为何将干细胞送上太空？

微生物学家兼宇航员凯特·鲁宾斯在国际空间站测试干细胞。资料来源:美国航天局

失重不仅会损害飞行人的发型和方向感，还会对培养皿中的细胞产生不可思议的影响。微重力环境会对干细胞产生什么影响？

最近，美国加州帕洛阿尔托斯坦福大学的细胞生物学家阿伦·夏尔马在世界干细胞峰会(WSCS)上报告了相关的研究结果。他希望将干细胞送到外层空间，并把它们放在国际空间站上，这样它们就可以处于接近失重的状态进行相关研究。

宇航员的身体怎么了？

离开地球有许多风险，其中之一就是改变人体的心血管系统。有证据表明宇航员容易出现心律不齐和心脏萎缩(更不用说其他太空危险了)。夏尔马向WSCS观众解释说，他和他的同事想通过国际空间站了解更多微重力对心肌的影响。

因为来自真正人类心脏的细胞很少，而且很难维持研究，所以研究小组需要从干细胞中创造新的心肌细胞。他们对三个人的成人皮肤和血细胞进行了重新编程，以诱导多能干细胞，这些多能干细胞可以在体内发育成许多不同类型的细胞，如心脏细胞。

研究人员随后将细胞送入太空。今年7月，SpaceX CRS-9任务带来了这些已经在国际空间站呆了一个月的心肌细胞。来自同一个人的第二组心肌细胞留在地球上作为对照。

现在，研究小组开始分析旅行期间和之后收集的数据，包括哪些基因被打开或关闭，以及细胞的结构和收缩性。夏尔马说，初步观察显示，这些细胞在飞行过程中表现出轻微的不规则节律，但回到地球后又恢复了正常节律。

研究人员表示，这表明微重力可能对宇航员产生超乎想象的影响，因为他们身体的一些变化似乎模仿了加速的自然衰老过程。

让干细胞更加“干燥”

长期的太空任务可能会导致身体退化，但对某些类型的干细胞似乎有不同的影响。加州洛马琳达大学的移植免疫学家玛丽·卡恩斯·琼克(Mary Kearns-Jonker)一直在进行微重力模拟实验，将心脏祖细胞(可发育成心肌的组织特异性干细胞)装入定位装置。该设备通过不断旋转这些细胞来降低重力。

研究小组发现，在这些微重力条件下，新生心脏祖细胞似乎增殖得更好，并显示出分化迹象——恢复到更原始的非特化状态，而成年心脏祖细胞则没有显示出这些现象。

"他们回来了一点，以便更有效地向前推进。"科恩斯-琼克解释道。事实上，她发现微重力可以激活某些遗传途径，从而在受损组织再生时开始运作。

但是科恩斯-琼克说，“人们普遍认为地球上没有完美的微重力系统。”因此，她计划在2017年3月将实验室细胞送入太空，并在国际空间站停留一个月，以查明在地球研究中发现的与年龄相关的影响是否也发生在太空中。

能产生更好的疗法吗？

科恩斯-琼斯团队已经测试了地球上普通老年人心脏祖细胞的潜在治疗效果。在一项未发表的研究中，她在成年绵羊中诱发了心脏病，并给它们注射了从新生绵羊心脏中分离出的祖细胞。如果证明这些细胞能有效治疗心脏病，她希望能够在临床上测试微重力:即使仅仅一周的旋转就能进一步提高它们的强度。

佛罗里达杰克逊维尔梅奥诊所的干细胞研究员阿巴·祖拜尔对未来的治疗有更远大的愿景:在国际空间站上发展干细胞疗法。他的工作集中于出血性中风——由大脑血管破裂引起的出血。他正在准备临床试验来测试另一种细胞类型:间充质干细胞来拯救受损的神经元。

但祖拜尔估计，治疗一名患者需要1亿至2亿间充质干细胞，但这些细胞的生长非常困难且耗时。早期研究结果表明，干细胞在微重力条件下可以快速增殖。祖贝尔计划测试太空旅行是否会扩大间充质干细胞的数量。

如果是这样，这项研究将解决一个更大的问题:无菌临床级细胞能在轨道实验室中生长吗？太空旅行后，它们还能被安全地注入人体吗？(张张编)

中国科学新闻(2016-12-22第三版国际版)