[科普中國(guó)]-猜想: 人類移民外星 第一個(gè)健康問(wèn)題是骨質(zhì)疏松

今年4月18日，工作人員在實(shí)踐十號(hào)返回艙抵達(dá)預(yù)定地點(diǎn)后展開(kāi)相關(guān)工作。

（來(lái)源：新華社）

今年春天，我國(guó)首顆微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星——實(shí)踐十號(hào)返回式科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星（以下簡(jiǎn)稱實(shí)踐十號(hào)），成功地帶著相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目返回地球，總共在軌時(shí)間12天。

這顆專為科學(xué)設(shè)計(jì)的衛(wèi)星，搭載了19位“乘客”進(jìn)行空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

其中有一個(gè)項(xiàng)目：微重力條件下骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的骨細(xì)胞定向分化效應(yīng)及分子機(jī)制研究，來(lái)自浙江大學(xué)生命科學(xué)院王金福教授的團(tuán)隊(duì)，它研究的是，在微重力環(huán)境下干細(xì)胞生成骨細(xì)胞的過(guò)程有什么異常。

“返回艙從太空飛回基地后，我的學(xué)生們連夜把實(shí)驗(yàn)裝置帶回杭州?！蓖踅鸶Ｕf(shuō)。最近，他的實(shí)驗(yàn)室完成了對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品的分析。

昨天，錢報(bào)記者專訪了王金福教授，獨(dú)家解密——飛了一趟天的干細(xì)胞，帶回來(lái)什么信息給地球？

還原實(shí)踐十號(hào)：

上天兩周

這些干細(xì)胞經(jīng)歷了什么

浙大的這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是在骨髓培養(yǎng)箱中進(jìn)行的，這個(gè)培養(yǎng)箱有兩組培養(yǎng)單位，每組有3個(gè)培養(yǎng)單元，每個(gè)培養(yǎng)單元里有50萬(wàn)個(gè)活的人體干細(xì)胞。兩組培養(yǎng)單元里的細(xì)胞任務(wù)周期不同：一組只需要2天，另一組則進(jìn)行7天實(shí)驗(yàn)。

兩組干細(xì)胞同時(shí)開(kāi)始在誘導(dǎo)液的作用下，進(jìn)行骨細(xì)胞誘導(dǎo)分化。

這個(gè)過(guò)程，完全模擬了人體內(nèi)干細(xì)胞分化成骨細(xì)胞的過(guò)程，也就是骨鈣生長(zhǎng)的過(guò)程。

在地球上，人類每時(shí)每刻都在經(jīng)歷骨鈣生成和丟失這兩個(gè)過(guò)程?！敖】档娜耍@一進(jìn)一出的過(guò)程是保持平衡的。如果骨鈣生成多于丟失，就會(huì)骨質(zhì)增生；如果丟失多于生成，就是骨質(zhì)疏松?！蓖踅鸶Ｕf(shuō)，骨鈣的生成，主要由骨質(zhì)干細(xì)胞分化而來(lái)。

唯一不同的是，天上的干細(xì)胞在微重力情況下分化骨細(xì)胞。

第一組完成2天誘導(dǎo)后，形成的新細(xì)胞被自動(dòng)裂解并低溫保存；第二組完成一周誘導(dǎo)后，形成的新細(xì)胞被固定并低溫保存。

同樣的兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，王金福實(shí)驗(yàn)室在地面也進(jìn)行了一遍。

2016年4月18日16時(shí)30分，實(shí)踐十號(hào)準(zhǔn)確降落在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定著陸區(qū)域。在直升飛機(jī)帶著返回艙回到基地后，王金福和學(xué)生們第一時(shí)間從返回艙中取出兩個(gè)培養(yǎng)單位，連夜帶回杭州進(jìn)行分析。

“通過(guò)分析我們發(fā)現(xiàn)，第一個(gè)單元的細(xì)胞狀態(tài)表明，干細(xì)胞到了太空，促使骨細(xì)胞分化相關(guān)的基因和蛋白表達(dá)水平的活性降低了；第二個(gè)單元里，干細(xì)胞變成骨細(xì)胞的量，比地球上做的比對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的量要少?！?/p>

科學(xué)家們此前的研究表明，宇航員在微重力的環(huán)境中，骨質(zhì)流失加劇。

但是王金福團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)證明，在太空微重力環(huán)境下，不僅人會(huì)丟失骨鈣，就連形成骨鈣的機(jī)制也發(fā)生了問(wèn)題。他們是全球第一個(gè)通過(guò)太空實(shí)際微重力實(shí)驗(yàn)證明這個(gè)結(jié)論的團(tuán)隊(duì)。

如果將來(lái)人類有長(zhǎng)期居住太空，甚至移民外星球的打算，首先面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)是：嚴(yán)重的骨質(zhì)疏松。

“可以作個(gè)比較，比如孕婦是另一個(gè)容易發(fā)生骨質(zhì)流失的人群。宇航員在太空中一個(gè)月產(chǎn)生的骨質(zhì)流失，相當(dāng)于孕婦10個(gè)月骨質(zhì)流失的量?！蓖踅鸶Ｕf(shuō)。

這就是為什么以身體倍兒棒著稱的宇航員們，返回地球時(shí)都站不起來(lái)，更不要說(shuō)自行走出艙門——他們體內(nèi)的骨鈣既不能開(kāi)源又不能節(jié)流。

展望明年天舟一號(hào)：

親眼看看

骨細(xì)胞為什么產(chǎn)不出來(lái)

“這一發(fā)現(xiàn)表明微重力環(huán)境下，骨質(zhì)的流失和生成兩個(gè)方面同時(shí)發(fā)生作用，最終使宇航員患上嚴(yán)重的骨質(zhì)疏松?！蓖踅鸶Ｕf(shuō)，“但干細(xì)胞定向分化為骨細(xì)胞的過(guò)程，還一直沒(méi)有在真正的太空微重力環(huán)境中得到詳細(xì)觀察?！?/p>

這就是王金福的團(tuán)隊(duì)接下來(lái)還將要送上天的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。

明年上半年，中國(guó)大型火箭長(zhǎng)征七號(hào)將發(fā)送中國(guó)貨運(yùn)飛船天舟一號(hào)上天。王金福實(shí)驗(yàn)室的一批干細(xì)胞，將再次搭載上天。

這批干細(xì)胞不再返回地球，但它們也不再閉門獨(dú)自行動(dòng)。它們?cè)谔罩械囊慌e一動(dòng)，都將被地球上的科學(xué)家觀察到。

讓我們放大看看每一個(gè)干細(xì)胞：

先搞清楚三個(gè)關(guān)鍵物質(zhì)：整合素，胞外基質(zhì)，黏著斑。

人的細(xì)胞間，之所以能夠相互連接組成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是靠胞外基質(zhì)彼此連接。而整合素，是一頭連接著細(xì)胞內(nèi)部的蛋白，一頭連著胞外基質(zhì)的物質(zhì)。

地球上，細(xì)胞外的胞外基質(zhì)受到力的作用，形態(tài)會(huì)發(fā)生改變，傳遞給整合素，導(dǎo)致整合素連接的蛋白聚焦到一起，形成黏著斑。這些斑點(diǎn)很重要，它會(huì)激活細(xì)胞內(nèi)相關(guān)酶的活性，誘導(dǎo)細(xì)胞中的蛋白分化形成骨細(xì)胞。

王金福實(shí)驗(yàn)室推測(cè)，之所以實(shí)踐十號(hào)上的干細(xì)胞降低了生成骨細(xì)胞的能力，是因?yàn)樵谑е丨h(huán)境下，黏著斑沒(méi)有正常形成，“這導(dǎo)致了后續(xù)一整條信號(hào)通路沒(méi)有啟動(dòng)，”

生成骨質(zhì)的“命令”沒(méi)有傳達(dá)進(jìn)去。

等到天舟一號(hào)帶著干細(xì)胞上天，王金福想親眼看看這個(gè)過(guò)程。他說(shuō)，搞清楚這個(gè)機(jī)制，有助于人類研發(fā)對(duì)骨細(xì)胞生成起作用的分子藥物。

在這種骨鈣既不能正常生成又在不斷流失的情況下，宇航員僅僅依靠鍛煉是不夠的。這也解釋了，為什么NASA宇航員斯考特凱利大叔在國(guó)際空間站待了340天，對(duì)抗“腿軟”的辦法就是鍛煉，但是這些運(yùn)動(dòng)縱然練出馬甲線、人魚(yú)線，也只能暫緩?fù)馓罩泄羌?xì)胞急劇減少的狀況。

斯考特是NASA有名的身體倍兒棒的宇航員，但是在直播他返回地球的視頻中也能看到，大叔出倉(cāng)后也是被抬出來(lái)的，并且出來(lái)以后在椅子上坐了很久。

“我們已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室用小分子調(diào)節(jié)，發(fā)現(xiàn)確實(shí)能夠增強(qiáng)失重環(huán)境下骨細(xì)胞的生成?！蓖踅鸶Ｕf(shuō)。

不過(guò)王金福團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，干細(xì)胞分化骨細(xì)胞的能力減弱的同時(shí)，分化成脂肪的功力見(jiàn)長(zhǎng)。所以斯考特叔叔在太空鍛煉身體，保骨鈣的作用不一定明顯，減脂說(shuō)不定還是很有效的呢。（記者

章咪佳）