科学家们说，他们正在太空中培养“类器官”，以更好地了解癌症、神经疾病和衰老，并有望找到治疗方法。
△图片来源：Muotri Lab/加州大学圣地亚哥分校
在国际空间站（ISS）上，科学家们正在进行一项引人注目的研究，他们正在培养人类器官的微型三维模型。这可能听起来像是科幻电影开头的场景，但实际上，这是一种相对新的研究应用，已经在地球上突破了发现的界限。
所谓的类器官（organoids）通常是从人类干细胞培育而成的，借助生长激素的帮助，这些细胞可以自我组织成类似人体器官的三维结构。与传统的动物模型（如小鼠或猴子）不同，类器官可以更准确地重现人类器官的独特复杂性。因此，这些微小的器官可以通过帮助揭示哪些化合物在人类中真正起作用，哪些不起作用，加速药物的开发。
微重力下老化的类器官
2019年以来，人们已经在国际空间站上培养了包括大脑、心脏和乳房在内的类器官。但是，这项研究引发了一个问题：为什么科学家们要在太空中培育微型器官？
一方面，太空的恶劣环境可能有助于科学家们研究影响地球上人类的衰老和相关疾病。加州大学圣地亚哥分校（UCSD）的小儿科教授阿利森·穆奥特里（Alysson Muotri）多年来一直将人类干细胞送往国际空间站，目的是培育模拟各种疾病的大脑类器官。虽然像阿尔茨海默病这样的疾病在一个人身上可能需要几十年的时间才会发展，但研究表明，太空中的微重力可以加速细胞的衰老。因此，通过在微重力中研究大脑类器官，科学家们可以确定衰老是如何发生的，并帮助设计预防措施。
穆奥特里的团队受到了NASA双胞胎研究的启发。在这项研究中，宇航员斯科特·凯利（Scott Kelly）在太空中逗留了一年，而他的同卵双胞胎兄弟马克则留在了地球上。当斯科特回来时，他表现出了认知能力下降的迹象，比他的兄弟更难学习和记忆事物。对于为什么会出现这些影响，穆奥特里表示尚不清楚。一种理论是，可能是因为微重力减少了一种叫做端粒酶的酶的活性，这种酶有助于逆转我们染色体末端的DNA段随着年龄增长而缩短的自然过程。
△穆特里实验室在培养皿中培养的一些大脑类器官。（图片来源：Muotri 实验室/加州大学圣地亚哥分校）
太空中的微小肿瘤
另一个UCSD研究团队则受到了NASA双胞胎研究的启发，他们在太空中培育的不是微型大脑，而是微小的肿瘤。该团队由医学教授卡特里娜·詹姆逊（Catriona Jamieson）领导。
斯科特·凯利在返回地球后被发现有端粒缩短、DNA损伤和血液中的信号分子，这些信号分子已知会激活某些基因，促使癌症生长和扩散。这表明，太空中的压力条件可能会刺激癌症生长，因此可以作为研究该疾病如何发展的良好模型。
该团队先是将血干细胞送入太空，仅仅一个月后，细胞就显示出了与癌症相关的基因突变被激活的迹象。这些变化与细胞内的异常生长和分裂有关。
然后，研究人员通过私人Axiom Mission 1向太空发送了一批白血病、结肠癌和乳腺癌的肿瘤类器官模型。他们发现，在航天器上，这些模型的生长速度也增加了。类器官内的细胞还启动了一种称为ADAR1的基因，这种基因编码的酶被认为可以促使癌细胞的增殖。
现在，作为他们在2024年1月前往国际空间站（ISS）的最新发射的一部分，该团队正在测试这些药物对更多乳腺癌类器官的抗癌潜力。
这项研究既是为了保护地球上的人类，也是为了帮助太空中的宇航员。例如，詹姆逊设想，参加商业太空飞行的人可能在出发前服用药丸，以保护他们血液中的干细胞免受癌变的影响。在地球上，借助他们在太空中的发现，研究人员计划在今年晚些时候开始使用rebcsinib进行骨髓纤维化的临床试验，这是一种导致骨髓瘢痕的血液癌症。
△科学家们正在国际空间站上培育类器官，如上图所示。（图片来源：NASA，公共领域，来自维基共享资源）
太空类器官的未来
其他研究人员也利用这种外太空研究的潜在双重效益。华盛顿大学药学院的副教授凯瑟琳·杨（Catherine Yeung）及其团队一直在研究太空中加速衰老环境对肾脏的影响。
与类器官不同，杨的团队使用的是一种称为“芯片器官”（organ-on-a-chip）的人体组织模型。这项技术在信用卡大小的设备上模拟人体组织，被视为类器官的补充。
“如果我们能从太空中学到对地球上的病症有所帮助的知识，那将是一个最重要的目标——我认为我们不需要在两者之间进行选择。”杨告诉Live Science。
在国际空间站（ISS）上培养类器官与在地球上进行的培养有很大不同，穆奥特里表示。例如，你受限于你可以拥有的实验室设备的数量，而且火箭发射有时会在最后一刻取消。詹姆逊表示，将类器官送回地球也可能相当“危险”，因为航天器携带的负载通常会降落在海洋中。
尽管如此，专家们仍然希望利用这些类器官来突破新的发现领域。
“我对在太空中工作感到兴奋，”詹姆逊说。“我认为这是一个字面上的抗癌火箭发射，我们找到了一个抗癌的开关。”
这些研究为未来的医学发展打开了新的可能性，不仅可以帮助我们更好地理解疾病的发展机制，还可以为药物研发提供新的思路和方法。在不断探索外太空的同时，人类也在不断拓展自身的医学边界。
参考文章：
https://www.livescience.com/health/anatomy/could-mini-space-grown-organs-be-our-cancer-moonshot
编辑：王洪
排版：李丽
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