“3、2、1，點(diǎn)火！”話音剛落，一道火光緩緩上升，劃破漆黑長(zhǎng)夜。

這是在5月10日晚21時(shí)23分，天舟六號(hào)貨運(yùn)飛船在海南文昌發(fā)射場(chǎng)成功發(fā)射的情形。

看著天邊的火光漸行漸遠(yuǎn)，慢慢消失，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)藥所能量代謝與生殖中心副研究員雷曉華激動(dòng)又緊張。

六年了！他終于等到再次將自己的研究送往太空。這一次，他將帶領(lǐng)課題組負(fù)責(zé)中國(guó)空間站空間微重力下人多能干細(xì)胞3D生長(zhǎng)及組織構(gòu)建研究。

這項(xiàng)研究任務(wù)有望在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)干細(xì)胞在太空早期造血，并闡明微重力影響人多能干細(xì)胞向早期造血分化的作用機(jī)理。

激動(dòng)之余，雷曉華眉頭并沒有舒展，他心想，機(jī)會(huì)太難得了，下一次“上天”的機(jī)會(huì)不知又在何時(shí)。干細(xì)胞成功上天后開展的一系列研究，只許成功，不許失?。?/p>

就在6月4日，神舟十五號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸。當(dāng)天，在北京舉行的載人空間站第四批空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品交接儀式上，載人航天空間應(yīng)用系統(tǒng)副總指揮王強(qiáng)向雷曉華移交了神舟十五號(hào)乘組帶回的干細(xì)胞實(shí)驗(yàn)樣品。接下來(lái)，雷曉華團(tuán)隊(duì)將對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品低溫冷藏保存運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室開展全方位的檢測(cè)分析，通過(guò)與地面對(duì)照實(shí)驗(yàn)結(jié)果比對(duì)，尋找太空環(huán)境影響人多能干細(xì)胞早期造血分化的分子機(jī)理。

6月4日，在北京舉行的載人空間站第四批空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品交接儀式 受訪者供圖

發(fā)射前的晝夜奮戰(zhàn)

5月10日零點(diǎn)16分，時(shí)間撥回到天舟六號(hào)發(fā)射前的第21小時(shí)。

雷曉華坐在監(jiān)視器前，緊張地看著自己的得力學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)進(jìn)行發(fā)射前的細(xì)胞制備任務(wù)。

就在剛剛，他被工作人員告知，為確保實(shí)驗(yàn)順利，只有具體操作實(shí)驗(yàn)的研究人員才能進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。就這樣，作為導(dǎo)師的雷曉華順理成章地被“拒之門外”。

看著學(xué)生將細(xì)胞接種到培養(yǎng)盒中、進(jìn)行人多能干細(xì)胞的分化、液袋加載、管路連接、排氣泡、實(shí)驗(yàn)單元組裝……雷曉華一步也不敢離開。

排氣泡是最難也是最費(fèi)時(shí)間的一環(huán)，因?yàn)樗蜕咸盏母杉?xì)胞培養(yǎng)皿中不能有一絲氣泡，否則將會(huì)干擾細(xì)胞成像，導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目失敗。

“我這個(gè)不做實(shí)驗(yàn)的比做實(shí)驗(yàn)的還緊張！心里就像家長(zhǎng)送孩子高考的心情一樣?！崩讜匀A笑著回憶道。

5月10日，團(tuán)隊(duì)成員臨射場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行細(xì)胞加載和單元排氣泡實(shí)驗(yàn) 受訪者供圖

上午9點(diǎn)25分，距離發(fā)射時(shí)間還有12個(gè)小時(shí)。雷曉華已經(jīng)在監(jiān)視器前坐了9個(gè)小時(shí)。

實(shí)驗(yàn)室的門終于打開。學(xué)生馬馳原、張文雅走出實(shí)驗(yàn)室?？粗麄z摘下口罩，臉色平靜，雷曉華心中一喜，排氣泡沒出問(wèn)題，看來(lái)任務(wù)完成了一半！

確認(rèn)無(wú)誤后，中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心、中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理所的專家共同開始了臨射前實(shí)驗(yàn)任務(wù)的驗(yàn)收工作。

“實(shí)驗(yàn)單元飛行件組裝驗(yàn)收、臨射安裝模塊驗(yàn)收等等，每一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)任務(wù)后面都要簽字，確保過(guò)程中沒有任何風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。”雷曉華說(shuō)。

下午4點(diǎn)37分，此時(shí)距離發(fā)射還剩下不到五小時(shí)。

這時(shí)，干細(xì)胞實(shí)驗(yàn)單元的臨射安裝模塊已經(jīng)成功轉(zhuǎn)運(yùn)到天舟六號(hào)的發(fā)射塔架，技術(shù)人員正在完成對(duì)實(shí)驗(yàn)單元進(jìn)行臨射安裝、細(xì)胞單元裝置加電等重要任務(wù)。

晚21點(diǎn)23分，火光劃破天際，天舟六號(hào)成功發(fā)射。直到這時(shí)，雷曉華和學(xué)生才長(zhǎng)舒一口氣，終于把干細(xì)胞送上天了，大半個(gè)月以來(lái)的晝夜奮戰(zhàn)總算沒有白費(fèi)！

太空早期造血有望實(shí)現(xiàn)

經(jīng)過(guò)1天的飛行，天舟六號(hào)于5月11日成功與空間站組合體對(duì)接。5月12日，干細(xì)胞實(shí)驗(yàn)單元由航天員轉(zhuǎn)運(yùn)至問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙并順利安置在生物技術(shù)柜中。經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)達(dá)半個(gè)月的在軌實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)樣品于6月4日被送回地面。

“在軌時(shí)，干細(xì)胞狀態(tài)良好，采集的圖片清晰。目前，采集的數(shù)據(jù)符合我們的預(yù)期?！崩讜匀A說(shuō)道。

他表示，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成后，我國(guó)將有望在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)干細(xì)胞在太空早期造血，并闡明微重力影響人多能干細(xì)胞向早期造血分化的作用機(jī)理。為今后進(jìn)一步開展空間環(huán)境下干細(xì)胞分化及其再生醫(yī)學(xué)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

項(xiàng)目研究方案的示意圖 受訪者供圖

為什么要大費(fèi)周章地把干細(xì)胞送上太空？

“因?yàn)槿硕嗄芨杉?xì)胞具有幾乎無(wú)限的增殖潛能，可分化成為人體內(nèi)任何細(xì)胞類型，是用于再生醫(yī)學(xué)研究的極佳細(xì)胞來(lái)源?！崩讜匀A解釋道。

此前，美國(guó)宇航局和歐空局的科學(xué)家便已多次報(bào)道了利用空間飛行任務(wù)中開展的干細(xì)胞生長(zhǎng)和組織再生方面的研究成果。

而我國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有一定差距。

此次，雷曉華課題組將人多能干細(xì)胞接種于空間細(xì)胞培養(yǎng)模塊中，通過(guò)搭載天舟六號(hào)貨運(yùn)飛船進(jìn)入中國(guó)空間站問(wèn)天艙開展空間微重力環(huán)境對(duì)干細(xì)胞的造血分化研究。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)又是如何實(shí)現(xiàn)地空研究的呢？

雷曉華說(shuō)，干細(xì)胞在軌分化培養(yǎng)的各個(gè)階段圖片，可通過(guò)空間實(shí)時(shí)顯微自動(dòng)成像來(lái)捕獲，再將圖片下傳到地面。細(xì)胞整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程通過(guò)在軌自動(dòng)換液來(lái)完成，培養(yǎng)結(jié)束后，樣品會(huì)自動(dòng)固定并被移入空間站的低溫冷藏柜中保存。

由于資源限制，本次任務(wù)中雷曉華團(tuán)隊(duì)只開展了部分實(shí)驗(yàn)，后續(xù)他們還將開展人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞在空間微重力環(huán)境下的3D生長(zhǎng)研究，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)程的在軌培養(yǎng)，對(duì)在軌實(shí)驗(yàn)和地面平行對(duì)照實(shí)驗(yàn)樣品的比對(duì)和分析，來(lái)探討空間環(huán)境下干細(xì)胞3D生長(zhǎng)的規(guī)律及微重力對(duì)干細(xì)胞生長(zhǎng)影響的作用機(jī)理。

團(tuán)隊(duì)成員在演練實(shí)驗(yàn)中獲取的人多能干細(xì)胞3D 生長(zhǎng)圖像 受訪者供圖

空間生命科學(xué)需要航天精神

這次在文昌發(fā)射場(chǎng)的晝夜奮戰(zhàn)，讓雷曉華想起導(dǎo)師段恩奎在6年前送給自己的一首詩(shī)中寫道：

“去年四月間，爾等在酒泉，”

“胚胎搭衛(wèi)星，長(zhǎng)到囊胚圓。”

“相隔僅一年，Esc又飛天，”

“老小豈能顧，晝夜文昌戰(zhàn)。”

2016年4月，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，還在中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所工作的雷曉華便跟著時(shí)任中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物所黨委書記、副所長(zhǎng)的段恩奎研究員，作為核心骨干人員參與到實(shí)踐十號(hào)返回式實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的實(shí)驗(yàn)任務(wù)中，開展小鼠早期胚胎的太空發(fā)育研究。

2017年，僅僅相隔一年，雷曉華與段恩奎又來(lái)到文昌發(fā)射場(chǎng)，這次雷曉華作為課題的實(shí)際負(fù)責(zé)人參與到天舟一號(hào)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)中，開展小鼠胚胎干細(xì)胞的太空增殖和分化研究。

為確保兩次在軌實(shí)驗(yàn)順利，兩年間，雷曉華自己也記不清經(jīng)歷了多少次地面匹配和演練實(shí)驗(yàn)。“發(fā)射任務(wù)一旦開始，至少一個(gè)月不能回家。臨射前的演練工作很重要，我們需要將每個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟、每一環(huán)節(jié)的時(shí)間精準(zhǔn)到每分每秒，絕不能耽誤飛船發(fā)射時(shí)間。”他說(shuō)。

功夫不負(fù)有心人，這兩項(xiàng)研究都很成功。2018年，雷曉華以第一作者的身份在《細(xì)胞—增殖》上發(fā)表封面文章，首次成功獲得胚胎干細(xì)胞實(shí)時(shí)在軌培養(yǎng)顯微圖像，發(fā)現(xiàn)空間微重力有利于增強(qiáng)干細(xì)胞的干性和三維樣的生長(zhǎng)特性。2020年，雷曉華再次以第一作者的身份在《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》上發(fā)表封面文章，揭示了在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)哺乳動(dòng)物植入前胚胎的太空發(fā)育。

“精益求精，分秒不差。在討論關(guān)鍵技術(shù)時(shí)，不惜激烈爭(zhēng)論、不怕紅臉、絕不遷就，但能就事論事，不計(jì)前嫌，講團(tuán)結(jié)，朝共同目標(biāo)努力?！倍味骺鼘?duì)自己的得力門生給出了極高的評(píng)價(jià)。

2020年，雷曉華受深圳先進(jìn)院醫(yī)藥所能量代謝與生殖研究中心主任張鍵的邀請(qǐng)，加入深圳先進(jìn)院，成為一名學(xué)科帶頭人，繼續(xù)在空間生命科學(xué)領(lǐng)域開拓前行。

與6年前相比，雷曉華身份已有了轉(zhuǎn)變。這次“文昌之戰(zhàn)”，他是導(dǎo)師，帶著自己的學(xué)生參加到實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，并成功將人類多能干細(xì)胞送上太空，他說(shuō)，這就是一種傳承。

雷曉華（中）與學(xué)生馬馳原（右）、張文雅（左）在火箭轉(zhuǎn)運(yùn)現(xiàn)場(chǎng) 受訪者供圖

“此次參與到實(shí)驗(yàn)中的兩位學(xué)生都很優(yōu)秀，其中一位還是碩士生，他們都能獨(dú)立完成任務(wù)。”談到自己的兩位學(xué)生，雷曉華贊不絕口。

作為深圳先進(jìn)院聯(lián)合培養(yǎng)碩士生，張文雅是團(tuán)隊(duì)中年齡最小的一員，她感嘆道：“當(dāng)火箭如同太陽(yáng)般升空的那一刻，我知道我的文昌發(fā)射任務(wù)圓滿完成了。這絕對(duì)是我人生和學(xué)術(shù)生涯中最令人難忘、深刻的經(jīng)歷！”

“有些人可能窮極一生，都不能親眼目睹一枚火箭的發(fā)射，而我們可以參與空間站的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，真是太幸運(yùn)了！”回顧在發(fā)射場(chǎng)的20多天經(jīng)歷，深圳先進(jìn)院聯(lián)合培養(yǎng)博士生馬馳原說(shuō)，“除了承受內(nèi)心的壓力以外，認(rèn)真思考并準(zhǔn)備意外問(wèn)題的解決預(yù)案，這兩點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)對(duì)我以后的工作和學(xué)習(xí)都很有幫助?！?/p>

想要在空間生命科學(xué)領(lǐng)域有所建樹，絕不是一人努力攻關(guān)便可以實(shí)現(xiàn)，更需要團(tuán)隊(duì)的默契協(xié)作，同時(shí)還依賴于我國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展。

“‘特別能吃苦，特別能戰(zhàn)斗，特別能攻關(guān)，特別能奉獻(xiàn)’是航天精神，我覺得空間生命科學(xué)研究也需要航天精神，真正在這個(gè)領(lǐng)域出好的成果，就是要嚴(yán)謹(jǐn)、要吃得了苦，還要經(jīng)得起等待?！崩讜匀A說(shuō)。

隨著我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展的越來(lái)越好，科學(xué)家們從事空間生命科學(xué)研究有了更多可能性。相信在不久的將來(lái)，我國(guó)會(huì)有更多的科研人員投身到空間生命科學(xué)領(lǐng)域，探索浩瀚宇宙，造福人類。

雷曉華課題組與天舟六號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目組成員 受訪者供圖

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)