(jìn)行7天實(shí)驗(yàn)。兩組干細(xì)胞同時(shí)開(kāi)始在誘導(dǎo)液的作用下，在天上進(jìn)行骨細(xì)胞誘導(dǎo)分化。這個(gè)過(guò)程，完全模擬了人體內(nèi)干細(xì)胞分化成骨細(xì)胞的過(guò)程，也就是長(zhǎng)骨鈣的過(guò)程。第一組完成兩天誘導(dǎo)后，形成的新細(xì)胞被自動(dòng)裂解并低溫保存；第二組完成一周誘導(dǎo)后，形成的新細(xì)胞被固定并低溫保存。

“通過(guò)分析我們發(fā)現(xiàn)，第一個(gè)單元的細(xì)胞狀態(tài)表明，干細(xì)胞到了太空，促使骨細(xì)胞分化相關(guān)的基因和蛋白表達(dá)水平的活性降低了；第二個(gè)單元里，干細(xì)胞變成骨細(xì)胞的量，比地球上做的比對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的量要少得多?！?/p>

科學(xué)家們此前的研究表明，宇航員在微重力的環(huán)境中，骨質(zhì)流失加劇。王金福團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)證明，在太空微重力環(huán)境下，不僅人會(huì)丟失骨鈣，就連形成骨鈣的機(jī)制也發(fā)生了問(wèn)題。

王金福團(tuán)隊(duì)是全球第一個(gè)通過(guò)太空實(shí)際微重力實(shí)驗(yàn)，證明這個(gè)結(jié)論的團(tuán)隊(duì)。

“實(shí)踐十號(hào)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明，微重力環(huán)境下，骨質(zhì)的流失和生成兩個(gè)方面同時(shí)發(fā)生作用，最終使宇航員患上嚴(yán)重的骨質(zhì)疏松?！蓖踅鸶Ｕf(shuō)，“但干細(xì)胞定向分化為骨細(xì)胞的過(guò)程，還一直沒(méi)有在真正的太空微重力環(huán)境中得到直觀的詳細(xì)觀察。”

所以干細(xì)胞，又要上天了。在火箭發(fā)射前24小時(shí)，王金福團(tuán)隊(duì)將把4個(gè)單元的干細(xì)胞（大約1000至10000個(gè)細(xì)胞）放入培養(yǎng)皿里。發(fā)射前5小時(shí)，這些細(xì)胞被裝入反應(yīng)器，入駐貨運(yùn)飛船。

跟著天舟一號(hào)飛天的這批干細(xì)胞，與飛船一樣，不再返回地球。當(dāng)天舟一號(hào)與天宮二號(hào)對(duì)接后，反應(yīng)器會(huì)開(kāi)始工作。細(xì)胞們?cè)谔罩械囊慌e一動(dòng)，會(huì)被地球上的科學(xué)家實(shí)時(shí)觀察到。

空間實(shí)驗(yàn)的方法和地面實(shí)驗(yàn)的不太一樣

此外，這次清華大學(xué)陳國(guó)強(qiáng)團(tuán)隊(duì)也將在天舟一號(hào)上開(kāi)展有關(guān)抗失重情況下的骨質(zhì)疏松新藥開(kāi)發(fā)的一系列科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

該實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證的藥物是血液中天然代謝產(chǎn)物酮體的主要成分：3-羥基丁酸（3HB）。此前，科研人員已經(jīng)在地面上進(jìn)行了多年的細(xì)胞和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，證明了其有促進(jìn)成骨細(xì)胞生長(zhǎng)、遏制破骨細(xì)胞的作用，對(duì)地面和微重力模擬狀態(tài)下的骨質(zhì)疏松治療效果很明顯。這次是3HB首次作為用于治療骨質(zhì)疏松的藥物進(jìn)行空間微重力實(shí)驗(yàn)。

究竟如何實(shí)驗(yàn)？首先需要觀察3HB處理后，對(duì)于成骨破骨細(xì)胞、骨生物力學(xué)性質(zhì)的作用，觀察其對(duì)于骨質(zhì)疏松的預(yù)防效果。接著，在地面上，采用鼠尾懸吊模型，模擬微重力環(huán)境誘導(dǎo)骨質(zhì)疏松，研究3HB對(duì)于骨微觀結(jié)構(gòu)的影響，初步確定其體內(nèi)藥效作用。然后，才在天舟一號(hào)上的真實(shí)微重力環(huán)境下，于細(xì)胞水平上研究3HB對(duì)于微重力誘導(dǎo)骨質(zhì)疏松的治療效果。最后，還需要探索天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船發(fā)射前后的地基匹配實(shí)驗(yàn)，為真實(shí)微重力環(huán)境下細(xì)胞藥效實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展摸索并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，保證空間3HB作為骨質(zhì)疏松潛在藥物研究的順利完成。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，空間實(shí)驗(yàn)的方法和地面實(shí)驗(yàn)的不太一樣。在地面動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，采用了鼠尾懸吊的實(shí)驗(yàn)方法。通過(guò)把小鼠后肢懸吊，在后肢產(chǎn)生一個(gè)無(wú)重力效果，導(dǎo)致后期小鼠后肢骨質(zhì)疏松。通過(guò)灌注3HB的對(duì)照，懸吊的后肢骨質(zhì)疏松顯現(xiàn)消失。但是本次天舟一號(hào)并不載人，因?yàn)闆](méi)有人照顧動(dòng)物，也就無(wú)法帶動(dòng)物上去，所以這次空間實(shí)驗(yàn)的對(duì)象是細(xì)胞，觀察成骨細(xì)胞在微重力的條件下是否能在3HB的作用下促進(jìn)生長(zhǎng)。

而且，作為貨運(yùn)飛船，將不再返回地面，所以只能通過(guò)遙控顯微鏡對(duì)成骨細(xì)胞的生長(zhǎng)在有3HB和無(wú)3HB的條件下進(jìn)行觀察，并從發(fā)回來(lái)的照片中獲知實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

那么，為什么一定要去太空研究抗骨質(zhì)疏松藥物？專家表示，這是因?yàn)樵诘孛嫔弦呀?jīng)通過(guò)模擬失重狀態(tài)的方法進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn)，但是航天員在航天飛行時(shí)所處的環(huán)境及所受的影響比較復(fù)雜，地面模擬實(shí)驗(yàn)是無(wú)法完全模擬的。利用天舟一號(hào)所提供的空間真實(shí)微重力環(huán)境，可以研究骨質(zhì)流失干預(yù)藥物3HB在真實(shí)太空微重力環(huán)境下的成骨作用；同時(shí)，通過(guò)對(duì)比地面模擬失重和太空真正失重兩套系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)，可以做出更為準(zhǔn)確的判斷，對(duì)微重力模擬實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的研究方法提供一些新的看法和建議。

我國(guó)骨質(zhì)疏松癥患者

現(xiàn)有約9000萬(wàn)

宇航員因?yàn)槭е丨h(huán)境而無(wú)法正常產(chǎn)生骨鈣；地球上的人，隨著年齡增長(zhǎng)，同樣會(huì)出現(xiàn)“腿軟”的問(wèn)題。因?yàn)?，目前全世界的補(bǔ)鈣產(chǎn)品，都還不能真正有效地幫助骨鈣產(chǎn)生。而在骨鈣既不能正常生成又在不斷流失的情況下，僅僅通過(guò)鍛煉是不夠的。

一個(gè)事實(shí)可以證明這一說(shuō)法。從2015年3月27日開(kāi)始的340天，美國(guó)航天局宇航員斯考特·凱利在國(guó)際空間站工作了近一年。這一年，他成了網(wǎng)紅——幾乎每天在社交平臺(tái)上和地球上的人們互動(dòng)。除了拍攝地球上各個(gè)角落的圖片，展示空間實(shí)驗(yàn)，他展示最多的是他“練塊兒”的照片。但就算練出馬甲線、人魚(yú)線，斯考特大叔也只能暫緩?fù)馓罩泄羌?xì)胞急劇減少的狀況?；氐降孛婧筮€是有好幾天他是站不起來(lái)的。

就算你此生不想去太空，你在地球上也有可能面臨同樣的窘境。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)約有9000萬(wàn)骨質(zhì)疏松癥患者，60歲以上老年人的骨質(zhì)疏松發(fā)生率達(dá)56%，絕經(jīng)后婦女更是高達(dá)60%至70%。有專家認(rèn)為，隨著人口的日益老齡化，骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病率還會(huì)同步增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2050年將可能激增至2億多人。

骨質(zhì)疏松癥是一種全身性代謝骨病，表現(xiàn)主要為疼痛、身材變矮、易發(fā)生骨折，這是目前世界上絕經(jīng)后婦女、中老年人中發(fā)病率、死亡率及保健費(fèi)用消耗較大的疾病之一。它也被稱為“無(wú)聲殺手”，是因?yàn)槿藗儫o(wú)法感覺(jué)到骨質(zhì)的慢慢流失，多數(shù)人沒(méi)有明顯癥狀，而隨著年齡增加，骨鈣在不斷流失，其巨額防治費(fèi)用以及患者在日常生活中對(duì)家庭成員的依賴，將給社會(huì)造成沉重的負(fù)擔(dān)。