為了解答腿軟的事浙大實驗室干細胞搭天舟一號升空

　　2017年4月20日19時41分，我國第一艘貨運飛船天舟一號，將由長征七號火箭發射送入太空，與在軌半年的天宮二號空間實驗室進行交會對接。

　　天舟一號將裝載超過6噸的物資與設備飛向太空。在這些貨物中，除了維持天宮二號的各種補給外，還有大量太空實驗設備和載荷。

　　這其中有一個來自浙江的生命科學項目：浙江大學生命科學學院王金福教授團隊實驗室的人骨髓間充質干細胞，將搭載天舟一號進入太空，開展骨細胞定向誘導分化實驗。

　　這個實驗將探究太空微重力環境對干細胞分化潛能影響的原因，在世界上尚屬首次。

　　4月19日，記者在海南文昌發射基地，獨家專訪王金福教授。

王金福在發射基地

　　為什么要送干細胞上天

　　王金福實驗室的干細胞，是第二次飛向宇宙了。這次的實驗，與上一次飛天有密切的聯系。

　　2016年4月6日1時38分，中國首顆微重力科學實驗衛星“實踐十號”返回式科學實驗衛星成功發射。這顆專為科研設計的衛星，搭載了19位“乘客”上天進行空間科學實驗。其中就有王金福課題組的兩組、大約50萬個人體干細胞。科學家想搞明白：在微重力環境下，骨髓中干細胞生成骨細胞的過程，有什么異常。

　　對這種“異常”進行探索的最初動力是，自從1961年人類首次沖出地球后，所有宇航員剛回到地球，有好一段時間都“腿軟”，不要說走路，站也站不起來。僅僅因為重力環境的改變，好漢都不得不服軟？一定是維持生命工作的細胞發生了什么變化。

　　王金福團隊的兩組培養單元里的細胞任務周期不同：一組只需要2天；另一組則進行7天實驗。

　　兩組干細胞同時開始在誘導液的作用下，在天上進行骨細胞誘導分化。這個過程，完全模擬了人體內干細胞分化成骨細胞的過程，也就是長骨鈣的過程。

　　第一組完成兩天誘導后，形成的新細胞被自動裂解并低溫保存；第二組完成一周誘導后，形成的新細胞被固定并低溫保存。

　　“通過分析我們發現，第一個單元的細胞狀態表明，干細胞到了太空，促使骨細胞分化相關的基因和蛋白表達水平的活性降低了；第二個單元里，干細胞變成骨細胞的量，比地球上做的比對實驗產生的量要少得多。”

　　科學家們此前的研究表明，宇航員在微重力的環境中，骨質流失加劇。王金福團隊的實驗證明，在太空微重力環境下，不僅人會丟失骨鈣，就連形成骨鈣的機制也發生了問題。

　　王金福團隊是全球第一個通過太空實際微重力實驗，證明這個結論的團隊。

細胞骨架的顯微圖

　　這次升空實驗有何不同

　　“實踐十號的實驗結果分析表明，微重力環境下，骨質的流失和生成兩個方面同時發生作用，最終使宇航員患上嚴重的骨質疏松。”王金福說，“但干細胞定向分化為骨細胞的過程，還一直沒有在真正的太空微重力環境中得到直觀的詳細觀察。”

　　所以干細胞，又要上天了。

　　在火箭發射前24小時，王金福團隊將把4個單元的干細胞（大約1000~10000個細胞）放入培養皿里。發射前5小時，這些細胞被裝入反應器，入駐貨運飛船。

　　跟著天舟一號飛天的這批干細胞，與飛船一樣，不再返回地球。

　　當天舟一號與天宮二號對接后，反應器會開始工作。細胞們在太空中的一舉一動，會被地球上的科學家實時觀察到。

　　據介紹，人的細胞間，之所以能夠相互連接組成網絡結構，是靠胞外基質彼此連接。整合素，是一頭連接著細胞內部的蛋白，一頭連著胞外基質的物質。

　　在地球上，細胞外的胞外基質受到力的作用，形態會發生改變。它們在給整合素傳遞集合消息，使得整合素連接的蛋白聚焦到一起，形成黏著斑。

　　這些斑點很重要，它會激活細胞內相關酶的活性，誘導細胞中的蛋白活化而促進骨細胞生成。

　　王金福實驗室推測：之所以實踐十號上的干細胞降低了生成骨細胞的能力，是因為在失重環境下，黏著斑有可能沒有正常形成。“這導致了后續一整條信號通路沒有啟動。”

　　等天舟一號入軌后實驗開始，王金福想親眼看看這個過程。

粘著斑的顯微圖，斑點大而數量多，說明酶被激活的程度高。

　　這個研究只跟宇航員有關嗎

　　這件事情，跟天上的、人間的每一個人都有關系：宇航員因為失重環境而無法正常產生骨鈣；地球上的人，隨著年齡增長，也會出現同樣的問題。

　　搞清楚這個機制，有助于人類研發對骨細胞生成起作用的分子藥物。

　　在骨鈣既不能正常生成又在不斷流失的情況下，僅僅通過鍛煉是不夠的。

　　從2015年3月27日開始的340天，NASA（美國航天局）宇航員斯考特·凱利在國際空間站工作了近一年。這一年，他成了網紅——幾乎每天在社交平臺上和地球上的人們互動。除了拍攝地球上各個角落的圖片，展示空間實驗，他的ins上，展示的最多的是他練塊兒的照片。

　　但就算練出馬甲線、人魚線，斯考特大叔也只能暫緩外太空中骨細胞急劇減少的狀況。目前全世界的補鈣產品，還不能真正有效地幫助骨鈣產生。

　　2016年3月1日，斯考特乘坐俄羅斯“聯盟號TMA-18M”飛船安全返回地面。

　　從當時的直播看，這位虎背熊腰的活躍大叔，在出艙時也有點“蔫兒”。當然是被醫療隊抬出來的，之后他還在椅子上緩了很久，至少之后有好幾天他是站不起來的。

　　就算你此生不想去太空，你在地球上，也有可能體會到“腿軟”的窘境。

　　據統計，全球每年有890萬骨折病例，我國現約有9000萬骨質疏松癥患者。

　　“我們已經在實驗室用小分子調節，發現確實能夠增強失重環境下骨細胞的生成。”王金福說。

　　不過王金福團隊的實驗發現，干細胞分化骨細胞的能力減弱的同時，分化成脂肪的功力見長。

　　所以斯考特大叔等宇航員從空間站待了一年回到地球，身材并沒有太大的走樣。因為在太空保持鍛煉身體，保骨鈣的作用不一定明顯，減脂說不定還是很有效的。

　　這個實驗將探究太空微重力環境對干細胞分化潛能影響的原因，在世界上尚屬首次。