加拿大宇航员杰里米·汉森的历史性月球环绕旅程虽仅持续数日，但其意义深远，影响远超打破太空飞行纪录的范畴。
作为阿耳忒弥斯二号任务的一部分，汉森与三名机组成员成为50多年来首批进入近地轨道以外区域的人类，他们抵达距地球约40万公里处，随后安全降落在太平洋。
此次任务是未来月球探索的测试飞行，同时也提醒人们关注一个日益紧迫的问题：人类离地球越远，太空辐射暴露就越成为关键的生物风险。
这一问题——辐射如何随时间和距离影响人体——不仅对持续性月球任务至关重要，也对未来可能的火星探索尝试具有决定性意义。
在西安大略大学和加拿大核实验室(CNL)，研究人员正通过一种小到可置于掌心的技术寻找潜在答案。
控制但复杂
物理学与天文学教授塔米·波平正推进器官芯片和类器官芯片系统，这些系统在透明腔室内复制人体组织的复杂性，腔室大小不超过邮票（类器官是在实验室生成的器官微型简化版本）。
在这些腔室内，富含营养的液体流经精心设计的通道网络，模拟血液流动，维持活体人类细胞群的存活，同时让研究人员观察它们在压力下的反应。
"它们看似微小且受控，但设计目的是重现极其复杂的生物系统，"波平表示，她是西安大略大学生物流体研究实验室主任。
她的实验室专门构建能在接近细胞尺度上控制流体的平台。这种精确度使研究人员能够隔离变量，实时监测组织行为，并研究器官如何应对极端环境。
"这是关于应急响应、系统反应及我们如何应对的问题，"波平说道，"巧合的是，项目启动时我正在观看Netflix的《切尔诺贝利》，一直在想，这正是我们试图捕捉的复杂性。"
波平的器官芯片和类器官芯片设备已成为辐射暴露研究合作的基础。
探索极限
与波平合作的物理学与天文学教授尤金·黄研究人类、器官、组织和细胞如何对放射治疗作出反应。将这些器官和类器官芯片暴露在辐射下，可研究详细的生物效应和个体差异。
黄的长期目标不仅是更好地理解癌症患者的急性和延迟性组织损伤，还包括研究深空宇航员以及核反应堆工作的工程师和科学家等难以直接研究的人群。
这对黄来说并非新领域。作为博士后研究员，他在西安大略大学医学生物物理学荣誉教授杰里·巴蒂斯塔指导下工作，后者开创性的工作帮助塑造了对极端环境中辐射暴露的现代理解。
巴蒂斯塔将辐射暴露定义为一个动态过程，其效应随时间、空间和生物结构而变化，而非简单的均匀剂量。十年前，他撰写的《火星之旅的辐射暴露：全体上车？》教科书章节至今仍在影响医学辐射研究和太空科学。如今，黄正将这项工作拓展到全新领域。
"我们知道宇航员正暴露在辐射中，但我们不完全理解这在组织层面意味着什么，"黄表示，"在将人类送入更远太空前，或许可先发送人类器官和类器官的微型版本进行学习。"
波平和黄正共同开发新系统，未来类器官可被安置在微型芯片中送入太空，在人类远离地球前实时监测辐射暴露。
生命切片
理解辐射损伤还需理解生物学本身的差异性，这正是克里斯托弗·平加入合作的原因。
作为西安大略大学舒立克医学与牙科学院生理学与药理学、肿瘤学和儿科系教授，平研究为何相似癌症患者对相同治疗可能有截然不同的反应。
在伦敦健康科学中心研究中心的实验室中，平及其团队培养类器官直接研究这些差异。研究人员发现，即使在同种癌症类型中，对辐射和化疗的反应也可能大不相同。
"它们并非都以相同方式表现，"平表示，他是伦敦健康科学中心巴克胰腺癌中心的首席转化科学家，"这种变异性就是问题所在。"
传统模型，从平面细胞培养到动物实验，往往无法足够精确地模拟人体内发生的情况。类器官系统提供更真实的简化生物模型，既足够复杂以模拟活体组织行为，又便于研究。
当与波平的工程系统和黄的辐射专业知识结合时，它们创建了一个能回答先前无法实时研究问题的平台。
在加拿大核实验室，研究人员安东内拉·贝尔图奇和马塞洛·瓦斯克斯正调整这些系统用于放射生物学实验，涉及应急响应、分诊情景及太空辐射暴露。器官芯片或类器官芯片技术使研究人员能在地球实验室（如查尔克河的生物研究设施）或太空中研究不同类型辐射的生物效应。
加拿大核实验室研究人员不仅能测量细胞是否能在辐射暴露中存活，还可观察代谢物、细胞因子和应激标志物等中间生物反应，揭示损伤发展过程及组织如何尝试恢复。
"我们现在能观察的不仅是细胞是否存活，还有它们反应过程中的活动，"黄表示，"这些影响远超太空旅行范畴。在癌症治疗中，这项工作可解释为何相同辐射剂量产生截然不同的患者结果；在核安全方面，它能改善暴露测量方式及应急响应制定。"
这项合作部分获得加拿大自然科学与工程研究理事会和西安大略大学地球与太空探索研究所支持，今年夏天将为安大略省查尔克河加拿大核实验室的研究实习提供资金，让学员参与研究。
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