科學(xué)家們說，他們正在太空中培養(yǎng)“類器官”，以更好地了解癌癥、神經(jīng)疾病和衰老，并有望找到治療方法。

△圖片來源：Muotri Lab/加州大學(xué)圣地亞哥分校

在國際空間站（ISS）上，科學(xué)家們正在進(jìn)行一項(xiàng)引人注目的研究，他們正在培養(yǎng)人類器官的微型三維模型。這可能聽起來像是科幻電影開頭的場景，但實(shí)際上，這是一種相對新的研究應(yīng)用，已經(jīng)在地球上突破了發(fā)現(xiàn)的界限。

所謂的類器官（organoids）通常是從人類干細(xì)胞培育而成的，借助生長激素的幫助，這些細(xì)胞可以自我組織成類似人體器官的三維結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的動(dòng)物模型（如小鼠或猴子）不同，類器官可以更準(zhǔn)確地重現(xiàn)人類器官的獨(dú)特復(fù)雜性。因此，這些微小的器官可以通過幫助揭示哪些化合物在人類中真正起作用，哪些不起作用，加速藥物的開發(fā)。

2019年以來，人們已經(jīng)在國際空間站上培養(yǎng)了包括大腦、心臟和乳房在內(nèi)的類器官。但是，這項(xiàng)研究引發(fā)了一個(gè)問題：為什么科學(xué)家們要在太空中培育微型器官？

一方面，太空的惡劣環(huán)境可能有助于科學(xué)家們研究影響地球上人類的衰老和相關(guān)疾病。加州大學(xué)圣地亞哥分校（UCSD）的小兒科教授阿利森·穆奧特里（Alysson Muotri）多年來一直將人類干細(xì)胞送往國際空間站，目的是培育模擬各種疾病的大腦類器官。雖然像阿爾茨海默病這樣的疾病在一個(gè)人身上可能需要幾十年的時(shí)間才會(huì)發(fā)展，但研究表明，太空中的微重力可以加速細(xì)胞的衰老。因此，通過在微重力中研究大腦類器官，科學(xué)家們可以確定衰老是如何發(fā)生的，并幫助設(shè)計(jì)預(yù)防措施。

穆奧特里的團(tuán)隊(duì)受到了NASA雙胞胎研究的啟發(fā)。在這項(xiàng)研究中，宇航員斯科特·凱利（Scott Kelly）在太空中逗留了一年，而他的同卵雙胞胎兄弟馬克則留在了地球上。當(dāng)斯科特回來時(shí)，他表現(xiàn)出了認(rèn)知能力下降的跡象，比他的兄弟更難學(xué)習(xí)和記憶事物。對于為什么會(huì)出現(xiàn)這些影響，穆奧特里表示尚不清楚。一種理論是，可能是因?yàn)槲⒅亓p少了一種叫做端粒酶的酶的活性，這種酶有助于逆轉(zhuǎn)我們?nèi)旧w末端的DNA段隨著年齡增長而縮短的自然過程。

△穆特里實(shí)驗(yàn)室在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的一些大腦類器官。（圖片來源：Muotri 實(shí)驗(yàn)室/加州大學(xué)圣地亞哥分校）

另一個(gè)UCSD研究團(tuán)隊(duì)則受到了NASA雙胞胎研究的啟發(fā)，他們在太空中培育的不是微型大腦，而是微小的腫瘤。該團(tuán)隊(duì)由醫(yī)學(xué)教授卡特里娜·詹姆遜（Catriona Jamieson）領(lǐng)導(dǎo)。

斯科特·凱利在返回地球后被發(fā)現(xiàn)有端?？s短、DNA損傷和血液中的信號(hào)分子，這些信號(hào)分子已知會(huì)激活某些基因，促使癌癥生長和擴(kuò)散。這表明，太空中的壓力條件可能會(huì)刺激癌癥生長，因此可以作為研究該疾病如何發(fā)展的良好模型。

該團(tuán)隊(duì)先是將血干細(xì)胞送入太空，僅僅一個(gè)月后，細(xì)胞就顯示出了與癌癥相關(guān)的基因突變被激活的跡象。這些變化與細(xì)胞內(nèi)的異常生長和分裂有關(guān)。

然后，研究人員通過私人Axiom Mission 1向太空發(fā)送了一批白血病、結(jié)腸癌和乳腺癌的腫瘤類器官模型。他們發(fā)現(xiàn)，在航天器上，這些模型的生長速度也增加了。類器官內(nèi)的細(xì)胞還啟動(dòng)了一種稱為ADAR1的基因，這種基因編碼的酶被認(rèn)為可以促使癌細(xì)胞的增殖。

現(xiàn)在，作為他們在2024年1月前往國際空間站（ISS）的最新發(fā)射的一部分，該團(tuán)隊(duì)正在測試這些藥物對更多乳腺癌類器官的抗癌潛力。

這項(xiàng)研究既是為了保護(hù)地球上的人類，也是為了幫助太空中的宇航員。例如，詹姆遜設(shè)想，參加商業(yè)太空飛行的人可能在出發(fā)前服用藥丸，以保護(hù)他們血液中的干細(xì)胞免受癌變的影響。在地球上，借助他們在太空中的發(fā)現(xiàn)，研究人員計(jì)劃在今年晚些時(shí)候開始使用rebcsinib進(jìn)行骨髓纖維化的臨床試驗(yàn)，這是一種導(dǎo)致骨髓瘢痕的血液癌癥。

△科學(xué)家們正在國際空間站上培育類器官，如上圖所示。（圖片來源：NASA，公共領(lǐng)域，來自維基共享資源）

其他研究人員也利用這種外太空研究的潛在雙重效益。華盛頓大學(xué)藥學(xué)院的副教授凱瑟琳·楊（Catherine Yeung）及其團(tuán)隊(duì)一直在研究太空中加速衰老環(huán)境對腎臟的影響。

與類器官不同，楊的團(tuán)隊(duì)使用的是一種稱為“芯片器官”（organ-on-a-chip）的人體組織模型。這項(xiàng)技術(shù)在信用卡大小的設(shè)備上模擬人體組織，被視為類器官的補(bǔ)充。

“如果我們能從太空中學(xué)到對地球上的病癥有所幫助的知識(shí)，那將是一個(gè)最重要的目標(biāo)——我認(rèn)為我們不需要在兩者之間進(jìn)行選擇?！睏罡嬖VLive Science。

在國際空間站（ISS）上培養(yǎng)類器官與在地球上進(jìn)行的培養(yǎng)有很大不同，穆奧特里表示。例如，你受限于你可以擁有的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的數(shù)量，而且火箭發(fā)射有時(shí)會(huì)在最后一刻取消。詹姆遜表示，將類器官送回地球也可能相當(dāng)“危險(xiǎn)”，因?yàn)楹教炱鲾y帶的負(fù)載通常會(huì)降落在海洋中。

盡管如此，專家們?nèi)匀幌Ｍ眠@些類器官來突破新的發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域。

“我對在太空中工作感到興奮，”詹姆遜說。“我認(rèn)為這是一個(gè)字面上的抗癌火箭發(fā)射，我們找到了一個(gè)抗癌的開關(guān)。”

這些研究為未來的醫(yī)學(xué)發(fā)展打開了新的可能性，不僅可以幫助我們更好地理解疾病的發(fā)展機(jī)制，還可以為藥物研發(fā)提供新的思路和方法。在不斷探索外太空的同時(shí)，人類也在不斷拓展自身的醫(yī)學(xué)邊界。

參考文章：

https://www.livescience.com/health/anatomy/could-mini-space-grown-organs-be-our-cancer-moonshot

編輯：王洪

排版：李麗