在国际空间站上种植新鲜蔬菜，已成为NASA支持长期任务宇航员的一项常见举措。如今，研究人员认为，同样的植物可能在宇航员需要时承担起更重要的角色——生产药物。一项新研究表明，一种烟草的近缘植物与一种无害的植物病毒相结合，有朝一日或可在太空中充当活的制药厂。该方法能帮助宇航员在未来执行月球和火星任务期间制造治疗性蛋白质，从而减少对从地球发射的药品供应的依赖。虽然该技术仍处于早期阶段，但科学家表示，这是朝着实现深空探索自给自足迈出的重要一步。
太空种植药物的想法是如何萌芽的
NASA的植物实验在过去二十年中取得了显著进展。早期研究侧重于了解作物能否在微重力环境中存活并茁壮生长。其目标是为宇航员提供新鲜食品，通过将二氧化碳转化为氧气来改善空气质量，并支持长期太空驻留期间的心理健康。
这些努力使得莴苣、萝卜和辣椒等作物在国际空间站上成功种植。最新研究在此基础上进一步探索：植物能否不仅仅是作为食物，还能制造宝贵的治疗性化合物。
为什么未来宇航员可能需要太空种植的药物
长期任务带来的医疗挑战，无法简单地通过发射前多携带物资来解决。一次载人火星任务可能持续数年，期间没有紧急补给或撤离的机会。
研究人员还担心，某些药物可能因长期储存和暴露于太空环境而失效。在太空船上生产药物，将使宇航员能够按需制造特定治疗药物，而非完全依赖从地球携带的物资。
为何科学家选择一种烟草近缘植物
研究核心是本氏烟，它和烟草是近亲，也是生物技术中应用最广泛的植物之一。
与用于卷烟的商业烟草不同，这种植物因生长迅速、易于基因改造并能产生大量蛋白质而备受青睐。科学家们已在地球上利用它生产实验性疫苗、抗体和其他治疗性蛋白质，使其成为太空制药的理想候选。
一种无害植物病毒的作用
研究的第二个关键成分是豇豆花叶病毒，通常称为CPMV。虽然它感染某些植物，但不会感染人类，被认为对人体无害。
科学家对CPMV感兴趣，是因为它的蛋白质外壳可以被改造用于医疗应用。它正被研究作为癌症免疫疗法、疫苗开发和靶向药物递送的平台。在本研究中，该病毒被用作在植物内部生产医用纳米颗粒的模型。
一种不伤害植物即可收获药物的新方法
该研究最重要的成果之一，是开发了一种无需破坏植物即可收集治疗性颗粒的方法。
传统的提取技术通常需要采摘叶子、粉碎并进行化学处理。新方法则采用真空辅助渗透过程，然后通过离心和过滤回收目标化合物。由于植物仍然存活，它可以继续生长并可能产生更多批次，从而使该过程对长期任务更高效、更可持续。
实验在模拟太空条件下进行
研究人员并未在国际空间站上进行实验，而是在实验室条件下再现了与太空飞行相关的几种胁迫因素。
这些因素包括使用专门设备模拟微重力、温度波动以及模拟太空辐射部分效应的氧化胁迫。在这些条件下，植物持续产出所需的病毒纳米颗粒，表明即使面临恶劣环境，制造过程也能保持有效。
这对登月与火星任务的重要性
未来的月球基地和载人火星任务需要独立于地球的可靠医疗系统。为几年任务携带每一种可能需要的药物会增加载荷重量，而且可能仍无法覆盖所有医疗紧急情况。
能够按需生产药物的植物可以成为集成生命支持系统的一部分，随时为宇航员提供新鲜的治疗性化合物。这种能力可以在提升机组人员安全的同时，减少从地球发射的药品货物量。
科学家仍需克服的挑战
尽管有令人鼓舞的发现，研究人员强调该技术仍处于概念验证阶段。生产系统必须在实际太空飞行中进行测试，以了解长期微重力和辐射如何影响植物及其产生的药物。
科学家们还需确保任何在太空种植的药物在用于宇航员之前，始终符合严格的质量和安全标准。
迈向自给自足的太空探索
随着航天机构准备执行更长的低地球轨道以外任务，在种植食物的同时培育药物的能力可能成为人类探索的重要部分。虽然宇航员尚未在轨道上开设药房，但最新研究表明，植物有朝一日可能远不止提供新鲜蔬菜。它们可以成为活的生物反应器，帮助未来乘组在比以往更远离地球的探险中保持健康。
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