去太空易骨質疏鬆？浙大科學家為你揭秘

4月26日，在浙江大學生命科學學院王金福教授的實驗室里，科研人員正在分析一批特殊的細胞樣品。18日，它們隨我國首顆「實踐十號」微重力科學實驗衛星返回艙成功返回地球。

「實踐十號」是在4月6日凌晨於甘肅酒泉衛星發射中心發射升空的。王金福團隊的兩名博士生3月初就來到酒泉。「細胞要在發射前兩天才能從液氮中取出，經解凍、培養，發射前數小時在裝置里安裝完畢，送上衛星。」王金福說，這一過程要完成的步驟非常多，要求又高，時間表精確到分，所以之前需要反覆演練。

發射前的「實踐十號」衛星（ 新華社發 ）

在4月6日凌晨1時許的西北戈壁，王金福和學生們第一次近距離觀看火箭點火升空，承載著科學家們多年心血的「實踐十號」衛星成功進入預定軌道。「很快，我就收到了來自北京觀測中心的消息，我們的裝置已經啟動了，第一批誘導培養液開始注入，數據源源不斷地發送回來。我心情十分激動。」王金福說。4月18日下午，「實踐十號」衛星返回艙成功回收，王金福和學生們又在內蒙古接回實驗裝置，連夜運回杭州。

王金福教授在「實踐十號」衛星返回艙前留影

「實踐十號」衛星在太空中共開展19項科學實驗，王金福團隊的「微重力條件下骨髓間充質幹細胞的骨細胞定向分化效應及分子機制研究」項目就是其中之一。王金福告訴記者，太空實驗開展得十分順利，目前正在加緊分析返回的細胞，將在數月後報告成果。

王金福團隊這項實驗旨在更細緻地揭示幹細胞定向分化為骨細胞的過程。「我們試圖驗證，在微重力環境下，骨髓間充質幹細胞分化為骨細胞的能力會被削弱。」王金福說。

圖文無關

骨質疏鬆是身處太空的宇航員們面臨的一個嚴峻問題。「孕婦是另一個容易發生骨質流失的人群。研究發現，宇航員在太空中一個月遭受的骨質流失，相當於孕婦10個月骨質流失的量。」王金福說。正常人的骨質處在一種動態平衡中，每天骨質流失和生成的量大致相當。科學家們此前的研究表明，宇航員在微重力的環境中，骨質流失加劇。另一方面，骨質的生成有沒有削弱呢？美國科學家和王金福團隊曾分別在地球上模擬微重力環境開展實驗，發現一旦重力不再作用於幹細胞，它們分化為骨細胞的能力就降低了。

中國宇航員

「這一發現表明微重力環境在骨質的流失和生成兩個方面同時發生作用，最終使宇航員患上嚴重的骨質疏鬆。」王金福說，「但幹細胞定向分化為骨細胞的過程，還一直沒有在真正的太空微重力環境中得到詳細觀察。」

正如中科院院士、「實踐十號」工程項目首席科學家胡文瑞所說，「我們絕不會重複別人的實驗。」「實踐十號」的19個實驗項目都經過精挑細選。初期入選的項目被淘汰了幾個，有了空缺，王金福得知消息，馬上把握住了這個寶貴的機會。

中國宇航員楊利偉

在太空中開展幹細胞實驗並不容易。從2012年到2015年，王金福團隊和中科院相關科研工程團隊一起工作了3年，就是為了研製出一個微波爐大小、15千克重的匣子，裡面裝著骨髓間充質幹細胞、特殊材料製成的支架、盛滿培養液的瓶瓶罐罐和密集的管道與線路。進入太空後，一個程序將控制匣子里的裝置自動運作，使培養液流動起來，為幹細胞提供養分，並排出代謝廢物。

「與在地面上做實驗的感覺完全不同。」王金福感慨地說，要充分考慮到各種細節：管道可能密閉不好，電路可能失效，程序可能出錯……比如，實驗完畢，衛星返回前，細胞必須低溫保存。在實驗室里，細胞保存適用於4攝氏度這一標準，任何一個冰箱都能做到。「但是，在衛星上這成了一件奢侈的事情。為了降低能耗，工程團隊希望能夠把溫度提高一點，比如提高到8攝氏度。」在8攝氏度保存可行嗎？王金福團隊此前從未考慮過這個問題，而現在他們必須作出回答。於是科研團隊又專門就此做了一系列實驗。

宇航員出艙

王金福提出的理論是，重力作用改變了骨髓間充質幹細胞中一些蛋白質的結構，進而影響到它們的活性，最終激活了那些有助於幹細胞向骨細胞分化的基因表達；而微重力環境下這一作用不再發生。「我們目前正在檢測從空間微重力環境下返回的細胞的蛋白質活性和基因表達水平，如果它們確實降低了，就能佐證這一理論。」王金福表示，這一研究將有望發現一些分子靶點，有助於研發治療骨質疏鬆等疾病的藥物。

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