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“器官再生”的神奇密码 地球人和太空移民也许都等得到

2017-04-21 20:58:25 来源:新华网

  新华社北京4月21日新媒体专电(记者喻菲)全世界无数的科学家都在寻找“器官再生”的钥匙,希望让人类拥有壁虎一样的本领,使受损的器官能够再生。这样的寻觅一直延续到了太空。

  4月20日,“天舟一号”货运飞船成功发射,一项“空间微重力环境对胚胎干细胞增殖、分化影响的研究”也随着飞船送上太空。这项干细胞研究虽然还无法让“器官再生”的梦想立即实现,却迈出了探索的一步。

  器官再生,21世纪可望实现的新突破

  壁虎的尾巴切除后可以再生出来;海参遇到危险时,会将自身的内脏器官从身体尾部喷射出去,几个星期后再长出新的内脏器官。

  人类的器官除了肝脏之外,通常无法再生。科学家一直的梦想就是将受损或因疾病而引起功能性障碍的器官再生出来。

  通过器官移植和人工器官可以使因疾病或手术而引起功能障碍的器官再次发挥功能,这种方法称为器官再生,这种医学称为再生医学。

  人类对器官移植和人工器官的研究正在不断开展。21世纪起这方面的研究取得了许多突破:可以通过细胞培养而使血管和皮肤再生,并期望可以将位于骨髓等处的幼稚干细胞制成具有各种作用的组织或器官。

  器官再生,因为在人体外进行培养,所以与工厂中制造的产品相似,出现了细胞工程、组织工程、器官工程等术语,其中器官的组织水平再生工程目前初步实现,组织工程成为今后医学的重要领域。

  “去太空培养干细胞” 微重力效应会带来啥变化?

  据相关科学家介绍,干细胞生物学是如今备受瞩目的研究领域之一,是组织工程和再生医学研究的上游学科。干细胞的重要功能是维持和控制细胞的再生能力,并具有自我更新复制能力和多分化潜能,可分化为多种组织细胞类型。

  近些年,美国宇航局将空间干细胞培养作为重点研究的课题。2015年美国宇航局研究人员公布了空间干细胞生长和组织再生方面的成果,其研究结果表明,太空微重力环境影响了小鼠拟胚体在太空的分化能力,抑制了谱系分化基因的表达。

  但有意思的是这些未分化的拟胚体在返回地面后继续培养能够进一步分化。此外,美国加州大学科学家在微重力模拟实验中发现,微重力可以激活某些遗传途径,在受损组织再生时开始运作。

  “空间微重力效应是否影响干细胞增殖和分化?能否利用空间微重力独特的条件开展干细胞大规模扩增和组织工程构建呢?这些问题是目前空间生物学研究的前沿和热点问题。”中国科学院动物研究所工程师雷晓华说。

  雷晓华说:“我们前期在地面实验中,发现在模拟微重力效应条件下,小鼠胚胎干细胞分化能力增强,并且已发现引起这种变化的关键基因和分子信号通路。”

  “模拟微重力效应并不是真实的微重力条件,只有太空才能提供真实的微重力环境,所以我们将利用空间实验机会,探讨太空微重力环境下小鼠胚胎干细胞的增殖、分化特征,同时与地面实验结果比对,全面了解微重力对胚胎干细胞增殖、分化的影响。”雷晓华说。

  据介绍,中国科学院动物研究所的科学家先后利用实践八号、实践十号返回式卫星开展了空间生命科学实验。他们在实践十号卫星上,获得了太空中小鼠早期胚胎发育的实时显微摄影图片,在世界上首次观察到哺乳动物早期胚胎在太空微重力条件下能够分裂并且发育到囊胚阶段。

  服务地球,或许还能服务未来的太空移民

  在“天舟一号”上,中国科学院动物研究所段恩奎研究员带领的团队搭载了小鼠胚胎干细胞、小鼠拟胚体,通过普通光和荧光显微成像技术观察干细胞在太空中增殖和分化过程。同时地面将开展平行实验,通过天地比对,初步了解空间微重力环境影响干细胞增殖和分化的情况。

  “从实践八号、实践十号卫星再到天舟一号的实验是有连续性的。我们计划在未来中国空间站上继续这些研究,探讨能否在太空培育出胚胎,甚至让小鼠在太空中出生。而对于胚胎干细胞研究,我们将探索能否培养出有功能性的类组织,比如一个跳动的心肌,或者肾、肝、脾组织。这是我们未来想要努力的方向。”雷晓华说。

  这项实验将为更好地实现胚胎干细胞的体外大量扩增,更好地利用多能干细胞分化潜能提供一种新思路,为多能干细胞在组织工程和再生医学中的应用探索一种新途径,最终为未来利用多能干细胞服务于人类健康提供帮助。

  “或许人类未来可以到太空诱导干细胞生长出某种组织器官,服务于地球上的人类。另一方面,未来的太空移民中,如果人类因伤病造成器官损伤,就可以再生修复这些器官。”雷晓华说。

  “天舟一号”上的所有生命科学实验都是通过注入指令和遥控飞船上的实验设施来进行的,确实非常困难。科学家希望未来能够进入中国空间站亲自操作,来完成这些空间生命科学实验。

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