微重力加劇骨質流失？浙大科學家在天舟一號上做太空實驗

浙江在線4月20日訊（浙江在線記者曾福泉）我國自主研製的首艘貨運飛船天舟一號，擬於4月20日19時41分發射，隨後將與天宮二號空間實驗室完成交會對接。

記者獲悉，一個精細的太空科學實驗將在天舟一號本次飛行期間完成。它是浙江大學生命科學學院王金福教授團隊的人骨髓間充質幹細胞實驗。

天舟一號升空前夕，記者電話採訪了正在海南文昌航天發射基地的王金福，他說，團隊的一些科研人員及學生近2個月前就進駐航天發射基地，嚴格按照程序進行多次操練，經常通宵加班，直到發射前最後一刻，以確保在軌科學實驗的成功。

王金福團隊在天舟一號上開展的太空幹細胞實驗，旨在更細緻地揭示人體幹細胞定向分化為骨細胞的過程，這個過程在太空這樣的微重力環境下會發生顯著的變化。

宇航員這個職業有諸多風險，遭受嚴重的骨質疏鬆就是其中之一。數據顯示，宇航員在太空中一個月的骨質流失丟失相當於孕婦近一年的骨質流失。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。王金福說，既有研究表明，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。不過這些研究多數都是在地面模擬微重力條件完成的，缺乏真實的太空實驗驗證。

2016年4月，王金福團隊在我國第一顆返回式科學實驗衛星「實踐十號」上就做了一個驗證微重力如何導致宇航員「腿軟」的實驗。「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。」王金福說，「實驗結果充分說明了失重環境導致骨生成減少是宇航員骨質變化的主要原因之一。」

通過對「實踐十號」衛星返回艙回收細胞的研究，王金福團隊發現了細胞內與骨細胞和脂肪細胞分化相關信號通路的變化，但是細胞外面的力學信號變化是如何導致細胞內部信號通路的改變尚缺乏進一步的解釋。本次在天舟一號上開展的實驗，王金福團隊準備再進一步驗證。

「天舟一號搭載了可進行細胞形態和細胞骨架顯微圖像傳輸的生物反應器，可以讓我們清楚地了解太空微重力環境下細胞內部結構的變化。」王金福說，「特別是細胞膜內側有沒有形成粘著斑、大小如何變化等，都可觀察到。」這種粘著斑的形成以及大小變化就能反映胞外力學信號如何改變胞內化學信號。

在太空中開展幹細胞實驗並不容易。「與在地面上做實驗的感覺完全不同。」王金福感慨地說。在天舟一號飛天過程中，細胞的培養及誘導分化無人操作，全程自動化，這就需要研製生物反應器的工程技術人員與科學實驗人員不斷磨合。生物反應器是一個微波爐大小、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。為了找到最佳的細胞培養密度、培養液換液量和換液速度、顯微圖像的最佳攝錄時間和頻率以及圖像的最佳解析度，王金福團隊及合作夥伴進行了數以百計的匹配實驗。為了了解細胞粘著斑以及細胞骨架的變化，王金福教授團隊反覆實驗不斷篩選，構建出了高質量的細胞樣品。

王金福說，天舟一號太空實驗的研究成果，與前期科學衛星研究成果結合，可全面地掌握和了解太空微重力環境對人骨髓間充質幹細胞定向分化潛能的影響以及相關分子機制，為今後骨質疏鬆類疾病預防和治療以及針對相關分子靶點研發藥物提供科學依據。

天舟一號是我國自主研製的首艘貨運飛船，採用兩艙構型，由貨物艙和推進艙組成，總長10.6米，艙體最大直徑3.35米，太陽帆板展開後最大寬度14.9米，起飛重量約13噸，物資上行能力約6噸，推進劑補加能力約為2噸。它能獨立飛行3個月，具有與天宮二號空間實驗室交會對接、實施推進劑在軌補加、開展空間科學實驗和技術試驗等功能。

天舟一號與天宮二號交會對接，是中國載人航天工程空間實驗室階段的收官之戰，對於空間站工程後續任務順利實施具有極為重要的意義，將標誌著中國載人航天工程勝利完成「三步走」戰略中的「第二步」任務，為空間站建設任務奠定堅實技術基礎。

按計劃，天舟一號發射入軌後，將與在軌運行的天宮二號先後進行３次自主快速交會對接、３次推進劑在軌補加，以及空間應用和航天技術等多領域的實（試）驗項目。期間，天舟一號與天宮二號組合體在軌飛行約２個月，天舟一號獨立飛行約３個月。完成既定任務後，天舟一號將受控離軌，隕落至預定安全海域；天宮二號留軌繼續開展拓展試驗和應用。

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