科學家們說，他們正在太空中培養(yǎng)“類器官”，以更好地了解癌癥、神經(jīng)疾病和衰老，并有望找到治療方法。

△圖片來源：Muotri Lab/加州大學圣地亞哥分校

在國際空間站（ISS）上，科學家們正在進行一項引人注目的研究，他們正在培養(yǎng)人類器官的微型三維模型。這可能聽起來像是科幻電影開頭的場景，但實際上，這是一種相對新的研究應用，已經(jīng)在地球上突破了發(fā)現(xiàn)的界限。

所謂的類器官（organoids）通常是從人類干細胞培育而成的，借助生長激素的幫助，這些細胞可以自我組織成類似人體器官的三維結構。與傳統(tǒng)的動物模型（如小鼠或猴子）不同，類器官可以更準確地重現(xiàn)人類器官的獨特復雜性。因此，這些微小的器官可以通過幫助揭示哪些化合物在人類中真正起作用，哪些不起作用，加速藥物的開發(fā)。

2019年以來，人們已經(jīng)在國際空間站上培養(yǎng)了包括大腦、心臟和乳房在內(nèi)的類器官。但是，這項研究引發(fā)了一個問題：為什么科學家們要在太空中培育微型器官？

一方面，太空的惡劣環(huán)境可能有助于科學家們研究影響地球上人類的衰老和相關疾病。加州大學圣地亞哥分校（UCSD）的小兒科教授阿利森·穆奧特里（Alysson Muotri）多年來一直將人類干細胞送往國際空間站，目的是培育模擬各種疾病的大腦類器官。雖然像阿爾茨海默病這樣的疾病在一個人身上可能需要幾十年的時間才會發(fā)展，但研究表明，太空中的微重力可以加速細胞的衰老。因此，通過在微重力中研究大腦類器官，科學家們可以確定衰老是如何發(fā)生的，并幫助設計預防措施。

穆奧特里的團隊受到了NASA雙胞胎研究的啟發(fā)。在這項研究中，宇航員斯科特·凱利（Scott Kelly）在太空中逗留了一年，而他的同卵雙胞胎兄弟馬克則留在了地球上。當斯科特回來時，他表現(xiàn)出了認知能力下降的跡象，比他的兄弟更難學習和記憶事物。對于為什么會出現(xiàn)這些影響，穆奧特里表示尚不清楚。一種理論是，可能是因為微重力減少了一種叫做端粒酶的酶的活性，這種酶有助于逆轉(zhuǎn)我們?nèi)旧w末端的DNA段隨著年齡增長而縮短的自然過程。

△穆特里實驗室在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的一些大腦類器官。（圖片來源：Muotri 實驗室/加州大學圣地亞哥分校）

另一個UCSD研究團隊則受到了NASA雙胞胎研究的啟發(fā)，他們在太空中培育的不是微型大腦，而是微小的腫瘤。該團隊由醫(yī)學教授卡特里娜·詹姆遜（Catriona Jamieson）領導。

斯科特·凱利在返回地球后被發(fā)現(xiàn)有端?？s短、DNA損傷和血液中的信號分子，這些信號分子已知會激活某些基因，促使癌癥生長和擴散。這表明，太空中的壓力條件可能會刺激癌癥生長，因此可以作為研究該疾病如何發(fā)展的良好模型。

該團隊先是將血干細胞送入太空，僅僅一個月后，細胞就顯示出了與癌癥相關的基因突變被激活的跡象。這些變化與細胞內(nèi)的異常生長和分裂有關。

然后，研究人員通過私人Axiom Mission 1向太空發(fā)送了一批白血病、結腸癌和乳腺癌的腫瘤類器官模型。他們發(fā)現(xiàn)，在航天器上，這些模型的生長速度也增加了。類器官內(nèi)的細胞還啟動了一種稱為ADAR1的基因，這種基因編碼的酶被認為可以促使癌細胞的增殖。

現(xiàn)在，作為他們在2024年1月前往國際空間站（ISS）的最新發(fā)射的一部分，該團隊正在測試這些藥物對更多乳腺癌類器官的抗癌潛力。

這項研究既是為了保護地球上的人類，也是為了幫助太空中的宇航員。例如，詹姆遜設想，參加商業(yè)太空飛行的人可能在出發(fā)前服用藥丸，以保護他們血液中的干細胞免受癌變的影響。在地球上，借助他們在太空中的發(fā)現(xiàn)，研究人員計劃在今年晚些時候開始使用rebcsinib進行骨髓纖維化的臨床試驗，這是一種導致骨髓瘢痕的血液癌癥。

△科學家們正在國際空間站上培育類器官，如上圖所示。（圖片來源：NASA，公共領域，來自維基共享資源）

其他研究人員也利用這種外太空研究的潛在雙重效益。華盛頓大學藥學院的副教授凱瑟琳·楊（Catherine Yeung）及其團隊一直在研究太空中加速衰老環(huán)境對腎臟的影響。

與類器官不同，楊的團隊使用的是一種稱為“芯片器官”（organ-on-a-chip）的人體組織模型。這項技術在信用卡大小的設備上模擬人體組織，被視為類器官的補充。

“如果我們能從太空中學到對地球上的病癥有所幫助的知識，那將是一個最重要的目標——我認為我們不需要在兩者之間進行選擇?！睏罡嬖VLive Science。

在國際空間站（ISS）上培養(yǎng)類器官與在地球上進行的培養(yǎng)有很大不同，穆奧特里表示。例如，你受限于你可以擁有的實驗室設備的數(shù)量，而且火箭發(fā)射有時會在最后一刻取消。詹姆遜表示，將類器官送回地球也可能相當“危險”，因為航天器攜帶的負載通常會降落在海洋中。

盡管如此，專家們?nèi)匀幌Ｍ眠@些類器官來突破新的發(fā)現(xiàn)領域。

“我對在太空中工作感到興奮，”詹姆遜說?！拔艺J為這是一個字面上的抗癌火箭發(fā)射，我們找到了一個抗癌的開關?！?/p>

這些研究為未來的醫(yī)學發(fā)展打開了新的可能性，不僅可以幫助我們更好地理解疾病的發(fā)展機制，還可以為藥物研發(fā)提供新的思路和方法。在不斷探索外太空的同時，人類也在不斷拓展自身的醫(yī)學邊界。

參考文章：

https://www.livescience.com/health/anatomy/could-mini-space-grown-organs-be-our-cancer-moonshot

編輯：王洪

排版：李麗