太空医学:微重力环境为研发“太空药剂”提供可能
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NASA宇航员SerenaAunon-Chancellor在太空展开实验。图据NASA
在国际空间站的微重力环境下,宇航员科学家们不仅可以像电影情节中那样轻易地翻筋斗、滑翔,他们还在这个独一无二的环境中开展太空医学研究,探索微重力环境对人体健康的影响,以及寻找研发新型医药、治愈癌症的新路径。
8月1日,在亚特兰大举行的国际空间站研发会议上,太空医学研究成为了会议上的核心议题之一。来自美国宇航局(NASA)的宇航员SerenaAunon-Chancellor在会议上汇报了自己2018年在国际空间站进行了为期197天的生物医学实验。
据《科学美国人》杂志报道,SerenaAunon-Chancellor通过实验发现,在微重力环境下结晶的蛋白质比地球上的蛋白质品质更好,这为开发疗效更好的“太空药剂”提供了更多可能。SerenaAunon-Chancellor接受了该杂志的采访,讲述了自己在空间站的实验以及微重力对人体的影响。
Q:微重力对你有什么影响?
A:对每个人而言,这种微重力的感受是不同的。这是我第一次太空飞行,虽然在此之前我一直在学习了解人体会在太空环境下发生哪些变化,但只有当我真正到那儿了,我才真正地感受到自己的变化。头几天我的肠胃并不太适应,没什么胃口,并且感觉肚子里的一切都是悬空漂浮着的。当我把头快速地转向一边,然后转向另一个方向时,感觉大脑反应的确慢了半拍。但在一周后这种感觉很快就消失了。
Q:微重力对人类健康有何影响?
A:我认为在长时间的太空探索任务中,对健康最大的挑战来自于辐射对人体的影响。在空间站内有飞行器厚重的外壳为宇航员提供了很好的保护,除此之外还有地球磁场和大气的保护。但在宇航员进行舱外探索活动时,长时间的暴露有可能会遭遇太阳质子事件。伴随着太阳耀斑的暴发,太阳宇宙线通常会急剧增长,会威胁到暴露在宇宙环境下的宇航员的生命安全。
其次,持续的骨质流失也是微重力环境对人类健康的挑战之一。为了缓解这一问题,在国际空间站内装有大型的运动器材。然后是对眼睛的影响,一些宇航员在进行太空探索的过程中出现了眼球形状、视神经、视力等等变化。到目前为止,我们正在努力弄清楚太空探索对视力造成改变的原因是什么以及预防措施有哪些。
Q:对比一下发生在你和同事身上的事情一定很有趣?
A:有一句老话是这么说的:“在你还没有经历和别人相同的事情前,你是不会真正了解那种感受的。”经历了之后你也会意识到,每个人的身体是如此的不同。
我和欧洲航天局的AlexGerst一起在国际空间站共事。这是他第二次太空探索任务。当我们踏进国际空间站时,我清楚地记得他说,“哇,我的身体还记得我该如何移动。”他的大脑深处的神经记忆还记得他四年前第一次飞行。他说“当你进入微重力环境时,轻轻接触这里,还有这里有落脚点。用你的脚趾让自己向下移动,轻轻地从这里推下去。”对我来说,这在告诉我人类的大脑在适应新环境方面有多么出色。
Q:为何微重力环境,是开展生物科学实验的理想场所?
A:在微重力条件下细胞的生长和在地球上不同。科学家们发现在太空培养内皮细胞的时间更长。它们以一种三维的结构生长,而不是在地球上的二维平面式生长,这为科学家提供了新的研究对象。另一个变化是细胞发生的快速老化过程。我们观察所有细胞在地球上需要数年才能完成的过程,比如骨质疏松症在微重力环境中发展得要快很多。
最后,我很关注蛋白质晶体实验。不论是帕金森病中的一种蛋白质,还是制药公司正在研发改善某种药物中的蛋白质,这些蛋白质晶体的结构在国际空间站中发展的更好。它们在太空轨道上以更三维、更有序的结构生长,不局限于在地球上平面的二维结构。这是因为在微重力中缺少对流电流,这有助于晶体生长。它使科学家对蛋白质结构有了更好的了解,有助于寻找一种抑制帕金森症药物的新目标,或者我们可以调整我们的药剂,减少副作用。
Q:最令你感到振奋的医学实验是什么?
A:当然是我们在那里做的血管瘤化疗研究——我花了6到8周的时间在这项研究上面。科学家正在研究:内皮细胞是如何生长的?我们能在它们上面测试化疗药物吗?
而我想从主要负责人那了解的是:“国际空间站是否帮助研发出了一种针对肿瘤血管供应的化疗药物?”因为这对人类来说很重要。癌症仍然是,而且长期以来一直人类最主要疾病之一。因此,只要我们能在这场斗争中提供一点帮助,我都愿意参与其中。我的很多病人都在和癌症做斗争。与癌症相关的研究总是受到广泛关注。我也希望看到更多这样的研究。
Q:在太空的经历是否影响了你与地球上病人的相处?
A:我和我的病人谈论癌症研究。我经常谈到老年痴呆症,因为β-淀粉样蛋白参与了许多不同的疾病发展过程。通过在空间站观察蛋白质晶体的生长,我们对β-淀粉样蛋白有了更好的认识,这意味着三到五年之后,我们可能会有更好的治疗方法。他们喜欢听到这些。
红星新闻记者王雅林实习生王鹤霏编译报道
编辑卢燕飞