SpaceX公司向國(guó)際空間站發(fā)送科研物資：組織芯片、人類(lèi)大腦、心臟細(xì)胞

目前，美國(guó)宇航局北京時(shí)間 12 月 7 日凌晨 0 點(diǎn) 17 分 （美國(guó)東部時(shí)間 12 月 6 日 11 點(diǎn) 17 分）執(zhí)行 CRS-21 發(fā)射任務(wù)，由 SpaceX 公司向國(guó)際空間站發(fā)送一些科研物資。

此次名為 CRS-21 的太空飛行標(biāo)志著 SpaceX 公司與美國(guó)宇航局簽訂商業(yè)貨物再補(bǔ)給服務(wù)合同下的第 21 次任務(wù)，發(fā)射地點(diǎn)在美國(guó)佛羅里達(dá)州肯尼迪航天中心。

據(jù)悉，此次太空任務(wù)原計(jì)劃于 12 月 5 日發(fā)射 （美國(guó)東部時(shí)間），但由于天氣惡劣推遲了發(fā)射時(shí)間。升級(jí)后的 Dragon 貨運(yùn)艙將由 Falcon 9 火箭發(fā)射，攜載重量 2903 公斤的補(bǔ)給物資和科學(xué)設(shè)備。這些科學(xué)設(shè)備主要用于研究生命科學(xué)、再生醫(yī)學(xué)和其他領(lǐng)域的多種實(shí)驗(yàn)。

12 月 7 日凌晨的太空發(fā)射將標(biāo)志著 SpaceX 公司升級(jí)后的 Dragon 飛船首次攜載貨物發(fā)射升空 （截至目前 Dragon 飛船運(yùn)載的都是宇航員）。該飛船是 Crew Dragon 飛船的改進(jìn)版，缺少執(zhí)行載人任務(wù)所需的系統(tǒng)，例如：座椅、駕駛艙控制系統(tǒng)和生命支持系統(tǒng)，以及 SuperDraco 推進(jìn)器，后者在發(fā)射過(guò)程中出現(xiàn)故障時(shí)才啟用，能對(duì)宇航員提供特殊的緊急逃生系統(tǒng)。

升級(jí)版的 Dragon 飛船可攜帶更多的科學(xué)裝備，該飛船內(nèi)部可支持更多的動(dòng)力載荷，這對(duì)生命科學(xué)研究非常有利，因?yàn)樗试S更多的冷藏和其他類(lèi)型的調(diào)查。還允許宇航員在 Dragon 飛船上存儲(chǔ)一些動(dòng)力有效載荷。

組織芯片

Dragon 飛船上的幾個(gè)有效載荷具有一種叫做 “組織芯片”的獨(dú)特硬件設(shè)計(jì)，人類(lèi)細(xì)胞和有機(jī)組織在該芯片支架上生長(zhǎng)，在微重力環(huán)境下逐漸形成 3D 結(jié)構(gòu)。研究人員可以通過(guò)觀察了解太空中該組織更多的基本生長(zhǎng)過(guò)程，包括：老化、骨骼狀況和肌肉損失。

其中一項(xiàng)由美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)進(jìn)行的研究將調(diào)查人類(lèi)肌肉在太空中如何萎縮，16 個(gè)骨骼肌樣本將在此次太空任務(wù)中送到空間站，在那里宇航員密切觀察微重力條件下肌肉組織束的變化。據(jù)悉，8 個(gè)骨骼肌樣本采樣于年輕人，他們?nèi)粘ｓw能活動(dòng)較多；而另 8 個(gè)骨骼肌樣本采樣于久坐、較少活動(dòng)的中老年人。每組有一半的樣本將接受電刺激，觀察在失重情況下肌肉如何萎縮。研究人員將以這個(gè)實(shí)驗(yàn)作為起點(diǎn)，展開(kāi)更深入的研究，最終將測(cè)試各種療法，觀察肌肉退化是否可以預(yù)防。

微重力條件下的人類(lèi)大腦

此次送到空間站的另一個(gè)科學(xué)載荷是使用干細(xì)胞技術(shù)培育的大腦類(lèi)器官，該研究旨在了解微重力如何影響腦細(xì)胞存活及功能，可能有助于推動(dòng)自閉癥、阿爾茨海默癥治療的進(jìn)展。

Space Tango 公司首席科學(xué)家比爾 · 麥克拉姆布 （Bill McLamb）說(shuō)：“太空旅行模擬了我們?cè)诘厍蛏嫌^察到的人體衰老影響，只是在更短的時(shí)間跨度內(nèi)，使我們更容易檢查正在發(fā)生的過(guò)程。在太空中研究人類(lèi)大腦具有一定難度，這就是為什么此類(lèi)實(shí)驗(yàn)如此重要。”

該項(xiàng)研究將提取干細(xì)胞并將其轉(zhuǎn)化為腦細(xì)胞，腦細(xì)胞將形成具有三維結(jié)構(gòu)的大腦類(lèi)器官，大腦類(lèi)器官儲(chǔ)存在一個(gè)特殊容器中，它們能夠模仿細(xì)胞多樣性和人腦發(fā)育的功能。

研究人員指出，此類(lèi)研究可以幫助美國(guó)宇航局及其合作伙伴執(zhí)行火星載人飛行等遙遠(yuǎn)太空任務(wù)做好準(zhǔn)備，由于宇航員未來(lái)可能長(zhǎng)期暴露在太空惡劣環(huán)境中，通過(guò)這些研究將有助于預(yù)防退行性大腦疾病。

心臟細(xì)胞

美國(guó)斯坦福大學(xué)一組研究人員觀察了改良心臟組織在微重力條件下的表現(xiàn)，此次發(fā)射將攜帶心肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和心臟成纖維細(xì)胞構(gòu)成的組織樣本，研究重力變化如何影響心臟細(xì)胞。

研究人員知道微重力會(huì)導(dǎo)致人類(lèi)心臟負(fù)荷和形狀發(fā)生變化，但如果某人長(zhǎng)時(shí)間在太空環(huán)境下生活，這些變化是否會(huì)成為永久性變化仍是未知的。

該研究項(xiàng)目的組織簇樣本粘貼在組織芯片上，研究人員稱(chēng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能有助于確定新的治療方案，并支持太空飛行前預(yù)測(cè)心血管風(fēng)險(xiǎn)復(fù)查措施的發(fā)展，后續(xù)研究包括心臟病療法。

太空免疫反應(yīng)

快檢診斷公司 HemoCue 將著眼研究白細(xì)胞在太空中的反應(yīng)，在地球上，醫(yī)生基于白細(xì)胞總數(shù)以及觀察到各種類(lèi)型的癥狀來(lái)診斷疾病，HemoCue 首次推出一種新型技術(shù)，可使宇航員在太空中進(jìn)行白細(xì)胞數(shù)量。

HemoCue 的目標(biāo)是測(cè)試該設(shè)備在微重力環(huán)境下的工作效果，研究人員稱(chēng)，如果它有效的話(huà)，將成為宇航員醫(yī)療箱中一個(gè)很有價(jià)值的工具。

另一項(xiàng)科學(xué)載荷是 Micro-14，可以研究分析太空環(huán)境中酵母菌反應(yīng)，特別是白色念珠菌 （Candida albicans），據(jù)了解，白色念珠菌是一種機(jī)會(huì)性病原體，能在免疫缺陷的宿主體中引發(fā)危及生命的疾病。Micro-14 將評(píng)估酵母菌對(duì)微重力的反應(yīng)，尋找細(xì)胞和分子等級(jí)上產(chǎn)生的變化。

由于宇航員在太空飛行中可能會(huì)出現(xiàn)免疫缺陷，研究人員對(duì)如何更好地預(yù)測(cè)生物體健康風(fēng)險(xiǎn)特別感興趣，之前研究表明，許多微生物在微重力環(huán)境下表現(xiàn)出更強(qiáng)毒性，但需要展開(kāi)更多的研究確認(rèn)這種特殊病原體。

美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室正在牽頭開(kāi)展一項(xiàng)計(jì)劃，從空間站不同位置采集棉簽樣本，觀察細(xì)菌和相關(guān)代謝物 （細(xì)菌生長(zhǎng)產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)）之間的微妙關(guān)系。該項(xiàng)目將幫助研究人員更好地了解微生物和代謝物在封閉環(huán)境中如何分布，以及這種分布如何影響人類(lèi)健康，這將有益于醫(yī)院和療養(yǎng)院的管理人員，這些工作人員通常免疫力較低。

責(zé)任編輯：PSY