NASA即将在深空开展健康监测，使用携带活体人类细胞的微型实验室设备。目标明确而严肃：了解太空环境如何改变人体，以确保宇航员安全抵达月球并最终前往火星。
AVATAR项目将把基于阿耳忒弥斯二号宇航员细胞构建的小型器官芯片置于 Orion 飞船内，随其绕月飞行约10天。该研究将帮助NASA根据宇航员在太空中的真实生物反应，为每位成员制定针对性防护措施。
AVATAR与人类细胞
“AVATAR是NASA具有远见的组织芯片实验，将彻底革新我们进行科学、医学及多行星人类探索的方式，”NASA总部科学任务理事会的尼基·福克斯（Nicky Fox）表示。
每块组织芯片都是小型个性化模型，使NASA能在宇航员深入太空前研究深空环境对其生物学的影响。研究结果将帮助该机构为月球和火星任务准备匹配每位机组成员特定健康需求的医疗物资。
器官芯片工作原理
器官芯片是一种拇指驱动器大小的设备，由排列成特定组织形态的人类细胞构成，可模拟肺、肝、心脏、大脑等器官功能。研究人员已在地球使用此类芯片预测人体对药物或辐射的反应。
相同方法可通过指导个性化医疗包内容，为远离诊所数周或数月的任务提供支持。芯片还可相互连接以展示器官间交互作用，帮助科学家发现仅在多系统同时活跃时才会显现的副作用或意外变化。
AVATAR使用的细胞
AVATAR团队从骨髓入手——红细胞、白细胞和血小板的来源。骨髓也是对辐射最敏感的组织之一，使其成为安全规划的理想早期目标。
研究表明微重力会重塑骨结构及支持造血干细胞的骨髓环境。这些变化可能波及免疫力和氧气运输，而在长期任务中，宇航员无法承受此类问题。
阿耳忒弥斯二号的芯片使用宇航员捐赠样本中提取的造血干细胞和祖细胞，在设备上培育成骨髓组织。这使NASA能精确对比同一人在太空与地球的细胞反应，避免推测。
深空辐射与人体
地球磁层如同护盾，偏转许多带电粒子。当 Orion 飞向月球距离时，机组将遭遇更多宇宙辐射，包括银河宇宙射线和太阳粒子。
阿耳忒弥斯一号追踪了 Orion 内部辐射，发现剂量率随屏蔽层和飞船朝向变化显著。这些结果帮助工程师和飞行外科医生为载人飞行规划更安全的路径和程序。
AVATAR芯片补充了关键一环：展示人类细胞如何实际响应探测器记录的深空辐射。正是这种细胞数据将原始数值转化为医疗决策。
AVATAR细胞研究方法
任务期间，芯片置于自控温箱中，按计划为细胞供给营养。Space Tango公司设计的载荷可在飞行中自动运行，使机组专注驾驶与安全。
溅落后，科学家将使用单细胞RNA测序技术分析芯片——该技术能同时测量数千个基因在单个细胞中的活性。近期一项研究发现太空暴露后人类造血干细胞出现加速衰老迹象，印证了此类检测的重要性。
NASA将对比飞行芯片与同期地面研究中同批宇航员的样本。这种平行设计更易识别空间特异性变化，而非日常自然波动。
未来机组的个性化护理
“对NASA而言，器官芯片可为深空任务中保护宇航员健康提供关键数据，”NASA总部生物与物理科学部主管丽莎·卡内尔（Lisa Carnell）表示。若数据显示某人有特殊需求，医疗包可相应调整。
将防护措施匹配每位机组成员，比携带通用药房更高效。这也帮助任务规划者判断哪些风险严重到需调整时间表或路线。
现实应用价值
相同平台可加速癌症疗法等血液影响类治疗的测试。Emulate公司的骨髓芯片模型展示人类造血对药物或辐射的反应，为安全用药提供依据。
更快速的人体相关筛查可减少动物模型需求，并帮助临床医生在患者对同种药物反应不同时实施个性化护理。太空研究常以这种方式回馈医疗界——为探索开发的工具改善了地球上的健康护理。
AVATAR、细胞与宇航员
阿耳忒弥斯二号的芯片仅飞行约10天，但开创了新模式：实时监测即将执行任务的宇航员在深空的真实生物学反应。这种模式能在症状出现前及早发现问题。
它还建立了跨个体的反应数据库。该库中的模式可揭示长期任务中重要的共同风险与个人差异。若芯片标记出骨髓中的脆弱通路，NASA可在地面测试防护措施，并在后续飞行中验证。相同方案可扩展至心脏、肺、大脑和肝脏等其他组织。
更长的芯片培养周期即将到来，使科学家能观测缓慢进程而不仅限于短途飞行。这为研究数周至数月的适应过程打开大门——恰是火星任务所需的时间尺度。
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