SpaceX向國際空間站發(fā)送組織芯片等科學(xué)物資

目前，美國宇航局計劃北京時間12月7日凌晨0點17分（美國東部時間12月6日11點17分）執(zhí)行CRS-21發(fā)射任務(wù)，由SpaceX公司向國際空間站發(fā)送一些科研物資。此次名為CRS-21的太空飛行標志著SpaceX公司與美國宇航局簽訂商業(yè)貨物再補給服務(wù)合同下的第21次任務(wù)，發(fā)射地點在美國佛羅里達州肯尼迪航天中心。

據(jù)悉，此次太空任務(wù)原計劃于12月5日發(fā)射（美國東部時間），但由于天氣惡劣推遲了發(fā)射時間。升級后的Dragon貨運艙將由Falcon 9火箭發(fā)射，攜載重量2903公斤的補給物資和科學(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)域的多種實驗。

12月7日凌晨的太空發(fā)射將標志著SpaceX公司升級后的Dragon飛船首次攜載貨物發(fā)射升空（截至目前Dragon飛船運載的都是宇航員）。該飛船是Crew Dragon飛船的改進版，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推進器，后者在發(fā)射過程中出現(xiàn)故障時才啟用，能對宇航員提供特殊的緊急逃生系統(tǒng)。

升級版的Dragon飛船可攜帶更多的科學(xué)裝備，該飛船內(nèi)部可支持更多的動力載荷，這對生命科學(xué)研究非常有利，因為它允許更多的冷藏和其他類型的調(diào)查。還允許宇航員在Dragon飛船上存儲一些動力有效載荷。

組織芯片

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

其中一項由美國佛羅里達大學(xué)進行的研究將調(diào)查人類肌肉在太空中如何萎縮，16個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個骨骼肌樣本采樣于年輕人，他們?nèi)粘ｓw能活動較多；而另8個骨骼肌樣本采樣于久坐、較少活動的中老年人。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。研究人員將以這個實驗作為起點，展開更深入的研究，最終將測試各種療法，觀察肌肉退化是否可以預(yù)防。

微重力條件下的人類大腦

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

Space Tango公司首席科學(xué)家比爾·麥克拉姆布（Bill McLamb）說：“太空旅行模擬了我們在地球上觀察到的人體衰老影響，只是在更短的時間跨度內(nèi)，使我們更容易檢查正在發(fā)生的過程。在太空中研究人類大腦具有一定難度，這就是為什么此類實驗如此重要。”

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

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

心臟細胞

美國斯坦福大學(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)射將攜帶心肌細胞、內(nèi)皮細胞和心臟成纖維細胞構(gòu)成的組織樣本，研究重力變化如何影響心臟細胞。

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

該研究項目的組織簇樣本粘貼在組織芯片上，研究人員稱，實驗結(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)測心血管風(fēng)險復(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將著眼研究白細胞在太空中的反應(yīng)，在地球上，醫(yī)生基于白細胞總數(shù)以及觀察到各種類型的癥狀來診斷疾病，HemoCue首次推出一種新型技術(shù)，可使宇航員在太空中進行白細胞數(shù)量。

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

另一項科學(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會性病原體，能在免疫缺陷的宿主體中引發(fā)危及生命的疾病。Micro-14將評估酵母菌對微重力的反應(yīng)，尋找細胞和分子等級上產(chǎn)生的變化。

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

美國宇航局噴氣推進實驗室正在牽頭開展一項計劃，從空間站不同位置采集棉簽樣本，觀察細菌和相關(guān)代謝物（細菌生長產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)）之間的微妙關(guān)系。該項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。